光合微生物能利用光能，在温和且环境友好的条件下将二氧化碳转化为有用化合物。然而，现有的许多光合生产系统依赖细胞在大量液体中自由生长。这种方式需要消耗大量水资源，并且为了保持细胞均匀分布并充分接触光照，必须进行持续搅拌，从而进一步推高了整个过程的资源与能源需求。