誰說蛋殼只能扔進(jìn)垃圾桶？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用蛋殼提取稀土元素的新途徑！

雞蛋是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡臓I養(yǎng)食品，當(dāng)我們?cè)谙硎芡暌活w美味的雞蛋后，是不是都會(huì)丟棄了蛋殼呢？其實(shí)，看似無用的蛋殼可蘊(yùn)含著巨大的價(jià)值呢！

蛋殼主要由無機(jī)基質(zhì)和有機(jī)基質(zhì)組成，無機(jī)基質(zhì)包含碳酸鈣（方解石）、碳酸鎂等，其中碳酸鈣占主要成分，占比超過80%；有機(jī)基質(zhì)主要由蛋白質(zhì)組成，占比超過3%。碳酸鈣在蛋殼形成過程中起著關(guān)鍵作用，蛋殼的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)是通過鈣的沉積結(jié)合有機(jī)基質(zhì)最終形成。

最新的科學(xué)研究表明，蛋殼可以用來提取稀土元素，這些珍貴的資源在能源、軍事、醫(yī)療等高科技領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。因此，蛋殼的回收不僅具有環(huán)保意義，還能為稀土元素的回收利用開辟新途徑。

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什么是稀土元素？

稀土元素由元素周期表中15個(gè)鑭系元素（包括鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥），以及鈧（原子序數(shù)21）和釔（原子序數(shù)39）組成，共計(jì)17個(gè)元素。

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早在18世紀(jì)末，稀土元素就開始被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物較少，人們只能用化學(xué)方法制得少量不溶于水的氧化物，這些氧化物在歷史上被習(xí)慣性地稱為“土”，因而得名“稀土”。

稀土是寶貴的戰(zhàn)略資源，被稱作“新材料之母”，在新能源汽車、工業(yè)機(jī)器人、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域，尤其是高新產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用，堪稱“萬能之土”，也被譽(yù)為“工業(yè)的維生素”。

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稀土元素之所以稀有，是因?yàn)樗鼈冊(cè)诘貧ぶ械姆植枷喈?dāng)分散，且很難從其他元素中分離出來。這是一種不可再生資源，其形成和富集需要漫長的地質(zhì)作用（比如火山噴發(fā)、地殼變動(dòng)等），是不能在短時(shí)間內(nèi)獲得自然補(bǔ)充的。

此外，稀土元素的開采和提煉需要大量的水、能源和化學(xué)品，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染影響。所以，稀土元素的高效開采和回收利用具有重要的研究價(jià)值。

從溶液中提取稀土元素的新方法

2024年6月4日，科學(xué)家發(fā)表了一篇關(guān)于利用雞蛋殼從溶液中提取稀土元素的研究論文。研究人員將蛋殼放入含有稀土元素的溶液中，加熱至25℃-205℃溫度區(qū)間，持續(xù)了三個(gè)月。

研究結(jié)果表明，稀土元素會(huì)沿著碳酸鈣（方解石）邊界及有機(jī)基質(zhì)進(jìn)入蛋殼。當(dāng)溫度達(dá)到90°C時(shí)，蛋殼表面會(huì)形成稀土化合物“kozoite”，隨著溫度進(jìn)一步升高，蛋殼的方解石外殼溶解，并被多晶“kozoite”取代。當(dāng)溫度達(dá)到205°C時(shí)，“kozoite”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的氟碳鈰礦。氟碳鈰礦是一種具有重要工業(yè)價(jià)值的鈰族稀土元素（輕稀土）礦物，屬于氟碳酸鹽類型，是提取稀土元素的重要原料之一。

該研究成果為看似無用的蛋殼賦予了全新價(jià)值，通過利用蛋殼特有組分和結(jié)構(gòu)，為回收稀土元素提供了可持續(xù)解決方案，這高度契合了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和廢棄物價(jià)值化原則，實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

蛋殼對(duì)溶液中稀土元素的回收示意圖。圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]

蛋殼還有哪些你不知道的作用？

在食品營養(yǎng)領(lǐng)域，蛋殼是一種優(yōu)質(zhì)的食品鈣強(qiáng)化劑。蛋殼經(jīng)過洗凈、烘干和研磨處理后，可以添加到面粉、餅干等食品中，不僅能豐富食品口感，還能提供寶貴的鈣元素，顯著提升了食品營養(yǎng)價(jià)值。

在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，蛋殼可作為肥料和土壤改良劑，為植物提供豐富鈣元素，還有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，為農(nóng)作物的生長提供更加有利的環(huán)境。

在畜牧業(yè)領(lǐng)域，蛋殼是一種優(yōu)良的飼料添加劑，為畜禽提供豐富鈣源，健壯動(dòng)物骨骼，促進(jìn)畜禽生長發(fā)育，為養(yǎng)殖業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，蛋殼在清潔方面也有奇效，例如將蛋殼打碎放入熱水瓶等容器，可以有效去除污垢和水垢，讓容器煥然一新。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)和廢棄物價(jià)值化利用不僅是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，更是我們邁向綠色未來、構(gòu)建生態(tài)文明的必由之路。我們期待涌現(xiàn)出更多將廢棄物轉(zhuǎn)化為寶貴資源的創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新模式，為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展注入新生活力，為美麗地球建設(shè)貢獻(xiàn)智慧和力量。

參考文獻(xiàn)

[1] Rémi Rateau, Melanie Maddin, Adrienn M. Szucs, et al. Utilization of Eggshell Waste Calcite as a Sorbent for Rare Earth Element Recovery[J]. ACS Omega, 2024.

[2] Huang X, Dong J, Wang L,et al. Selective recovery of rare earth elements from ion-adsorption rare earth element ores by stepwise extraction with HEH(EHP) and HDEHP[J].Green Chemistry, 2017.

[3] 杜利成.雞蛋殼及其綜合利用[J].飼料研究, 2001.

[4] 張瑞宇.廢棄蛋殼的利用價(jià)值及其資源化途徑與技術(shù)[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào), 2006.

策劃制作

出品丨科普中國

作者丨石暢 物理化學(xué)博士

監(jiān)制丨中國科普博覽

責(zé)編丨董娜娜

審校丨徐來 林林

本文封面圖片及文內(nèi)圖片來自版權(quán)圖庫

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