[发明专利]从由工业生物膜处理收获的底栖羽纹硅藻中提取的硅藻壳

说明书

本发明涉及包括以下步骤的方法：在工业生物膜处理中培养底栖羽纹硅藻，其中在所述工业生物膜处理中，所述底栖羽纹硅藻生长在包含水的隔室中的至少一个表面上，且其中所述底栖羽纹硅藻在所述至少一个表面上形成生物膜；从所述至少一个表面上收获所述底栖羽纹硅藻；并通过将所述硅藻壳与包含在所述底栖羽纹硅藻中的有机生物质分离来提取所述硅藻壳。

发明技术领域

本发明涉及从底栖羽纹硅藻中提取的硅藻壳，所述底栖羽纹硅藻是已由工业生物膜处理收获的；并且涉及从底栖羽纹硅藻中提取的这类硅藻壳的用途。

发明背景

硅藻(Diatoms)是一种类型的藻类，在淡水和海洋环境中均存在，包含具有高二氧化硅含量的硅藻壳(frustule)。硅藻壳是可用于各种应用中的纳米多孔二氧化硅材料的来源。硅藻不仅是硅的储藏物，而且它们的化石形式还作为石油、煤和磷的储藏物。此外，硅藻产生我们每天呼吸的大量氧气。

有多种不同类型的硅藻，并且通常根据它们的大小和/或形状以及它们在水中的生存环境对它们进行分类。

有许多硅藻的硅藻壳用于各种应用的实例。例如Chen等人(Scientific Reports2015，DOI：10.1038/srep11977)显示了硅藻的硅藻壳的光捕获效应如何可用于提高太阳能电池的功率转换效率。进一步地，US 2015/0338403 A1给出了硅藻的硅藻壳和金属涂层的组合物。US 2015/0367322 A1描述了形成硅藻基的纳米复合物的方法。此外，Lim等人(J.Appl.Phys.2015，27，763，DOI：10.1007/s10811-014-0356-9)描述了来自硅藻的硅藻壳如何可用于蛋白质吸收。

有必要提高现有技术水平以提供大量高品质的硅藻的硅藻壳，从而允许在许多不同的应用中使用从硅藻中提取的硅藻壳，这些应用例如为太阳能电池、生物传感器、复合材料和/或隔音。

发明内容

本发明的一个目的是提高现有技术的当前水平，并至少缓解上面提到的问题。通过从已由工业生物膜处理收获的底栖羽纹硅藻(benthic pennate diatoms)中提取的硅藻壳以及从底栖羽纹硅藻中提取的这类硅藻壳的用途，这一目的及其它目的得以实现。

本发明人认识到从通过工业生物膜处理培养的底栖羽纹硅藻中提取的硅藻壳可用于各种应用，举例如通过例如光捕获性质吸收能量、化学物质和/或机械波。例如，由于硅藻壳的光捕获性质，硅藻壳可用于提高太阳能电池的效率。在工业生物膜处理中，底栖羽纹硅藻生长在水隔室中的表面上，且其中从所述表面上收获所述底栖羽纹硅藻。

根据本发明的第一方面，提供了从底栖羽纹硅藻中提取硅藻壳的方法。所述方法包括以下步骤：

-在工业生物膜处理中培养底栖羽纹硅藻，其中在所述工业生物膜处理中，所述底栖羽纹硅藻生长在包含水的隔室中的至少一个表面上，且其中所述底栖羽纹硅藻在所述至少一个表面上形成生物膜；

-从所述至少一个表面上收获所述底栖羽纹硅藻；

-通过将所述硅藻壳与包含在所述底栖羽纹硅藻中的有机生物质分离来提取所述硅藻壳。

本发明基于这样的认识，即工业生物膜处理提供了用以生长和收获所需种类的底栖羽纹硅藻的受控方式，其将会提供具有特定性质的硅藻壳。与从海洋环境中和/或从淡水湖中收获底栖羽纹硅藻相比，在工业生物膜处理中培养底栖羽纹硅藻有利于收获这类底栖羽纹硅藻。此外，在工业生物膜处理中培养的底栖羽纹硅藻的纯度高于来自海洋环境和/或来自淡水湖的底栖羽纹硅藻的纯度。用于培养底栖羽纹硅藻的工业生物膜处理将会确保从底栖羽纹硅藻中提取的硅藻壳的高且均匀的质量。