Publication:
Experimental evaluation of green algae growth rates on carbon sequestration efficiency for sustainable landscape architectural applications

cris.virtual.departmentDepartment of Architecture
cris.virtual.orcid#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtualsource.departmentf2bd397e-a47f-4221-aa73-449bfd23872a
cris.virtualsource.orcidf2bd397e-a47f-4221-aa73-449bfd23872a
dc.contributor.authorKamarul Arshad Zakaria
dc.contributor.supervisorZainul Mukrim Hj Baharuddin, Ph.D
dc.contributor.supervisorRashidi Othman, Ph.D
dc.date.accessioned2026-07-15T01:46:22Z
dc.date.available2026-07-15T01:46:22Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractUrban environments contribute nearly 70% of global emissions, necessitating high-efficiency biological mitigation strategies. Microalgae, as an eco-friendly and renewable resource, have the potential to address environmental challenges such as rising urban temperatures and high carbon emissions. However, optimising algal growth conditions for maximum efficiency in both carbon sequestration and pigment recovery remains underexplored. The methodology employed involved culturing the three species (Scenedesmus sp., Chlamydomonas sp., and Coelastrum astroideum) in BBM and BG-11 media at various pH levels (5.0, 6.8, 9.0) and photoperiods (24:0, 18:6, 12:12). Growth performance was monitored by measuring optical density and biomass, while chlorophyll content was assessed via Metler-Toledo UV7 Spectrophotometer. Carbon sequestration rates (CSR) were calculated based on biomass production, and chromaticity analysis was conducted to determine pigment variations across the treatments. This study identifies Coelastrum astroideum as a superior biological candidate for urban integration, achieving a maximum Carbon Sequestration Rate (CSR) of 2.56 g/L and a peak biomass of 1.63 g/L. Through experimental evaluation of Scenedesmus sp., Chlamydomonas sp., and C. astroideum, research demonstrated that performance is optimized using Bold’s Basal Medium (BBM) under slightly alkaline conditions (pH 6.8–9.0) with balanced light-dark cycles (18:6). The analysis established a near-perfect correlation (r≈0.999) between biomass accumulation and CSR, supporting the literature's assertion that microalgae fix carbon up to five times more efficiently than terrestrial plants. For practical landscape architectural applications, these findings support the development of bio-reactive facades and "living skins" (e.g. Greenwall) as high-performance urban infrastructure. Furthermore, the strong correlation between chlorophyll content and green chromaticity (a*) provides a framework for non-destructive visual monitoring, allowing designers to assess system health and sequestration status in real-time without laboratory extraction. This research is significant as it contributes valuable insights into the optimisation of algae-based systems for sustainable applications in the built environment.
dc.description.abstractarabicتساهم البيئات الحضرية بنسبة تقارب 70% من الانبعاثات العالمية، مما يستلزم استراتيجيات تخفيف بيولوجية عالية الكفاءة. وتمتلك الطحالب الدقيقة، باعتبارها مورداً صديقاً للبيئة ومتجدداً، القدرة على معالجة التحديات البيئية مثل ارتفاع درجات الحرارة في المدن وانبعاثات الكربون العالية. ومع ذلك، لا يزال تحسين ظروف نمو الطحالب لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة في كل من احتجاز الكربون واستعادة الصبغات مجالاً لم يتم استكشافه بالقدر الكافي. اعتمدت المنهجية المستخدمة على زراعة ثلاثة أنواع (Scenedesmus sp. و Chlamydomonas sp.و Coelastrum astroideum) في أوساط BBM وBG-11 عند مستويات حموضة (pH) مختلفة (5.0، 6.8، 9.0) وفترات ضوئية متنوعة (24:0، 18:6، 12:12). وتمت مراقبة أداء النمو من خلال قياس الكثافة الضوئية والكتلة الحيوية، بينما تمّ تقييم محتوى الكلوروفيل باستخدام جهاز مطياف الضوء. Metler-Toledo UV7 كما تمّ حساب معدلات احتجاز الكربون (CSR) بناءً على إنتاج الكتلة الحيوية، وأُجري تحليل اللونية (chromaticity analysis) لتحديد تباينات الصبغة عبر المعالجات المختلفة. تحدد هذه الدراسة نوع Coelastrum astroideum كمرشح بيولوجي متفوق للدمج الحضري، حيث حقق أقصى معدل لاحتجاز الكربون (CSR) قدره 2.56 جم/لتر وذروة كتلة حيوية بلغت 1.63 جم/لتر. ومن خلال التقييم التجريبي للأنواع الثلاثة، أثبت البحث أنّ الأداء يتم تحسينه باستخدام وسط Bold’s Basal Medium (BBM) في ظروف قلوية طفيفة (pH 6.8–9.0) مع دورات ضوء وظلام متوازنة (18:6). أثبت التحليل وجود ارتباط شبه مثالي (r≈0.999) بين تراكم الكتلة الحيوية ومعدل احتجاز الكربون، مما يدعم ما تؤكده الدراسات السابقة بأنّ الطحالب الدقيقة تثبت الكربون بكفاءة تزيد بخمس مرات عن النباتات البرية. ومن الناحية التطبيقية في هندسة المناظر الطبيعية، تدعم هذه النتائج تطوير الواجهات النشطة بيولوجياً و"الأغلفة الحية" (مثل الجدران الخضراء) كبنية تحتية حضرية عالية الأداء. علاوة على ذلك، يوفر الارتباط القوي بين محتوى الكلوروفيل واللونية الخضراء (a*) إطاراً للمراقبة البصرية غير المدمرة، مما يسمح للمصممين بتقييم صحة النظام وحالة احتجاز الكربون في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى الاستخلاص المختبري. تكمن أهمية هذا البحث في مساهمته برؤى قيّمة حول تحسين الأنظمة القائمة على الطحالب للتطبيقات المستدامة في البيئة العمرانية.
dc.description.callnumberet TH 2242 K15E 2026
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.my
dc.description.degreelevelMaster
dc.description.identifierThesis : Experimental evaluation of green algae growth rates on carbon sequestration efficiency for sustainable landscape architectural applications /by Kamarul Arshad Zakaria
dc.description.kulliyahKulliyyah of Architecture and Environmental Design (KAED)
dc.description.notesThesis (MSBE)--International Islamic University Malaysia, 2026.
dc.description.physicaldescription1 online resource (xx, 166 leaves) : color illustrations ; 30 cm.
dc.description.programmeMaster of Science in Built Environment
dc.holdsJointly Owned With A Third Party (s) and/or IIUM
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/34205
dc.language.isoen
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Architecture and Environmental Design, International Islamic University Malaysia, 2026
dc.rightsOpen Access
dc.subjectMicroalgae; Landscape Architecture; Carbon Sequestration
dc.subject.lcshAlgae as building materials
dc.subject.lcshCarbon sequestration
dc.subject.lcshMicroalgae -- Biotechnology
dc.titleExperimental evaluation of green algae growth rates on carbon sequestration efficiency for sustainable landscape architectural applications
dc.typeMaster Theses
dspace.entity.typePublication
oairecerif.author.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
km_experimental_evaluation_msbe.pdf
Size:
5.61 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Full text