Theo Preisig và Andersen (2005) [43], môi trường nuôi, phương pháp nuôi của vi tảo được nghiên cứu từ những năm 1800 - 1900.
Ferdinand Cohn (1850) đã thành công trong việc lưu giữ tảo lục đơn bào có roi Hematocaccus ( Chlorophyceae) nhưng ông đã không phân lập được loài tảo này. Famintzin (1871) là người đầu tiên nuôi tảo bằng việc sử dụng dung dịch một số muối vô cơ để nuôi một số loài tảo xanh, đặc biệt là 2 loài Chlorococcum infusionum và Protococcus viridis.
Người đầu tiên tiến hành phân lập tảo thành công phải kể đến Beijerinck (1890) với công trình phân lập hai giống tảo Chlorella và Scenedesmus và ông cũng thành công trong việc phân lập loài tảo xanh từ hydrat (Zoochlorella) và địa y (Cystococcus humicola). Sau đó ông cũng tiến hành phân lập các loài tảo khác bao gồm tảo lam và tảo silic nhưng độ thuần chủng thấp. Ông đã đưa ra báo cáo đầu tiên về nuôi tảo sạch, ông pha dung dịch nước muối hay môi trường dinh dưỡng với gelatin để nuôi tảo, mặc dù sau này Klebs (1896) đã nghi ngờ về thành tựu này [43].
Miquel (Pháp) từ những năm 1890 - 1898 đã phân lập được một số tảo silic nước mặn và nước ngọt bằng phương pháp nhặt tế bào trên kính hiển vi và pha loãng hỗn hợp tảo với môi trường chứa khoáng [19].
Ngoài ra, nhiều nhà khoa học khác cũng có nhiều đóng góp trong nghiên cứu tảo trong những năm cuối thế kỷ 19 như: Germans Noll và Oltmanns (1892), Naegeli (1893)… Có lẽ nghiên cứu có ảnh hưởng nhất vào thời điểm này có thể kể đến là nghiên cứu chuyên sâu của Klebs (1896) thực hiện tại Đại học Basel, Thụy Sĩ. Ông đã thành công trong việc nuôi tảo nhưng vẫn chưa thể giữ tảo tránh nhiễm khuẩn, là người đầu tiên phân lập tảo trên agar sử dụng đĩa peptri. Gelatin sử dụng ở nghiên cứu của Beijerinck (1890) đã chứng minh không đạt yêu cầu vì vi khuẩn ăn gelatin, chuyển chất rắn thành hỗn hợp lỏng. Agar cũng được Tischutkin (1897) ở Belarus sử dụng nuôi thuần chủng vi khuẩn lam nhưng độ thuần chủng vẫn bị nghi ngờ. Zumstein (1900) phân lập loài tảo mắt Euglena gracilis bằng pipet, ông đã tách vi khuẩn khỏi môi trường phân lập bằng cách axit hóa môi trường đến mức mà không giết chết tảo. Richter (1903) đã phát triển phương pháp của Miquel để nuôi một số loài tảo silic và cũng mở rộng với những loài tảo khác. Vào năm 1908, Küster đã có những thành công đầu tiên trong nuôi tảo hai roi Gymnodinium fucorum, mặc dù ông không đạt độ thuần chủng loài tảo này. Jacobsen (1910) là người đầu tiên phân lập tảo lục Polytoma uvella, Carteria, Chlamydomonas, Chlorogonium và Spondylomorum [43].
Hai loài Isochrisys galbana và Pyramimonas grossii đầu tiên được Bruce báo cáo là đã phân lập và nuôi đơn chúng dùng làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là dùng cho nuôi ấu trùng trai, hầu [18]. Tiếp theo đó, là kết quả nuôi thành công tảo khuê như: Chaetoceros constrictum, Skeletonema costatum, Thalassiosira decipiens… cho nhiều loài động vật không xương sống khác nhau của Allen và Nelson, 1910 [19]. Vischer (1926, 1937, 1960) là một chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh
vực nuôi tảo, ông đã thu thập, phân lập được nhiều loài tảo có độ thuần chủng khá cao, đặc biệt là Chlorophyceae và Heterokontae (Xanthophyceae /Eustigmatophyceae). Năm 1941, Matsue đã phân lập và nuôi cấy tảo thuần loài Skeletonema costatum và dùng làm thức ăn cho ấu trùng tôm Penaeus japonicus ở giai đoạn Zoea và đã nâng tỉ lệ sống của ấu trùng đến giai đoạn Megalope lên 30%, thay vì 1% so với các kết quả trước đây [37].
Comtois (1997) đã phân lập và nuôi thuần chủng một số loài tảo silic: Navicula sp., Nitzschia sp. bằng phương pháp nhặt tế bào bằng micropipette.
Mức độ thuần chủng của tảo ngày càng được nâng cao, nhiều loài tảo đã lưu giữ thành công nhờ sử dụng các phương pháp phân lập và môi trường dinh dưỡng thích hợp, góp phần xây dựng ngân hàng tảo giống, tăng hiệu quả nuôi sinh khối trong thực tiễn nghiên cứu và sản xuất. Hiện nay có 3 phương pháp phân lập tảo được sử dụng phổ biến bao gồm: phân lập bằng phương pháp pha loãng, phân lập trên môi trường agar và phân lập bằng phương pháp nhặt tế bào bằng micropipette.
Từ những năm 1940, người ta rất quan tâm đến nuôi sinh khối tảo, không phải chỉ dùng cho nghề nuôi thủy sản mà còn vì nhiều mục đích khác như: cải tạo đất, lọc nước thải, nguồn thực phẩm cho con người hay thức ăn tươi sống. Beijerinck đã nghiên cứu nuôi tảo Chlorella vulgaris lần đầu tiên trong ống nghiệm và đĩa petri. Nhiều nghiên cứu tiếp theo được tiến hành và cho đến năm 1950 - 1951 nhà khoa học Cook ở Viện Nghiên cứu Stanford ở California, đã chuyển phương pháp nuôi cấy trong phòng thí nghiệm ra qui mô sản xuất lớn Chlorella, nghiên cứu nuôi sinh khối được tiếp tục bởi Little ở Cambridge. Tuy nhiên, về sau nuôi đại trà tảo Chlorella phát triển chủ yếu là ở Đông Nam Châu Á, đặc biệt là ở Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan. Tại Đài Loan, nuôi sản xuất tảo được hình thành vào năm 1964, đến năm 1977, đã có 30 trại sản xuất với công suất 200 tấn/tháng, sản xuất khoảng 1.000 tấn/năm. Các loài tảo khác như: Dunadiella, Scenedesmus, Spirulina... cũng được nghiên cứu và phổ biến ra quy mô sản xuất. Số liệu thống kê cho thấy, tổng sản lượng hàng năm của tảo Spirulina trên thế giới là 850 tấn, trong đó, Mexico đóng góp 300 tấn, Đài Loan: 300 tấn, Hoa Kỳ: 90 tấn, Thái Lan 60 tấn, Nhật Bản: 40 tấn và Israel: 30 tấn [44].
Để phục vụ cho mục đích nuôi thủy sản, nhiều loài tảo khác cũng được nghiên cứu nuôi trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc ở qui mô sản xuất. Wendy và Kevan (1991) đã tổng kết ở Hoa kỳ, các loài Thalasiossira pseudomonas,
Skeletonema, Chaaaetoceros calcitrans, Chaetoceros mulleri, Nannochloropsis ocula, Chlorella minutissima... được nuôi để làm thức ăn cho luân trùng, ấu trùng ĐVTM hai mảnh vỏ, ấu trùng tôm và cá theo phương pháp từng đợt hoặc bán liên tục trong những bể composite 2.000 - 25.000 lít [18].
Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu nuôi tảo từ những năm 1940. Guo và ctv (1959) phân lập và nuôi hai loài tảo xanh đơn bào Tetraselmis sp. và Dunaliella sp. [32]. Ở Đài Loan, các đối tượng nuôi chính là Nannochloropsis oculata, Tetraselmis, Chlorella sp., dùng cho ương nuôi ấu trùng họ tôm he (Penaeus), loài Isochrysis galbana trong ương nghêu... Riêng loài Skeletonema costatum, sản lượng nuôi có thể đạt tới 9.000 tấn/năm [18].
Nuôi tảo ở Nhật Bản cũng rất quan trọng với nhiều đối tượng nuôi và bằng phương pháp thu từng đợt hoặc bán liên tục: Chaetoceros sp., Penaeus japonicus và Metapenaues ensis, Isochrysis sp. vàPavlova lutheri dùng cho ĐVTM hai mảnh vỏ; Tetraselmis sp., Nanochloropsis oculata, Chlammydomonas sp. cho luân trùng Brachionus plicatilis [18].
Nuôi tảo khuê cũng rất phổ biến ở Thái Lan, nhất là loài Skeletonema costatum và Chaetoceros calcitrans dùng cho ấu trùng tôm. Bể nuôi thường là bể thủy tinh có thể tích 1.000 lít hay bể ximăng 4.000 lít. Ước đoán năng suất đạt được khoảng 3 x 1012 tb/tháng [18].
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phương pháp nuôi tảo. Tùy vào từng mục đích, nhu cầu và điều kiện nuôi cụ thể mà nên áp dụng phương pháp nào cho phù hợp để giảm chi phí sản xuất và đem lại hiệu quả cao. Nhìn chung, có một số phương pháp nuôi tảo như sau [27]:
Nuôi theo đợt: Ở hình thức này tảo được cấy vào môi trường nuôi với mật độ ban đầu thấp và khi thu hoạch sẽ thu toàn bộ thể tích nuôi. Khi mật độ tảo tăng cao sẽ gây ra giới hạn dinh dưỡng và giới hạn ánh sáng do tự che khuất làm giảm tốc độ sinh trưởng. Sự sinh trưởng của tảo được biểu diễn bằng đường cong sinh trưởng dạng sigma. Trong sản xuất tảo thường được thu hoạch toàn bộ vào cuối pha logarit.
Nuôi liên tục: Hình thức này được đặc trưng bằng sự cung cấp môi trường dinh dưỡng và thu hoạch liên tục theo một tỷ lệ pha loãng nhất định để duy trì ổn định tình trạng phát triển của tảo tại một tốc độ sinh trưởng tốt nhất. Nuôi liên tục
khắc phục được tình trạng giới hạn dinh dưỡng và ánh sáng khi mật độ tảo tăng cao, có khả năng cung cấp đủ tảo cho quá trình thí nghiệm và sản xuất. Nuôi liên tục có thể chia thành các kiểu nuôi:
- Nuôi ổn định hàm lượng phân bón hoặc ổn định hóa học: tảo nuôi được thu hoạch và pha loãng liên tục theo một tỷ lệ không đổi bằng dòng dinh dưỡng chảy vào và dòng chảy ra để thu tảo, làm cho hàm lượng muối dinh dưỡng luôn ổn định.
- Nuôi ổn định mật độ hoặc ổn định độ đục: tương tự như nuôi ổn định hóa học nhưng nhằm duy trì mật độ tảo ổn định để hạn chế sự tự che khuất ánh sáng.
Nuôi bán liên tục: tảo được định kỳ thu hoạch theo một tỷ lệ nhất định và được cấp lại môi trường dinh dưỡng mới để duy trì thể tích nuôi ban đầu. Nói chung tảo được nuôi với mật độ ban đầu thấp và được thu hoạch, pha loãng ở cuối pha logarit.