“矽藻”這個詞很多人都不熟悉。其實矽藻以不同的形式存在於我們生活的各個角落，只是肉眼很難察覺。說到它，大家聯想最多的就是矽藻和矽藻泥。其實矽藻和矽藻泥是完全不同的。矽藻應用廣泛。別看它(微米級)，但裏面全是寶。下面詳細說說矽藻的“秘密”。
矽藻是地球上最豐富的藻類之壹，種類多達幾十萬種，常見的種類約為16000。它是壹種單細胞植物，大小為0.6微米~ 10微米，形態多樣。矽藻殼主要由微納米結構的二氧化矽組成，純度在98%以上。矽藻也是最重要的浮遊植物，分布很廣。哪裏有水，哪裏就有水。因其種類多、數量大，被稱為海洋中的“草原”。
地球上70%的氧氣是由浮遊生物釋放的，浮遊生物每年產生360億噸氧氣，占地球大氣中氧氣含量的70%以上。矽藻的數量占浮遊生物的60%以上。假設現在地球上沒有矽藻，不到三年地球上的氧氣就會耗盡。
矽藻不僅能產氧，而且具有很高的工業應用價值。從矽藻殼中提取的微納米生物材料具有高強度、抗沖擊、耐高溫、耐老化、耐腐蝕、隔音保溫等特點，是自然界中獨特的高純度生物無機材料。矽藻殼微納生物材料是具有高比表面積的精細蜂窩狀多級多孔結構。
自2007年以來，佐治亞理工學院的研究人員壹直在開發壹種基因工程偽鬣狗的技術，希望用它來創造壹種新的矽結構。通過使用基因復制技術來研究矽藻構建復雜矽質細胞的過程，研究人員的最終目標是找到壹種在實驗室中制造納米材料的技術。
縱觀整個領域，我國矽藻的封閉培養僅限於研究和小規模生產，無法進行大規模工業化生產，因為生產成本高。管式反應器是最常見的封閉式矽藻培養裝置，其建設和運行成本較高，難以用於低附加值的壹般大規模培養。
德國國有企業采用管式光生物反應器培養小球藻，藻粉年產量為130-150噸，但由於生產成本原因，難以維持。我國開放式培養的矽藻種類不多，如螺旋藻、小球藻、鹽藻等。因為主要用於生產保健品、色素提取等高附加值產品，不能大量用作工業原料。
目前用於矽藻培養的光生物反應器主要有兩種:封閉式和開放式。封閉式光生物反應器主要包括管式反應器和板式反應器，其主要優點是汙染小、易於控制、藻液密度高，但其缺點也非常明顯，如運行成本高、冷卻水消耗大、清洗管理困難等。
開放式光生物反應器(Open photobioreactor)是指開放式池式培養系統，具有運行成本低、無需冷卻、易於管理等優點，但易受外來生物汙染、受天氣影響生產不穩定、培養密度低。
為了解決這些問題，生物工程中心首席科學家:國際著名水產養殖專家、美國工程院院士王院士多年來致力於矽藻開放式規模培養的研究，其技術現已達到世界領先水平。
▲趙楷生物工程R&D中心矽藻養殖基地
王院士於20世紀90年代末建立並成功運行了商業化系統，在開放系統中培養矽藻-角毛藻。生產的矽藻用於水產飼料行業，2004年在美國申請了相關專利。
在此基礎上，王院士帶領國內團隊針對開放式反應器易受外來生物汙染、產量低、生產不穩定等問題，開發了針對性的技術解決方案，有效解決了上述問題。通過合理的設計和自主研發的矽藻開放式培養系統技術，降低了生產和維護成本，實現了高密度、連續化生產，解決了封閉式光生物反應器和傳統開放式生物反應器的技術瓶頸。
目前，利用R&D中心的矽藻養殖技術，矽藻養殖年產量可達每公頃120噸(矽藻幹粉)，而陸地上的農作物年產量大多在每公頃15噸以下。
▲矽藻幹粉
趙楷生物工程R&D中心養殖矽藻的日產量受日照和溫度的影響。每升水可產幹藻0.1-0.2g之間，最高日產可達0.4g升。按每年有效工作日300天，反應器深度0.3m計算，每公頃每年可生產1.20噸幹藻，按30%提油可生產36000升生物油。
矽藻生物油可用於生產生物柴油和航空燃料。航空煤油對熱值、密度、低溫性能有嚴格要求，矽藻提取的航空燃料可以替代常規航空煤油。使用矽藻航空燃料後，尾氣中氮氧化物和碳氫化合物的排放量可大幅降低，硫化物的排放量可降至傳統航空煤油的1/60。
趙楷生物工程R&D中心矽藻規模生產系統的特點如下:
1.開放式矽藻物種篩選是系統性的，不需要傳統的矽藻物種庫和擴大培養。
2.矽藻培養配方創新，目標矽藻選擇性定向培養。
3.特殊的控藻工藝確保目標矽藻優勢度達到96%，無需對進水進行預處理。
4.有效控制浮遊生物的攝食，在培養過程中不會出現因敵生物的攝食而導致的產量降低和藻類結塊。
5.矽藻可以在自然條件下開放式培養，在高溫、強光、雨水等自然條件下可以穩定生產矽藻，不需要搭建大棚，不需要對水體進行消毒。
6、生產成本低，可提供大量低成本矽藻原料進行深加工，具有很強的經濟競爭優勢。
R&D中心研發的矽藻開放式培養技術在生產成本上也有很大優勢，可以推廣到很多以前因為成本問題而無法應用的行業，比如生物能源、生物環保、生物醫藥、飼料添加劑、食品添加劑等等。
發展矽藻養殖和深加工產業意義重大，主要體現在以下五個方面:
1，矽藻文化不“與糧爭地”。在矽藻生產中，可以選擇沿海、灘塗、沼澤、鹽堿地，發展矽藻養殖不會減少糧食種植面積，鹽堿地可以逐步轉化為良田。
2.矽藻養殖是綠色產業。每生產1噸矽藻，可吸收約1.6噸二氧化碳，釋放1噸氧氣。
3.矽藻具有很高的應用價值，可以提取天然多孔納米材料，生產抗菌、抗腫瘤藥物，在飼料、化工等行業有很大的應用前景。
4.矽藻生產過程中不使用除草劑、農藥等有害化學物質，不存在不良環境影響。
5.矽藻含約1/3矽藻殼、1/3植物蛋白、1/3油脂，均具有較高的應用價值，矽藻是植物蛋白和油脂的優質來源。
總之，矽藻的開發應用將是壹個極其龐大的生態工業體系，將是材料領域的壹場革命，不僅能滿足我國各種高、精、尖端材料的需求，還將在工業、農業、國防、醫藥、食品、能源安全等方面發揮巨大作用。