李曼

硅藻的形態(tài)多樣、體態(tài)輕盈，大小只有600納米和10微米之間;其分布廣泛，有水的地方就有它的蹤跡。它是世界上光能利用率最高的有機體。

硅藻含有大量的油脂、蛋白、淀粉類的糖分等有機質。為此，深圳泰利能源有限公司充分利用硅藻中的有機質開發(fā)出一套硅藻養(yǎng)殖生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。深圳泰利能源有限公司（以下簡稱“泰利能源”）成立于2014年，是全球首家擁有硅藻養(yǎng)殖、深加工及綜合應用新技術和純烴生物柴油核心專利技術的新能源公司。公司已獲得多項國家專利技術及榮譽，是集硅藻生物材料和純烴生物能源產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)以及銷售于一體的高新技術企業(yè)。

硅藻養(yǎng)殖打造地球新生態(tài)

泰利能源致力于硅藻的開放式規(guī)模化養(yǎng)殖，形成了從開放式低成本硅藻養(yǎng)殖、硅藻收獲到硅藻生物油脂提取的一套完整硅藻生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，硅藻的種類有十幾萬種以上，常見的硅藻種類大約也有16000多種，是最重要的初級生產(chǎn)者。泰利能源有著開放式規(guī)?；B(yǎng)殖，無需使用除草劑、殺蟲劑等有害化學物質;可進行開放式硅藻藻種篩選系統(tǒng)化，無需傳統(tǒng)的硅藻藻種庫和擴大培養(yǎng)工作;硅藻培養(yǎng)配方創(chuàng)新，可選擇性定向培育目標硅藻;還擁有獨創(chuàng)的雜藻控制工藝，可保證在無需對進水預處理的情況下，目標硅藻優(yōu)勢度達到96%。開放式規(guī)?；B(yǎng)殖還可有效的控制浮游動物攝食，養(yǎng)殖過程中不會出現(xiàn)因敵害生物攝食引起的產(chǎn)量降低和藻體結團;自然條件開發(fā)式培育硅藻，無需架設大棚，無需消毒水體，可在高溫、強光、雨水等自然條件下，穩(wěn)定生產(chǎn)硅藻生物質。且其生產(chǎn)成本低，可大量提供低價硅藻原料進行深加工，具有很強的經(jīng)濟性競爭優(yōu)勢。目前，陸地上的農(nóng)作物年產(chǎn)量一般在每公頃15噸以下，泰利能源研發(fā)中心硅藻養(yǎng)殖產(chǎn)量可達每公頃120噸的水平。

發(fā)展硅藻養(yǎng)殖，可使土地得到改良，使空氣得到凈化。硅藻生產(chǎn)可以選擇近海、灘涂、沼澤和鹽堿地等無法種植農(nóng)作物的土地，這樣不僅不會減少糧食種植面積，還可以逐步將鹽堿地、灘涂等地改造為良田，充分利用土地，有效的提高了土地利用率。另外，硅藻對重金屬有著極其明顯的吸附效果，可以有效地對重金屬地區(qū)土地進行改造。

浮游生物每年制造的氧氣就有360億噸，占地球大氣含氧量的70%以上，而硅藻數(shù)量又占浮游生物的60%以上。因此，在規(guī)?；B(yǎng)殖硅藻的過程中，每生產(chǎn)1噸硅藻，大約可吸收1.6噸二氧化碳，同時釋放1噸氧氣，對碳排放的減少有著顯著作用。

深度提取成就硅藻新產(chǎn)品

硅藻大約含有1/3的植物蛋白，1/3的硅藻油脂以及1/3的硅藻殼，三者均有極高的應用價值。硅藻的油脂含量約占細胞干重的30%，約有30%蛋白質，40%為糖類，蛋白和糖類的有效提取和利用將成為硅藻養(yǎng)殖中提高硅藻經(jīng)濟效益的重要手段。兩者的提取都比較容易，類似從花生、油菜籽、大豆、小麥、紅薯等農(nóng)作物中提取油脂、蛋白、淀粉類糖，從硅藻中提取的營養(yǎng)成分可以深加工成為各種可食用的油脂或植物蛋白衍生產(chǎn)品。

尤其是從硅藻中提取的油脂，植物蛋白和淀粉類糖，特別適合中老年人，嬰幼兒及體弱多病者等群體作為食品保健品和藥品。泰利能源旗下合作的寡肽技術研究所從硅藻中提取蛋白質，然后利用特有的專利技術制備成OCO小分子肽，作為保健產(chǎn)品。

蛋白質營養(yǎng)中存在的小肽有著極其重要的作用。小肽又叫納米膠原蛋白（Nano Oligopeptide Collagen ，或簡稱納米膠原）也稱寡肽、微肽、短肽，一般是指由2-3個氨基酸組成的寡肽。蛋白質（膠原蛋白）在消化道中的消化終產(chǎn)物大部分是小肽由完整地吸收，并以二肽、三肽形式進入血液循環(huán)。隨著蛋白質和氨基酸營養(yǎng)研究的深入，人們已逐漸認識到肽營養(yǎng)的重要性。泰利能源利用硅藻中提取出的優(yōu)質蛋白質，并將其轉化為人體容易吸收的小肽，制備成特有的健康產(chǎn)品：OCO小肽（沖劑），該產(chǎn)品可治療失眠，延緩衰老，減輕疲憊，在血液循環(huán)中的小肽能直接參與組織蛋白的合成，促進礦物質的吸收利用。它還可以有效地進行生理調(diào)節(jié)，通過誘導小腸中的一些酶活性的提高，而使小腸消化功能提前發(fā)育，促進健康和提高其生產(chǎn)性能，促進營養(yǎng)物質的消化吸收。

硅藻中的油脂作為高純度的不飽和脂肪酸，不僅可作為食用油，還可以作為生產(chǎn)燃料油和有機化工產(chǎn)品的原料，在一定程度上又可緩解我國對石油的進口壓力。規(guī)?；柙逄崛∮椭勺鳛樯镄偷牟裼汀⑵鸵约昂娇彰河偷燃儫N能源產(chǎn)業(yè)的原料油。航空煤油對熱值、密度以及低溫性能等均有嚴格的要求，用硅藻油脂生產(chǎn)的生物型航空煤油可減少氮氧化物和碳氫化合物的排放，特別是硫化物的排放可以降到石油型航空煤油的1/60。

硅藻殼的廣泛應用

硅藻在生長過程中通過自然生物礦化過程，吸收環(huán)境中的硅氧化合物形成的二氧化硅硅藻殼具有立體網(wǎng)狀結構，結構精密、孔隙眾多、具有很高的比表面積和高韌性，硅藻殼的二氧化硅純度高達98.0%以上，是微納米級二氧化硅材料。硅藻殼既是天然的、自然界獨一無二純度極高的微納米材料，也是最佳微生物平臺材料，在未來的精細納米材料及生物材料的發(fā)展中具有很大的潛能和廣闊的應用前景。

硅藻殼材料與普通納米級二氧化硅材料相比，硅藻殼粒徑在2-10μm之間，粉碎后在200nm-1μm之間;其孔徑僅僅在2-200nm之間。其比表面積更大、表面吸附力更強、表面能更大、分散性能更好、隔熱和隔音效果更優(yōu)異。硅藻殼規(guī)?；B(yǎng)殖和加工后，硅藻殼型微納米結構二氧化硅的生產(chǎn)成本將在4.5萬元以下。

硅藻微納米二氧化硅生物材料在不同領域應用廣泛。硅藻作為光合作用效率極高的單細胞藻類，在生物性能方面，研究最多的是在光學領域，包括光的吸收、光子晶體效應以及特殊的光學現(xiàn)象。泰利能源在很多具有分級多孔結構的生物材料中發(fā)現(xiàn)了天然的光子晶體效應。硅藻的特殊結構讓它成為一種良好的光子晶體，能夠大大提升光捕獲效率，讓硅藻在太陽能電池中發(fā)揮了重要作用。

1991年，美國科學家就率先模擬光合作用的原理提出了染料敏化太陽能電池（Dye-sensitized solar cells）的設想，染料敏化太陽能電池是以低成本的納米二氧化鈦和光敏染料為主要原料，模擬自然界中植物利用太陽能進行光合作用，將太陽能轉化為電能。與傳統(tǒng)太陽能電池相比，它的最大優(yōu)勢在于其制作工藝簡單、不需昂貴的設備和高潔凈度的廠房設施，制作成本僅為硅太陽能電池的1/10～1/5。該電池使用的納米二氧化鈦、N3染料、電解質等材料價格便宜且環(huán)保無污染，同時它對光線的要求相對寬松，即使在比較弱的光線照射下也能正常工作。利用硅藻的光學特性，將硅藻加入到染料敏化太陽能電池的二氧化鈦薄層后，能量轉換效率是原轉換效率的1.3-1.4倍。Der-RayHuang把硅藻殼體加入到二氧化鈦中燒結形成電池陽極，增加了光捕獲和在電池中的散射性能，傳統(tǒng)二氧化鈦覆膜3遍的轉換效率為3.8%，加入了硅藻殼體的二氧化鈦轉換效率可以達到5.26%。

與目前多孔硅負極材料的制備過程相比較，硅藻殼作為鋰電負極材料，且具有明顯高于商用石墨負極材料的比容量，而且通過化學方法可以進一步將硅藻殼制備成比容量更高的多孔硅負極材料，應用于生產(chǎn)高能量密度的鋰離子電池。泰利能源目前已經(jīng)完成實驗室階段的硅藻殼負極材料的結構演化、比容量、倍率等儲鋰性能的表征、分析、測試等檢測。由研究結果顯示，氧化硅組分的硅藻殼負極材料，在0.1-2C倍率范圍內(nèi)，1000次充放電循環(huán)后，比容量為620～ 920 mA·h/g，比商業(yè)石墨負極高67%～147% ，具有良好的鋰電負極材料應用前景。

由此可見，硅藻在自然界中的作用巨大，發(fā)展硅藻產(chǎn)業(yè)將有助于我國各種高尖端材料領域的進步。泰利能源將繼續(xù)打造硅藻全生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，為推動人類可持續(xù)發(fā)展做出應有的貢獻。