「硅藻」一詞對於很多人來說比較陌生，實際上，硅藻以不同的形態存在於我們生活中的各個角落，只是肉眼很難察覺。而當談到它時，引發最多聯想的就是硅藻泥，但其實它的應用非常廣，千萬別看它小，卻渾身是寶。下面我們就來具體說說硅藻的「秘密」。
硅藻，是地球上種類最豐富的藻類之一，有十幾萬種，常見種類大約16000種。它是一類單細胞植物，大小在 0.6微米～10微米之間，形態多種多樣。而硅藻殼主要由微納米結構的二氧化矽組成，其純度在98%以上。硅藻也是一類最重要的浮植物，分布極其廣泛，只要有水的地方，一般都有它的蹤跡，因其種類多、數量大，因而被稱為海洋中的「草原」。
地球上有70%的氧氣由浮遊植物釋放，浮遊生物每年製造的氧氣達360億噸，佔地球大氣氧含量的70%以上。硅藻數量又佔浮遊生物數量的60%以上，假設現在地球上沒有硅藻了，不出三年，地球上的氧氣將耗幹。
硅藻除了能製造氧氣，其工業應用價值也非常高，由硅藻殼提取的微納米生物材料具有高強度、抗衝擊、耐高溫、耐老化、耐腐蝕、隔音和保溫等特點，是自然界獨一無二、純度極高的生物無機材料。硅藻殼微納米生物材料為細微蜂窩孔隙結構，具有很高的比表面積。
從2007年開始，喬治亞技術研究所的研究人員就開始開發一項用基因工程改造偽矮海鏈藻的技術，希望用其來創造一種新的矽結構。通過用基因複製的技術來研究硅藻構建複雜矽質細胞的過程，研究者最終的目的是要找到一項在實驗室中製造納米材料的技術。
而縱觀整個領域，國內目前進行封閉式培養硅藻僅限於研究和少量生產，由於生產成本過高無法進行規模化工業生產。管式反應器是最常見的封閉式硅藻培養裝置，其建造和運行成本高，難以用於一般低附加值的規模化養殖。
德國有企業利用管式光生物反應器培養小球藻，年產藻粉量為130-150噸，但由於生產成本問題而難以維持。國內進行開放式培養的硅藻種類主要有螺旋藻、小球藻和鹽藻等少數幾種，由於主要用於生產保健品及色素提取等高附加值產品，無法作為工業原料大量使用。
目前用於硅藻養殖的光生物反應器主要有兩種類型：封閉式和開放式。封閉式光生物反應器主要有管式反應器及板式反應器，其主要優點是不易汙染、易於控制、藻液密度高等，但是其缺點也非常顯著，例如：運行費用昂貴、需要消耗大量的冷卻水、不易清洗與管理等。
開放式光生物反應器，就是指開放池培養系統，具有運行費用低、無需冷卻、便於管理的優點，但是其易受外來生物汙染、受天氣影響生產不穩定，養殖密度較低。
為了解決這些難題，泰利能源旗下-兆凱生物工程研發中心的首席科學家-國際著名水產養殖專家、美國工程院院士王兆凱院士多年來致力於硅藻的開放式規模化養殖，其技術現已處於世界領先水平。
王兆凱院士從20 世紀90年代末開始，已經建立了一個商業系統並且成功運行，在開放系統中培養硅藻-角毛藻，所生產的硅藻用於水產飼料行業，於2004 年在美國申請了相關的專利。
在此基礎上，王院士帶領國內研發團隊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，開發了針對性技術方案，使上述問題得到有效解決，並利用合理的設計和自主開發的硅藻開放式養殖系統技術，降低生產和維護成本，實現高密度、連續性生產，解決了封閉式光生物反應器和傳統的開放式生物反應器的技術瓶頸。
目前，應用研發中心的硅藻培養技術養殖硅藻，硅藻養殖年產量可以達到每公頃120噸(硅藻乾粉)的水平，而陸地上的農作物年產量大多在每公頃15噸以下。
兆凱生物工程研發中心養殖硅藻的日產量,受日照及溫度的影響,每公升水體可產幹藻0.1-0.2克之間，最高日產量可達每公升0.4克。以每年300天有效工作日，反應器深度為0.3米計算, 每年每公頃可生產幹藻120噸，以取油量30%計算，可生產生物油脂達3.6萬公升。
硅藻生物油脂可用生產生物柴油、航空燃油等。航空煤油對熱值、密度及低溫性能等均有嚴格的要求，硅藻提取的航空燃油可以替代常規航空煤油。硅藻航空燃油使用後可大大降低廢氣中的氮氧化物和碳氫化合物的排放量，而且硫化物的排放可以降低至傳統航空煤油的1/60。
兆凱生物工程研發中心的硅藻規模化生產系統特點在於：
1、開放式硅藻藻種篩選系統化，無需傳統的硅藻藻種庫和擴大培養工作。
2、硅藻培養配方創新，選擇性定向培育目標硅藻。
3、特有雜藻控制工藝，保證在無需對進水預處理的情況下，目標硅藻優勢度達到96%。
4、有效控制浮遊生物攝食，養殖過程中不出現因敵害生物攝食引起的產量降低和藻體結團。
5、自然條件開放式培養硅藻，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，穩定生產硅藻。
6、生產成本低，可大量提供低成本硅藻原料進行深加工，就有很強的經濟性競爭優勢。
研發中心開發的硅藻開放式養殖技術在生產成本上也具有巨大優勢，可以推廣到以前因成本問題而無法應用的多個行業，如生物能源、生物環保、生物醫藥、飼料添加劑、食品添加劑等。
發展硅藻養殖及深加工產業意義重大，主要體現在以下五個方面：
1、硅藻的養殖不「與糧爭地」。硅藻生產可以選擇近海、灘涂、沼澤和鹽鹼地等無法種植農作物的土地，發展硅藻養殖業不會減少糧食種植面積，並可逐步將鹽鹼地改造為良田。
2、硅藻養殖屬於綠色環保產業。每生產1噸硅藻，大約可吸收1.6噸的二氧化碳，並釋放1噸氧氣。
3、硅藻應用價值高，可提取天然多孔納米材料，也可生產抑菌、抗腫瘤藥物，在飼料、化工等行業也極具應用前景。
4、硅藻生產過程不使用除草劑、殺蟲劑等有害化學品，無不良環境影響。
5、硅藻大約含有1/3硅藻殼、1/3植物蛋白和1/3油脂，三者均具有很高應用價值，而且硅藻是優質的植物蛋白和油脂來源。
總之，硅藻的開發應用將是一個極其龐大的生態產業系統，它不僅將是材料領域的一場革命，可滿足我國各種高、精、尖材料的需要，而且將在工業、農業、國防、醫藥、糧食和能源安全等方面發揮巨大作用。
編輯：徐徐