李曼

硅藻的形态多样、体态轻盈，大小只有600纳米和10微米之间;其分布广泛，有水的地方就有它的踪迹。它是世界上光能利用率最高的有机体。

硅藻含有大量的油脂、蛋白、淀粉类的糖分等有机质。为此，深圳泰利能源有限公司充分利用硅藻中的有机质开发出一套硅藻养殖生态产业链。深圳泰利能源有限公司（以下简称“泰利能源”）成立于2014年，是全球首家拥有硅藻养殖、深加工及综合应用新技术和纯烃生物柴油核心专利技术的新能源公司。公司已获得多项国家专利技术及荣誉，是集硅藻生物材料和纯烃生物能源产品的研发、生产以及销售于一体的高新技术企业。

硅藻养殖打造地球新生态

泰利能源致力于硅藻的开放式规模化养殖，形成了从开放式低成本硅藻养殖、硅藻收获到硅藻生物油脂提取的一套完整硅藻生态产业链。

经研究发现，硅藻的种类有十几万种以上，常见的硅藻种类大约也有16000多种，是最重要的初级生产者。泰利能源有着开放式规模化养殖，无需使用除草剂、杀虫剂等有害化学物质;可进行开放式硅藻藻种筛选系统化，无需传统的硅藻藻种库和扩大培养工作;硅藻培养配方创新，可选择性定向培育目标硅藻;还拥有独创的杂藻控制工艺，可保证在无需对进水预处理的情况下，目标硅藻优势度达到96%。开放式规模化养殖还可有效的控制浮游动物摄食，养殖过程中不会出现因敌害生物摄食引起的产量降低和藻体结团;自然条件开发式培育硅藻，無需架设大棚，无需消毒水体，可在高温、强光、雨水等自然条件下，稳定生产硅藻生物质。且其生产成本低，可大量提供低价硅藻原料进行深加工，具有很强的经济性竞争优势。目前，陆地上的农作物年产量一般在每公顷15吨以下，泰利能源研发中心硅藻养殖产量可达每公顷120吨的水平。

发展硅藻养殖，可使土地得到改良，使空气得到净化。硅藻生产可以选择近海、滩涂、沼泽和盐碱地等无法种植农作物的土地，这样不仅不会减少粮食种植面积，还可以逐步将盐碱地、滩涂等地改造为良田，充分利用土地，有效的提高了土地利用率。另外，硅藻对重金属有着极其明显的吸附效果，可以有效地对重金属地区土地进行改造。

浮游生物每年制造的氧气就有360亿吨，占地球大气含氧量的70%以上，而硅藻数量又占浮游生物的60%以上。因此，在规模化养殖硅藻的过程中，每生产1吨硅藻，大约可吸收1.6吨二氧化碳，同时释放1吨氧气，对碳排放的减少有着显著作用。

深度提取成就硅藻新产品

硅藻大约含有1/3的植物蛋白，1/3的硅藻油脂以及1/3的硅藻壳，三者均有极高的应用价值。硅藻的油脂含量约占细胞干重的30%，约有30%蛋白质，40%为糖类，蛋白和糖类的有效提取和利用将成为硅藻养殖中提高硅藻经济效益的重要手段。两者的提取都比较容易，类似从花生、油菜籽、大豆、小麦、红薯等农作物中提取油脂、蛋白、淀粉类糖，从硅藻中提取的营养成分可以深加工成为各种可食用的油脂或植物蛋白衍生产品。

尤其是从硅藻中提取的油脂，植物蛋白和淀粉类糖，特别适合中老年人，婴幼儿及体弱多病者等群体作为食品保健品和药品。泰利能源旗下合作的寡肽技术研究所从硅藻中提取蛋白质，然后利用特有的专利技术制备成OCO小分子肽，作为保健产品。

蛋白质营养中存在的小肽有着极其重要的作用。小肽又叫纳米胶原蛋白（Nano Oligopeptide Collagen ，或简称纳米胶原）也称寡肽、微肽、短肽，一般是指由2-3个氨基酸组成的寡肽。蛋白质（胶原蛋白）在消化道中的消化终产物大部分是小肽由完整地吸收，并以二肽、三肽形式进入血液循环。随着蛋白质和氨基酸营养研究的深入，人们已逐渐认识到肽营养的重要性。泰利能源利用硅藻中提取出的优质蛋白质，并将其转化为人体容易吸收的小肽，制备成特有的健康产品：OCO小肽（冲剂），该产品可治疗失眠，延缓衰老，减轻疲惫，在血液循环中的小肽能直接参与组织蛋白的合成，促进矿物质的吸收利用。它还可以有效地进行生理调节，通过诱导小肠中的一些酶活性的提高，而使小肠消化功能提前发育，促进健康和提高其生产性能，促进营养物质的消化吸收。

硅藻中的油脂作为高纯度的不饱和脂肪酸，不仅可作为食用油，还可以作为生产燃料油和有机化工产品的原料，在一定程度上又可缓解我国对石油的进口压力。规模化硅藻提取油脂可作为生物型的柴油、汽油以及航空煤油等纯烃能源产业的原料油。航空煤油对热值、密度以及低温性能等均有严格的要求，用硅藻油脂生产的生物型航空煤油可减少氮氧化物和碳氢化合物的排放，特别是硫化物的排放可以降到石油型航空煤油的1/60。

硅藻壳的广泛应用

硅藻在生长过程中通过自然生物矿化过程，吸收环境中的硅氧化合物形成的二氧化硅硅藻壳具有立体网状结构，结构精密、孔隙众多、具有很高的比表面积和高韧性，硅藻壳的二氧化硅纯度高达98.0%以上，是微纳米级二氧化硅材料。硅藻壳既是天然的、自然界独一无二纯度极高的微纳米材料，也是最佳微生物平台材料，在未来的精细纳米材料及生物材料的发展中具有很大的潜能和广阔的应用前景。

硅藻壳材料与普通纳米级二氧化硅材料相比，硅藻壳粒径在2-10μm之间，粉碎后在200nm-1μm之间;其孔径仅仅在2-200nm之间。其比表面积更大、表面吸附力更强、表面能更大、分散性能更好、隔热和隔音效果更优异。硅藻壳规模化养殖和加工后，硅藻壳型微纳米结构二氧化硅的生产成本将在4.5万元以下。

硅藻微纳米二氧化硅生物材料在不同领域应用广泛。硅藻作为光合作用效率极高的单细胞藻类，在生物性能方面，研究最多的是在光学领域，包括光的吸收、光子晶体效应以及特殊的光学现象。泰利能源在很多具有分级多孔结构的生物材料中发现了天然的光子晶体效应。硅藻的特殊结构让它成为一种良好的光子晶体，能够大大提升光捕获效率，让硅藻在太阳能电池中发挥了重要作用。

1991年，美国科学家就率先模拟光合作用的原理提出了染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells）的设想，染料敏化太阳能电池是以低成本的纳米二氧化钛和光敏染料为主要原料，模拟自然界中植物利用太阳能进行光合作用，将太阳能转化为电能。与传统太阳能电池相比，它的最大优势在于其制作工艺简单、不需昂贵的设备和高洁净度的厂房设施，制作成本仅为硅太阳能电池的1/10～1/5。该电池使用的纳米二氧化钛、N3染料、电解质等材料价格便宜且环保无污染，同时它对光线的要求相对宽松，即使在比较弱的光线照射下也能正常工作。利用硅藻的光学特性，将硅藻加入到染料敏化太阳能电池的二氧化钛薄层后，能量转换效率是原转换效率的1.3-1.4倍。Der-RayHuang把硅藻壳体加入到二氧化钛中烧结形成电池阳极，增加了光捕获和在电池中的散射性能，传统二氧化钛覆膜3遍的转换效率为3.8%，加入了硅藻壳体的二氧化钛转换效率可以达到5.26%。

与目前多孔硅负极材料的制备过程相比较，硅藻壳作为锂电负极材料，且具有明显高于商用石墨负极材料的比容量，而且通过化学方法可以进一步将硅藻壳制备成比容量更高的多孔硅负极材料，应用于生产高能量密度的锂离子电池。泰利能源目前已经完成实验室阶段的硅藻壳负极材料的结构演化、比容量、倍率等储锂性能的表征、分析、测试等检测。由研究结果显示，氧化硅组分的硅藻壳负极材料，在0.1-2C倍率范围内，1000次充放电循环后，比容量为620～ 920 mA·h/g，比商业石墨负极高67%～147% ，具有良好的锂电负极材料应用前景。

由此可见，硅藻在自然界中的作用巨大，发展硅藻产业将有助于我国各种高尖端材料领域的进步。泰利能源将继续打造硅藻全生态产业链，为推动人类可持续发展做出应有的贡献。