Publication:
The potential of algae-based materials for carbon sequestration and energy savings in sustainable building design

cris.virtual.department#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtual.orcid#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtualsource.department947dd8eb-cec6-4df2-8fef-5383081067fc
cris.virtualsource.orcid947dd8eb-cec6-4df2-8fef-5383081067fc
dc.contributor.authorMuhammad Hanafi Ismail
dc.contributor.supervisorRashidi Othman
dc.contributor.supervisorNur Hanie Mohd Latiff
dc.date.accessioned2025-12-23T08:26:35Z
dc.date.available2025-12-23T08:26:35Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractMicroalgae are photosynthetic microorganisms known for their rapid growth, high photosynthetic efficiency, and diverse biochemical compositions. These characteristics make them promising agents for both ecological and industrial applications. Beyond their established roles in bioenergy, food, and pharmaceuticals, microalgae offer substantial environmental benefits, particularly in carbon dioxide (CO₂) sequestration and oxygen production. In urban environments, the Urban Heat Island (UHI) effect exacerbates local temperature increases, driven by heat-absorbing materials like concrete and asphalt, reduced vegetation, and high energy demand for cooling. This study investigates the potential of algae-based materials to address UHI impacts by acting as dual-purpose solutions for carbon sequestration and energy efficiency in sustainable building design. The research has three primary objectives: (i) to assess the impact of growth medium, pH, and photoperiod on the growth and chromaticity of green microalgae and cyanobacteria; (ii) to evaluate the ability of microalgae to sequester carbon under varying environmental stresses; and (iii) to explore the role of algae-based materials in modulating light intensity, thereby reducing indoor lighting requirements and lowering cooling energy consumption. The findings revealed that Pseudanabaena amphigranulata demonstrated optimal performance under a 12:12 light–dark cycle at pH 8, achieving a cell density of 2.4, a biomass of 0.87 g/L, and a carbon sequestration rate of 1.36 g/L CO₂e. This species also exhibited the highest chlorophyll absorbance (4.01) and effectively reduced indoor light intensity by 66.86%, from 1550 lux to 620 lux. These results highlight the significant potential of algae-based materials to enhance carbon sequestration and energy-saving capabilities in building design. In conclusion, this study underscores the multifunctional role of algae-based materials in creating climate-responsive, energy-efficient building systems. By integrating algae into sustainable design practices, this research positions algae-based materials as a valuable tool in mitigating UHI effects, reducing energy consumption, and promoting a resilient built environment.
dc.description.abstractarabicالطحالب الدقيقة هي كائنات ضوئية دقيقة تتميز بسرعة نموها، وكفاءتها العالية في التمثيل الضوئي، وتنوع تراكيبها الكيميائية الحيوية، مما يجعلها خيارًا واعدًا للتطبيقات الصناعية والبيئية. وبالإضافة إلى أدوارها المعروفة في مجالات الطاقة الحيوية والغذاء والمنتجات الدوائية، تق دم الطحالب الدقيقة فوائد بيئية مهمة، ولا سيما في احتجاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وإنتاج الأكسجين. وفي البيئات الحضرية، ت فاقم ظاهرة الجزيرة الحرارية الحضرية (UHI) من ارتفاع درجات الحرارة المحلية، بفعل مواد البناء الممتصة للحرارة مثل الخرسانة والأسفلت، وقلة الغطاء النباتي، والطلب المرتفع على الطاقة للتبريد. وتبحث هذه الدراسة في إمكانية توظيف المواد المعتمدة على الطحالب لمواجهة تأثيرات UHI كحلول مزدوجة تجمع بين احتجاز الكربون وتحسين كفاءة الطاقة في تصميم المباني المستدامة . سعت الدراسة إلى تحقيق ثلاثة أهداف رئيسية: ) 1( تقييم تأثير الوسط الغذائي، ودرجة الحموضة (pH) ، ودورة الإضاءة على نمو الطحالب الخضراء والسيانوبكتيريا وخصائصها اللونية؛ (2) قياس قدرة الطحالب على احتجاز الكربون في ظل ظروف بيئية متغيرة؛ ) 3( دراسة دور المواد الطحلبية في تعديل شدة الضوء بما يقلل الحاجة للإضاءة الاصطناعية ويخفض استهلاك الطاقة للتبري د . أظهرت النتائج أن نوع Pseudanabaena amphigranulata حقق أفضل أداء عند درجة الحموضة (pH) 8 ، وتحت دورة إضاءة مظلمة -مضيئة ) 12:12 (، حيث بلغ متوسط الكثافة الخلوية 2.4 ، والكتلة الحيوية 0.87 غ/لتر، ومعدل احتجاز الكربون 1.36 غ/لتر CO₂e . كما أظهر هذا النوع أعلى امتصاص للكلوروفيل ( 4.01 (، وساهم في خفض شدة الإضاءة الداخلية بنسبة 66.86 %، من 1550 لكس إلى 620 لكس . وتؤكد هذه النتائج أن المواد المستندة إلى الطحالب تمثل خيارًا واعدًا لتحسين احتجاز الكربون وتعزيز كفاءة الطاقة في المباني. وتخلص الدراسة إلى أن دمج الطحالب في التصميم المستدام يمكن أن يسهم في تطوير أنظمة معمارية متجاوبة مع المناخ، تقلل من استهلاك الطاقة، وتحد من آثار ظاهرة الجزيرة الحرارية الحضرية، مما يعزز مرونة واستدامة البيئة العمرانية .
dc.description.callnumberet TH 2242 M952P 2025
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.my
dc.description.degreelevelMaster
dc.description.funderMAJLIS AMANAH RAKYAT (MARA) - UNDERGRAD
dc.description.identifierThesis : The potential of algae-based materials for carbon sequestration and energy savings in sustainable building design / by Muhammad Hanafi bin Ismail
dc.description.kulliyahKulliyyah of Architecture and Environmental Design (KAED)
dc.description.notesThesis (MSBE)--International Islamic University Malaysia, 2025.
dc.description.physicaldescription1 online resource (xxxv, 273 leaves) ; color illustrations.
dc.description.programmeMaster of Science in Built Environment
dc.holdsOWNED BY STUDENT
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/33697
dc.language.isoen
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Architecture and Environmental Design, International Islamic University Malaysia, 2025
dc.subjectmicroalgae;carbon;sustainable
dc.subject.lcshAlgae as building materials
dc.subject.lcshFacades -- Materials
dc.subject.lcshMicroalgae
dc.subject.lcshSustainable architecture -- Materials
dc.titleThe potential of algae-based materials for carbon sequestration and energy savings in sustainable building design
dc.typeMaster Thesesen_US
dspace.entity.typePublication
oairecerif.author.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#

Files

Original bundle

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