A biomassa microalgal é multifuncional à industrialização de biocombustíveis, alimentos funcionais e químicos finos. Colhê-la e processá-la, para extração de carboidratos, lipídeos e, ou, proteínas, é, todavia, oneroso. Hiperacumuladores de materiais graxos, modos e sistemas de cultivo, métodos de colheita de biomassa e extração de lipídeos, e qualidade de biodiesel de terceira-geração são, portanto, os tópicos deste livro. Microalgas crescem, autotrófica, heterotrófica e, ou, mixotroficamente, em habitats diversos. A produtividade de biodiesel de autótrofos, heterótrofos e mixotróficos, em fotobioreatores, tubulares verticais e horizontais e planos, é, respectivamente: 10–250, 80–7400 e 90–250 mg L-1 d-1. Os principais filos de hiperacumuladores de lipídeos são: Bacillariophyta, Charophyta, Chlorophyta e Ochrophyta. As espécies de Chlorella sp., C. vulgaris, C. saccharophila, C. minutissima, C. sorokiniana, C. ellipsoidea, C. zofingiensis, C. pyrenoidosa e C. protothecoides, são excelentes opções à biorrefinaria. Condições de estresse, principalmente, controle de disponibilidade de nutrientes, induzem síntese de lipídeos. Privação nitrogenada, especificamente, altera dinâmica de carbono e, consequentemente, condicionam a célula ao anabolismo de lipídeos, ao invés de proteínas e carboidratos, concentrando-os. Colheita de biomassa e extração de lipídeos são dispendiosos, economicamente, e prejudiciais ao meio ambiente e qualidade de vida social, pois, eventualmente, emitem substâncias tóxicas. Há, portanto, urgência em otimizá-los e torná-los sustentáveis. Propostas à centrifugação e solventes orgânicos, regulares em escala industrial, incluem, respectivamente: floculação, filtração, flotação, sedimentação e imobilização; e transesterificação in situ, líquidos iônicos e supercríticos. O biodiesel microalgal é, preferencialmente, sintetizado por transesterificação alcalina. A qualidade de produto é, essencialmente, influenciada pelo perfil de ácidos graxos: as cadeias carbônicas, C12 e C18, saturadas e insaturadas, possibilitam valores de cetanagem, saponificação, viscosidade cinemática, densidade e ponto de fulgor ou inflamação de 47–57, 198,9–199 mg KOH g-1, 3–5,6 mm2 s-1, 0,86–0,96 g cm-3 e 110–155 °C, respectivamente, aceitáveis ao mercado global.