The feasibility of growing Chlorella sp. in the centrate, a highly concentrated municipal wastewater stream generated from activated sludge thickening process, for simultaneous wastewater treatment and energy production was tested. The characteristics of algal growth, biodiesel production, wastewater nutrient removal and the viability of scale-up and the stability of continuous operation were examined. Two culture media, namely autoclaved centrate (AC) and raw centrate (RC) were used for comparison. The results showed that by the end of a 14-day batch culture, algae could remove ammonia, total nitrogen, total phosphorus, and chemical oxygen demand (COD) by 93.9%, 89.1%, 80.9%, and 90.8%, respectively from raw centrate, and the fatty acid methyl ester (FAME) content was 11.04% of dry biomass providing a biodiesel yield of 0.12 g-biodiesel/L-algae culture solution. The system could be successfully scaled up, and continuously operated at 50% daily harvesting rate, providing a net biomass productivity of 0.92 g-algae/(L day).

The present study was to investigate the effectiveness of using digested dairy manure as a nutrient supplement for cultivation of oil-rich green microalgae Chlorella sp. Different dilution multiples of 10, 15, 20, and 25 were applied to the digested manure and algal growth was compared in regard to growth rate, nutrient removal efficiency, and final algal fatty acids content and composition. Slower growth rates were observed with less diluted manure samples with higher turbidities in the initial cultivation days. A reverse linear relationship (R(2) = 0.982) was found between the average specific growth rate of the beginning 7 days and the initial turbidities. Algae removed ammonia, total nitrogen, total phosphorus, and COD by 100%, 75.7-82.5%, 62.5-74.7%, and 27.4-38.4%, respectively, in differently diluted dairy manure. COD in digested dairy manure, beside CO(2), proved to be another carbon source for mixotrophic Chlorella. Fatty acid profiles derived from triacylglyceride (TAG), phospholipid and free fatty acids showed that octadecadienoic acid (C18:2) and hexadecanoic acid (C16:0) were the two most abundant fatty acids in the algae. The total fatty acid content of the dry weight increased from 9.00% to 13.7% along with the increasing dilution multiples. Based on the results from this study, a process combining anaerobic digestion and algae cultivation can be proposed as an effective way to convert high strength dairy manure into profitable byproducts as well as to reduce contaminations to environment.

The pyrolysis of Chlorella sp. was carried out in a microwave oven with char as microwave reception enhancer. The results indicated that the maximum bio-oil yield of 28.6% was achieved under the microwave power of 750 W. The bio-oil properties were characterized with elemental, GC–MS, GPC, FTIR, and thermogravimetric analysis. The algal bio-oil had a density of 0.98 kg/L, a viscosity of 61.2 cSt, and a higher heating value (HHV) of 30.7 MJ/kg. The GC–MS results showed that the bio-oils were mainly composed of aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, phenols, long chain fatty acids and nitrogenated compounds, among which aliphatic and aromatic hydrocarbons (account for 22.18% of the total GC–MS spectrum area) are highly desirable compounds as those in crude oil, gasoline and diesel. The results in this study indicate that fast growing algae are a promising source of feedstock for advanced renewable fuel production via microwave-assisted pyrolysis (MAP).

Mass cultivation of microalgae for biofuel production depends heavily on the performance of the microalgae strains used. In this study, 60 algae-like microorganisms collected from different sampling sites in Minnesota were examined using multi-step screening and acclimation procedures to select high-lipid producing facultative heterotrophic microalgae strains capable of growing on concentrated municipal wastewater (CMW) for simultaneous energy crop production and wastewater treatment. Twenty-seven facultative heterotrophic microalgae strains were found, among which 17 strains were proved to be tolerant to CMW. These 17 top-performing strains were identified through morphological observation and DNA sequencing as Chlorella sp., Heynigia sp., Hindakia sp., Micractinium sp., and Scenedesmus sp. Five strains were chosen for other studies because of their ability to adapt to CMW, high growth rates (0.455–0.498 d−1) and higher lipid productivities (74.5–77.8 mg L−1 d−1). These strains are considered highly promising compared with other strains reported in the literature.