2009年7月14日，埃克森美孚研究与工程公司（EMRE）宣布启动一项从光合作用海藻生产先进生物燃料的研发计划，并与合成基因组公司（SGI）组建战略研发联盟。根据计划，若达到里程碑式的成功，埃克森美孚预计将投资超过6亿美元，其中包括3亿美元内部成本。SGI将开发与海藻基生物燃料及相关产品相关的技术，其研究主要在加利福尼亚州拉霍亚完成；EMRE的研究则主要在新泽西州克林顿和弗吉尼亚州费尔法克斯的设施进行。SGI还将建设新的温室和试验设施。

光合作用海藻包括微藻（单细胞藻）和蓝细菌（通常称为蓝绿藻）。海藻利用太阳光能，能高效地将二氧化碳转化为细胞组成的油脂（脂质）以及某些类型的长链烃类，这些物质可进一步加工成燃料和化学品。从光合作用海藻制取的生物油有望用于生产宽范围的燃料，包括汽油、柴油和喷气燃料，且能符合当今产品的规格。

据EMRE测算，每年每英亩海藻可望产生超过2000加仑的燃料，而其他生物燃料来源的产率要低得多：棕榈油为650加仑/英亩·年，甘蔗为450加仑/英亩·年，谷物为250加仑/英亩·年，大豆为50加仑/英亩·年。

然而，天然生长的海藻无法达到商业化规模生物燃料生产所需的效率和速率。为此，两家公司利用SGI在基因组学、变异基因组学、合成基因组学和基因工程方面的科学经验和专有工具作为平台，相信通过驾驭生物学，可生产出足够数量的生物燃料。

按照合同，SGI将采用系统化的途径去发现、优化和（或）使海藻优良菌株实现工程化。研究团队还将开发最佳的生产系统：开放式（池）和（或）封闭式（如管式）光生物反应器，以用于大规模培养海藻并将其产物转化为有用的生物燃料。埃克森美孚的工程和科学经验将应用于整个计划的实施，从系统开发到扩大海藻生产规模，再到成品燃料的制造。

这项计划确定的实践活动内容包括：鉴定和开发海藻菌株，使之在较低成本下达到高的生物油产率；确定最佳生产系统用于海藻菌株生长，采用开放式或封闭式光生物反应器，或兼而有之；确定如何供应海藻生长所需的大量二氧化碳，从而为削减温室气体排放带来效益；开发为实现生物燃料大规模、经济生产、改质和商业化所需的大型一体化系统。

从光合作用海藻生产生物燃料的进程分为六个阶段：第一阶段：海藻开发与生长；第二阶段：海藻收获；第三阶段：回收从海藻生产的生物油；第四阶段：运送和贮存生物油；第五阶段：将生物油转化为生物燃料；第六阶段：商业化产品的生产。