The application of magical microalgae in carbon sequestration and emission reduction: Removal mechanisms and potential analysis

Resumo

As mudanças climáticas globais causadas pelas emissões de gases de efeito estufa de atividades humanas pouco amigáveis ao ambiente trouxeram riscos sem precedentes aos sistemas naturais e aos seres humanos. Por isso, o desenvolvimento de tecnologias ambientalmente corretas de sequestro de carbono e redução de emissões é essencial para mitigar as mudanças climáticas. Em comparação com as tecnologias tradicionais, o sequestro de carbono por microalgas tem amplas perspectivas de aplicação como método ambientalmente correto, econômico e eficiente. Com base no estado atual da pesquisa e da aplicação de microalgas, esta revisão aborda o mecanismo intrínseco de sequestro de carbono e redução de emissões pelas microalgas e os fatores que influenciam seu cultivo e crescimento, e explora o potencial dessa tecnologia em termos de eficiência de sequestro e redução de emissões, viabilidade econômica e aplicação prática. Para enfrentar os desafios atuais, propõe-se que a resistência à poluição e a eficiência de sequestro de carbono das microalgas sejam melhoradas por engenharia genética e pela construção de sistemas de cultivo adequados, combinados ao tratamento de águas residuárias e gases residuais e a biorrefinarias multiproduto de microalgas, para reduzir os insumos energéticos e as emissões de gases de efeito estufa. O cultivo e a produção futuros de microalgas podem ser sustentáveis e rentáveis por meio da otimização das tecnologias de cultivo e das opções de processos industriais para atender às metas ambientais. A revisão apresenta uma via alternativa, sustentável e economicamente viável de sequestro de carbono para mitigar as mudanças climáticas globais.

Abstract

Global climate change caused by greenhouse gas emissions from human eco-unfriendly activities has brought unprecedented risks to natural systems and human beings. Therefore, the development of environmentally friendly carbon sequestration and emission reduction technologies is essential to mitigate climate change. Compared with traditional carbon sequestration technologies, microalgae carbon sequestration technology has a comprehensive application prospect as an environmentally friendly, economical, and efficient carbon sequestration method. Based on the current status of microalgae research and application, this review focuses on the intrinsic mechanism of microalgae carbon sequestration and emission reduction as well as the influencing factors of microalgae cultivation and growth and further explores the potential of microalgae carbon sequestration and emission reduction and its application in terms of carbon sequestration and emission reduction efficiency, economic feasibility and practical application. To solve the current challenges of microalgae carbon sequestration and emission reduction applications, it is proposed that the anti-pollution ability and carbon sequestration efficiency of microalgae can be improved through genetic engineering and the construction of suitable microalgae cultivation systems, combined with the wastewater and waste gas treatment and microalgae multi-product biorefinery to reduce the energy inputs and greenhouse gas emissions. Future microalgae cultivation and production can be sustainable and profitable by optimizing cultivation technologies and industrial process options to meet environmental goals. This review provides an alternative sustainable and economically viable carbon sequestration pathway for mitigating global climate change.