Microalgal solutions can through photosynthesis recover greenhouse gas (CO₂) and nutrients from industrial waste, reducing climate footprint and eutrophication. An added value to the process is algal biomass containing lipids, proteins, and carbohydrates with commercial potential for biofuel, feed, and fertilizer. Microalgal cultivation in Nordic conditions is challenged by strong seasonality in light and temperature that can compromise biomass stability. To make microalgal cultivation sustainable and competitive with conventional feedstock, large-scale outdoor cultivation using waste streams is necessary but limits control over seasonal fluctuations in environmental conditions. In this thesis, I used a polyculture approach in outdoor large-scale cultivations with industrial waste resources, to study biomass production and quality in an annual, seasonal, and diurnal perspective. Research focused on the biomass potential for nutrient recovery and carbon capture from industries, year around stability and quality. Production was tested in the South Baltic Region using a brackish water polyculture grown for five years in a green wall panel (GWP) fed with cement industry flue gas (CO₂ source). In a second setup, a freshwater polyculture was cultivated seasonally in raceway ponds (RWP), with an additional waste resource from landfill leachate water (nitrogen source).  Stable biomass performance and CO₂ recovery up to 10 g m^-2 d^-1 was achieved for five years over seasons in the GWP with high protein in autumn and winter, whereas lipids remained stable throughout the annual cycle. Laboratory experiments confirmed naturally occurring diurnal shifts in temperature as superior lipid boosters compared to conventional nitrogen limitation. Stability of overall performance could be explained by flue gas recirculation mode, lack of contamination and polyculture complementarity of the two green algal strains that dominated throughout the five years. The use of multiple waste streams in the RWP added complexity to the cultivation as leachate water composition varied, resulting in a diverse green algal polyculture. Seasonality in nitrogen recovery rate was explained by total nitrogen and light. Results indicate stability of biomass and resource recovery in Nordic conditions using local polycultures in large-scale outdoor cultivation and periods of lower biomass production can be compensated by high quality metabolites such as proteins and lipids. 

Algbaserade lösningar kan genom fotosyntes återvinna växthusgas (CO₂) och näringsämnen från industriellt avfall och på så vis minska klimatavtryck och övergödning. Algbiomassan kan dessutom bidra med ytterligare mervärde eftersom den innehåller fetter, proteiner och kolhydrater med kommersiell potential som biodrivmedel, foder och gödsel. Odling av mikroalger i nordiska förhållanden är utmanande på grund av stora säsongsmässiga förändringar i ljus och temperatur som kan äventyra biomassans stabilitet. För att nå hållbar och konkurrenskraftig odling av mikroalger krävs storskaliga utomhusodlingar där avfall används som resurs, vilket begränsar möjligheten att kontrollera säsongsmässiga förändringar av miljöfaktorer så som ljus och temperatur. I denna avhandling använder jag lokala mikroalgssamhällen i storskaliga utomhusodlingar med industriavfall som resurs för att undersöka produktion och kvalitet av algbiomassa i ett årligt, säsongsmässigt och dagligt perspektiv. Forskningen fokuserade på biomassans potential att återvinna näring och koldioxid från industrier, samt på stabilitet och kvalitet året om. Produktion undersöktes i den södra Östersjöregionen med hjälp av ett algsamhälle från brackvatten under en femårsperiod i gröna väggpaneler (GWP) som matades med rökgas från cementindustri som koldioxidkälla. I en andra uppsättning odlades ett sötvattens-algsamhälle säsongsmässigt i raceway-dammar (RWP) med ytterligare en avfallsresurs i form av lakvatten från en deponi (kvävekälla).  Stabil prestanda av biomassan och ett koldioxidupptag upp till 10 g m^-2 d^-1 uppmättes under fem år över säsonger i GWP med högt proteininnehåll under höst och vinter medan fetterna var stabila året om. Laboratorieexperiment bekräftade att naturligt förekommande dagliga skiftningar i temperatur var mer effektiva än den konventionella metoden kvävebegränsning. Stabilitet och genomgående prestanda av biomassan påverkades av recirkulering av rökgas, brist på kontaminering och kompletterande egenskaper hos de två grönalger som dominerade under de fem åren. Användningen av flertalet avfallsströmmar i RWP ökade komplexiteten i odlingssystemet eftersom lakvattnet skiftade i sammansättning vilket resulterade i ett grönt algsamhälle med hög diversitet. Säsongsmässighet i kväveåtervinningshastighet kunde förklaras av totalkväve och ljusförhållanden. Resultaten indikerar stabilitet av biomassan och resursåtervinning i nordiska förhållanden genom att använda algsamhällen med flera arter i storskaliga utomhusodlingar som under perioder av lägre biomassaproduktion kan kompensera med högkvalitativa metaboliter så som proteiner och fetter.