在西班牙的沙漠中，绿色藻类在管道系统中生长，吸收阳光和附近工厂排放的二氧化碳，迅速繁殖。每天，工人们收集部分藻类，将其转化为石油。这一过程模拟了地质学上需要数亿年才能完成的自然石油形成过程。
这种石油属于“负碳”燃料，能够从大气中吸收二氧化碳并永久封存。原理简单：种植藻类等植物，它们从空气中吸收二氧化碳，提取油脂后留下富含碳的残渣。如果将这些残渣中的碳储存起来，阻止其分解进入大气，那么空气中二氧化碳的减少量将超过生物燃料燃烧时的排放量。
这并非账面把戏，而是短期内最实用的气候改善方案之一。尽管仍处于早期阶段，但通用电气、英国石油公司和谷歌等企业已开始投资。
传统生物燃料如玉米乙醇理论上应实现碳平衡，即植物生长吸收的二氧化碳与燃烧释放的二氧化碳相等。然而，实际生产中，翻土、施肥、收获以及乙醇工厂消耗的化石燃料导致碳排放增加，使得碳平衡难以实现。
一种解决方案是在生物燃料生产过程中捕捉碳排放。例如，农业巨头阿彻·丹尼尔斯·米德兰公司（ADM）在伊利诺伊州迪凯特建造了全美首个大型碳捕捉与储存项目，将乙醇工厂产生的二氧化碳压缩后注入地下，计划每年储存超过一百万吨二氧化碳。然而，ADM的乙醇仍无法实现真正的碳平衡，因为生产能耗导致碳排放仅比化石燃料减少20-30%。
使用可再生能源替代乙醇工厂的化石燃料可以进一步减排，但粮食作物生物燃料的另一大问题是与食物竞争土地。2010年，美国玉米乙醇占运输燃料的8%，却消耗了全国近40%的玉米。若乙醇完全替代化石燃料，将推高食品价格或迫使农民开垦新土地，甚至两者兼有。康奈尔大学的土壤学家约翰内斯·莱曼指出，我们需要找到不损害生态系统其他服务的解决方案。
藻类，尤其是蓝藻，因其生长速度快（可达大豆的20倍）、产油能力可通过基因工程提高、且能在海水或非耕地中生长，成为极具前景的生物燃料来源。西班牙公司“生物燃料系统”（BFS）利用蓝藻生产“蓝色石油”，在沿海沙漠的水泥厂旁建立试点工厂，利用水泥厂排放的二氧化碳促进藻类生长。
BFS主席伯纳德·埃斯托洛耶佐的数据显示，每生产一桶石油，藻类从水泥厂烟囱吸收超过两吨二氧化碳。但培育藻类需要混合、施肥和加工，这些过程消耗化石燃料，排放约700千克二氧化碳；燃料燃烧再排放450千克；剩余约900千克二氧化碳当量的碳以无机碳污泥形式封存，可填埋或混入水泥，永不返回大气。
BFS试点工厂每天每公顷藻类生产约2.5桶原油。埃斯托洛耶佐称，若推广至全球，仅需利比亚沙漠四分之一的面积即可替代当前原油产量。然而，成本是巨大障碍：聚碳酸酯管道每公顷成本超过一百万美元，搅拌需大量电力。2010年国际能源署报告显示，藻类生物燃料成本至少每升5美元。BFS通过销售高价值副产品（如ω-3脂肪酸）维持运营，但长期来看，市场饱和后需求可能下降。
其他公司也在探索降低成本的方法。旧金山的“藻类系统”公司在海洋中种植藻类，利用25米塑料袋浮于海水表面，依靠自然波浪混合，并计划充入富氮废水促进生长。其在阿拉巴马州莫比尔湾的试点工厂预计明年投产，若成功，将产出负碳燃料。公司主席马修·阿特伍德预计三四年内成本可低于化石燃料。
然而，藻类生物燃料面临肥料和二氧化碳供应难题。藻类生长需要大量氮、磷，而城市和农业废水仅能满足小规模需求。桑迪亚国家实验室的罗纳德·佩特计算，即使仅用藻类生产美国液体燃料的十分之一，也将耗尽全国的氮磷供给。此外，即使利用所有工业烟囱的二氧化碳，每年也只能生产约750亿升藻类生物燃料，不足全球运输燃料需求的10%。而且，依赖工业烟囱只是延缓排放，并非真正减排。
为解决二氧化碳来源问题，纽约的“地球恒温器”公司开发了从空气中直接捕获二氧化碳的技术，其试点工厂已在旧金山附近运行，并与藻类系统公司签署技术支持协议。
在藻类技术成熟前，利用有机废料（如玉米芯、秸秆、巨芒草、死树）生产生物燃料是更廉价的选择。加利福尼亚州的“冰爽星球能源系统”公司开发了热解工艺，将生物质直接转化为汽油、柴油和喷气燃料中的烃类，可直接混入常规燃料。谷歌在其总部测试了5%“冰爽星球”燃料与95%汽油的混合物，结果显示碳强度降低10%，提前8年达到加利福尼亚2020年低碳燃料标准。
热解过程还产出生物炭，一种富含碳的木炭状化合物，可归还土壤，提高土壤肥力、持水和养分固定能力。生物炭可在土壤中持续存在数百年，符合碳封存定义。“冰爽星球”计划建造400个模块化单元，每个年产4千万至2亿升汽油，利用方圆50公里内的生物物料，避免运输化石燃料。其工艺将半数碳以生物炭形式储存，使燃料实现“百分百负碳”。公司计划先推出60%负碳版本，成本约每升40美分。
目前，“冰爽星球”仅生产几千升燃料，但由谷歌、BP、GE等资助的试点工厂将于本月（2012年9月）启动，年产约一百万升。未来20年内，计划建造2000个模块，满足全球约10%的液体燃料需求。
2007年联合国政府间气候变化专门委员会报告指出，为避免气候灾难，碳排放应在2015年前开始减少，2050年减少85%。然而进展缓慢。既然无法阻止二氧化碳进入大气，要么进行地质工程冷却地球，承担巨大风险；要么逐步将二氧化碳从大气中回收。莱曼表示：“即使负碳生物燃料成为‘龙套’，它们至少为减排做出了贡献，这是一项‘无悔策略’。”