硅藻学|硅藻是可以培养的，不是硅藻泥。

“硅藻”这个词很多人都不熟悉。其实硅藻以不同的形式存在于我们生活的各个角落，只是肉眼很难察觉。说到它，大家联想最多的就是硅藻和硅藻泥。其实硅藻和硅藻泥是完全不同的。硅藻应用广泛。别看它(微米级)，但里面全是宝。下面详细说说硅藻的“秘密”。

硅藻是地球上最丰富的藻类之一，种类多达几十万种，常见的种类约为16000。它是一种单细胞植物，大小为0.6微米~ 10微米，形态多样。硅藻壳主要由微纳米结构的二氧化硅组成，纯度在98%以上。硅藻也是最重要的浮游植物，分布很广。哪里有水，哪里就有水。因其种类多、数量大，被称为海洋中的“草原”。

地球上70%的氧气是由浮游生物释放的，浮游生物每年产生360亿吨氧气，占地球大气中氧气含量的70%以上。硅藻的数量占浮游生物的60%以上。假设现在地球上没有硅藻，不到三年地球上的氧气就会耗尽。

硅藻不仅能产氧，而且具有很高的工业应用价值。从硅藻壳中提取的微纳米生物材料具有高强度、抗冲击、耐高温、耐老化、耐腐蚀、隔音保温等特点，是自然界中独特的高纯度生物无机材料。硅藻壳微纳生物材料是具有高比表面积的精细蜂窝状多级多孔结构。

自2007年以来，佐治亚理工学院的研究人员一直在开发一种基因工程伪鬣狗的技术，希望用它来创造一种新的硅结构。通过使用基因复制技术来研究硅藻构建复杂硅质细胞的过程，研究人员的最终目标是找到一种在实验室中制造纳米材料的技术。

纵观整个领域，我国硅藻的封闭培养仅限于研究和小规模生产，无法进行大规模工业化生产，因为生产成本高。管式反应器是最常见的封闭式硅藻培养装置，其建设和运行成本较高，难以用于低附加值的一般大规模培养。

德国国有企业采用管式光生物反应器培养小球藻，藻粉年产量为130-150吨，但由于生产成本原因，难以维持。我国开放式培养的硅藻种类不多，如螺旋藻、小球藻、盐藻等。因为主要用于生产保健品、色素提取等高附加值产品，不能大量用作工业原料。

目前用于硅藻培养的光生物反应器主要有两种:封闭式和开放式。封闭式光生物反应器主要包括管式反应器和板式反应器，其主要优点是污染小、易于控制、藻液密度高，但其缺点也非常明显，如运行成本高、冷却水消耗大、清洗管理困难等。

开放式光生物反应器(Open photobioreactor)是指开放式池式培养系统，具有运行成本低、无需冷却、易于管理等优点，但易受外来生物污染、受天气影响生产不稳定、培养密度低。

为了解决这些问题，生物工程中心首席科学家:国际著名水产养殖专家、美国工程院院士王院士多年来致力于硅藻开放式规模培养的研究，其技术现已达到世界领先水平。

▲赵楷生物工程R&D中心硅藻养殖基地

王院士于20世纪90年代末建立并成功运行了商业化系统，在开放系统中培养硅藻-角毛藻。生产的硅藻用于水产饲料行业，2004年在美国申请了相关专利。

在此基础上，王院士带领国内团队针对开放式反应器易受外来生物污染、产量低、生产不稳定等问题，开发了针对性的技术解决方案，有效解决了上述问题。通过合理的设计和自主研发的硅藻开放式培养系统技术，降低了生产和维护成本，实现了高密度、连续化生产，解决了封闭式光生物反应器和传统开放式生物反应器的技术瓶颈。

目前，利用R&D中心的硅藻养殖技术，硅藻养殖年产量可达每公顷120吨(硅藻干粉)，而陆地上的农作物年产量大多在每公顷15吨以下。

▲硅藻干粉

赵楷生物工程R&D中心养殖硅藻的日产量受日照和温度的影响。每升水可产干藻0.1-0.2g之间，最高日产可达0.4g升。按每年有效工作日300天，反应器深度0.3m计算，每公顷每年可生产1.20吨干藻，按30%提油可生产36000升生物油。

硅藻生物油可用于生产生物柴油和航空燃料。航空煤油对热值、密度、低温性能有严格要求，硅藻提取的航空燃料可以替代常规航空煤油。使用硅藻航空燃料后，尾气中氮氧化物和碳氢化合物的排放量可大幅降低，硫化物的排放量可降至传统航空煤油的1/60。

赵楷生物工程R&D中心硅藻规模生产系统的特点如下:

1.开放式硅藻物种筛选是系统性的，不需要传统的硅藻物种库和扩大培养。

2.硅藻培养配方创新，目标硅藻选择性定向培养。

3.特殊的控藻工艺确保目标硅藻优势度达到96%，无需对进水进行预处理。

4.有效控制浮游生物的摄食，在培养过程中不会出现因敌生物的摄食而导致的产量降低和藻类结块。

5.硅藻可以在自然条件下开放式培养，在高温、强光、雨水等自然条件下可以稳定生产硅藻，不需要搭建大棚，不需要对水体进行消毒。

6、生产成本低，可提供大量低成本硅藻原料进行深加工，具有很强的经济竞争优势。

R&D中心研发的硅藻开放式培养技术在生产成本上也有很大优势，可以推广到很多以前因为成本问题而无法应用的行业，比如生物能源、生物环保、生物医药、饲料添加剂、食品添加剂等等。

发展硅藻养殖和深加工产业意义重大，主要体现在以下五个方面:

1，硅藻文化不“与粮争地”。在硅藻生产中，可以选择沿海、滩涂、沼泽、盐碱地，发展硅藻养殖不会减少粮食种植面积，盐碱地可以逐步转化为良田。

2.硅藻养殖是绿色产业。每生产1吨硅藻，可吸收约1.6吨二氧化碳，释放1吨氧气。

3.硅藻具有很高的应用价值，可以提取天然多孔纳米材料，生产抗菌、抗肿瘤药物，在饲料、化工等行业有很大的应用前景。

4.硅藻生产过程中不使用除草剂、农药等有害化学物质，不存在不良环境影响。

5.硅藻含约1/3硅藻壳、1/3植物蛋白、1/3油脂，均具有较高的应用价值，硅藻是植物蛋白和油脂的优质来源。

总之，硅藻的开发应用将是一个极其庞大的生态工业体系，将是材料领域的一场革命，不仅能满足我国各种高、精、尖端材料的需求，还将在工业、农业、国防、医药、食品、能源安全等方面发挥巨大作用。