Face aux réactions négatives et aux doutes grandissants vis-à-vis de l'impact des biocarburants de 1ère génération, chercheurs et industries spécialisées se sont penchés sur le potentiel d'un nouveau type de biocarburants dit "avancés" produit à partir de micro-algues.
Les Etats-Unis ont développé deux principales filières de biocarburants de 1ère génération afin de réduire leur dépendance vis-à-vis du pétrole : le bioéthanol obtenu à partir de sucre et de céréales (maïs, blé, betterave...), et le biodiesel à partir d'oléagineux (huile de colza, huile de soja...). Ces deux filières sont aujourd'hui confrontées à des contraintes de disponibilité de la matière première et de concurrence vis-à-vis de la production alimentaire ; à cela s'ajoutent les problèmes de déforestation, d'abus de biocides et d'engrais.
Depuis 2007, l'USDA dispose d'un budget de 1.6 milliard de dollars pour la recherche sur les biocarburants. La loi de 2007 sur la sécurité et l'indépendance énergétique a fixé des objectifs quantitatifs ambitieux avec un volume de production de biocarburants de 9 milliards de gallons pour 2008, objectif qui devrait progressivement passer à 36 milliards de gallons d'ici 2022. Sur ces 36 milliards de gallons, 21 milliards devront provenir de biocarburants "avancés", dont 16 milliards tirés de la biomasse cellulosique et 5 milliards de biocarburants avancés indifférenciés.
Une nouvelle filière de production, qui ne rentre pas en compétition avec les ressources alimentaires, est en phase de développement à partir de micro-algues. Les algues représentent une source très intéressante pour la production de biodiesel, du fait de la teneur importante des cellules en lipides (jusqu'à 50 à 80% de la matière sèche). La production d'huile par unité de surface cultivée pourrait être jusqu'à 600 fois plus élevée que celle obtenue à partir de soja. Les recherches et les développements sont axés en priorité sur les procédés de culture des algues et d'extraction de l'huile, dans un objectif de réduction des coûts liés à l'industrialisation. Les experts estiment qu'une commercialisation est possible d'ici 3 à 6 ans avec un coût compétitif par rapport à celui du diesel issu du pétrole.
Les micro-algues adaptées à la production de biocarburants seront sélectionnées en fonction de leur teneur en lipides, leur vitesse de développement et leur tolérance à des milieux riches en oxygène. Plusieurs groupes taxonomiques sont à l'étude : des Chlorophycées (Chlorella, Parietochloris incisa), des Diatomées (Amphora sp., Nitzchia sp.) ou des Chrisophycées. Le process de fabrication de carburant à partir d'algues consiste à les cultiver dans des grandes cuves de fermentation industrielles (photobioréacteurs), à l'obscurité, et de les alimenter en continu avec un milieu nutritif contenant du glycérol et de la cellulose.
En comparaison avec la filière cellulosique, il semble que les microalgues soient en passe de gagner cette course du biocarburant de nouvelle génération. En effet, le biodiesel issu des algues paraît aujourd'hui plus proche du stade de l'industrialisation que le bioéthanol obtenu à partir de sources ligno-cellulosiques.
