انجمن علوم و فنون دریایی مجله علوم و فنون دریایی 2008-8965 مقالات آماده انتشار 2026 06 07 Algal systems as novel biotechnologies in water and wastewater treatment: efficiency, limitations, and improvement strategies سامانه‌های جلبکی به‌عنوان فناوری‌های زیستی نوین در تصفیه آب و پساب: کارایی، محدودیت‌ها و راهبردهای بهبود 244976 10.22113/jmst.2026.572450.2677 FA علی افروس گروه مهندسی محیط زیست، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. Journal Article 2026 01 27 The increasing pollution of water resources caused by the input of nutrients, heavy metals, and emerging contaminants has revealed the limitations of conventional treatment methods and intensified the need for sustainable, low-cost technologies with resource recovery potential. Algae-based systems, due to their ability to simultaneously remove pollutants and produce valuable biomass, have emerged as one of the innovative options for biological wastewater treatment. This paper was developed with the aim of critically analyzing the efficiency, limitations, and scalability of algal systems in wastewater treatment, as well as examining their role in the circular economy and resource recovery. Recent research on pollutant removal mechanisms, the performance of different algal species, and engineered systems including algal ponds, photobioreactors, algal biofilms, and hybrid algae–bacteria systems were reviewed and compared. Quantitative data related to pollutant removal efficiency, heavy metal adsorption capacity, and biomass productivity were also analyzed. Results showed that Chlorella vulgaris and Scenedesmus obliquus are capable of removing 85–97% of nitrogen and 80–95% of phosphorus from municipal wastewater. In addition, hybrid systems and algal biofilms demonstrated more stable performance than conventional systems by reducing energy consumption and facilitating biomass harvesting. Despite these advantages, challenges such as the high cost of biomass harvesting, dependence on climatic conditions, and reduced efficiency in real wastewater still hinder the widespread commercialization of these technologies. The main innovation of this paper lies in presenting a problem-oriented analysis of the gap between laboratory results and industrial performance of algal systems, along with examining the capacity of native Iranian strains and the role of hybrid systems in improving scalability and economic sustainability. The findings of this study indicate that integrating algal technologies with a circular economy and resource recovery approach can pave the way for the development of a new generation of sustainable treatment systems. زمینه: افزایش آلودگی منابع آب ناشی از ورود مواد مغذی، فلزات سنگین و آلاینده‌های نوظهور، محدودیت روش‌های متداول تصفیه را آشکار کرده و نیاز به فناوری‌های پایدار، کم‌هزینه و قابل بازیابی منابع را افزایش داده است. سامانه‌های مبتنی بر جلبک به دلیل توانایی حذف هم‌زمان آلاینده‌ها و تولید زیست‌توده ارزشمند، به‌عنوان یکی از گزینه‌های نوین تصفیه زیستی مطرح شده‌اند.<br>هدف: این مقاله با هدف تحلیل انتقادی کارایی، محدودیت‌ها و قابلیت توسعه سامانه‌های جلبکی در تصفیه آب و پساب، و بررسی نقش آن‌ها در اقتصاد چرخشی و بازیابی منابع تدوین شده است.<br>روش: در این مطالعه، پژوهش‌های اخیر درباره مکانیسم‌های حذف آلاینده‌ها، عملکرد گونه‌های مختلف جلبکی، سامانه‌های مهندسی‌شده شامل استخرهای جلبکی، فتوبیوراکتورها، بیوفیلم‌های جلبکی و سامانه‌های هیبریدی جلبک–باکتری مرور و مقایسه شدند. همچنین داده‌های کمی مربوط به بازده حذف آلاینده‌ها، ظرفیت جذب فلزات سنگین و بهره‌وری زیست‌توده تحلیل شد.<br>یافته‌های کلیدی: نتایج نشان داد که گونه‌های Chlorella vulgaris و Scenedesmus obliquus قادر به حذف 85 تا 97 درصد نیتروژن و 80 تا 95 درصد فسفر از پساب شهری هستند. علاوه بر این، سامانه‌های هیبریدی و بیوفیلم‌های جلبکی با کاهش مصرف انرژی و تسهیل برداشت زیست‌توده، عملکرد پایدارتری نسبت به سامانه‌های متداول نشان داده‌اند. با وجود این مزایا، چالش‌هایی مانند هزینه بالای برداشت زیست‌توده، وابستگی به شرایط اقلیمی و کاهش راندمان در پساب‌های واقعی همچنان مانع تجاری‌سازی گسترده این فناوری‌ها هستند.<br>چشم‌انداز و نوآوری: نوآوری اصلی این مقاله، ارائه یک تحلیل مسئله‌محور از شکاف میان نتایج آزمایشگاهی و عملکرد صنعتی سامانه‌های جلبکی، همراه با بررسی ظرفیت سویه‌های بومی ایران و نقش سامانه‌های هیبریدی در افزایش مقیاس‌پذیری و پایداری اقتصادی است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که ادغام فناوری‌های جلبکی با رویکرد اقتصاد چرخشی و بازیابی منابع می‌تواند مسیر توسعه نسل جدید سامانه‌های تصفیه پایدار را فراهم کند.