雞蛋是我們日常生活中不可或缺的營養食品，當我們在享受完一顆美味的雞蛋後，是不是都會丟棄了蛋殼呢？其實，看似無用的蛋殼可蘊含著巨大的價值呢！
蛋殼主要由無機基質和有機基質組成，無機基質包含碳酸鈣（方解石）、碳酸鎂等，其中碳酸鈣占主要成分，占比超過80%；有機基質主要由蛋白質組成，占比超過3%。碳酸鈣在蛋殼形成過程中起著關鍵作用，蛋殼的堅硬結構是透過鈣的沈積結合有機基質最終形成。
最新的科學研究表明，蛋殼可以用來提取稀土元素，這些珍貴的資源在能源、軍事、醫療等高科技領域具有廣泛套用。因此，蛋殼的回收不僅具有環保意義，還能為稀土元素的回收利用開辟新途徑。
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什麽是稀土元素？
稀土元素由元素周期表中15個鑭系元素（包括鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥），以及鈧（原子序數21）和釔（原子序數39）組成，共計17個元素。
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早在18世紀末，稀土元素就開始被陸續發現，由於當時發現的稀土礦物較少，人們只能用化學方法制得少量不溶於水的氧化物，這些氧化物在歷史上被習慣性地稱為「土」，因而得名「稀土」。
稀土是寶貴的戰略資源，被稱作「新材料之母」，在新能源汽車、工業機器人、航空航天、國防軍工等領域，尤其是高新產業中發揮著重要作用，堪稱「萬能之土」，也被譽為「工業的維生素」。
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稀土元素之所以稀有，是因為它們在地殼中的分布相當分散，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作用（比如火山噴發、地殼變動等），是不能在短時間內獲得自然補充的。
此外，稀土元素的開采和提煉需要大量的水、能源和化學品，會對環境造成汙染影響。所以，稀土元素的高效開采和回收利用具有重要的研究價值。
從溶液中提取稀土元素的新方法
2024年6月4日，科學家發表了一篇關於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℃溫度區間，持續了三個月。
研究結果表明，稀土元素會沿著碳酸鈣（方解石）邊界及有機基質進入蛋殼。當溫度達到90°C時，蛋殼表面會形成稀土化合物「kozoite」，隨著溫度進一步升高，蛋殼的方解石外殼溶解，並被多晶「kozoite」取代。 當溫度達到205°C時，「kozoite」逐漸轉變為穩定的氟碳鈰礦。氟碳鈰礦是一種具有重要工業價值的鈰族稀土元素（輕稀土）礦物，屬於氟碳酸鹽類別，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值，透過利用蛋殼特有組分和結構，為回收稀土元素提供了可持續解決方案，這高度契合了迴圈經濟和廢棄物價值化原則，實作了資源的最大化利用和環境的可持續發展。
蛋殼對溶液中稀土元素的回收示意圖。 圖片來源：參考文獻[1]
蛋殼還有哪些你不知道的作用？
在食品營養領域，蛋殼是一種優質的食品鈣強化劑。蛋殼經過洗凈、烘幹和研磨處理後，可以添加到面粉、曲奇等食品中，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價值。
在農業種植領域，蛋殼可作為肥料和土壤改良劑，為植物提供豐富鈣元素，還有助於改善土壤結構，為農作物的生長提供更加有利的環境。
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在畜牧業領域，蛋殼是一種優良的飼料添加劑，為畜禽提供豐富鈣源，健壯動物骨骼，促進畜禽生長發育，為養殖業帶來更大的經濟效益。
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，可以有效去除汙垢和水垢，讓容器煥然一新。
迴圈經濟和廢棄物價值化利用不僅是可持續發展的關鍵驅動力，更是我們邁向綠色未來、構建生態文明的必由之路。我們期待湧現出更多將廢棄物轉化為寶貴資源的創新技術和創新模式，為人類社會可持續發展註入新生活力，為美麗地球建設貢獻智慧和力量。
參考文獻
[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.廢棄蛋殼的利用價值及其資源化途徑與技術[J].重慶工商大學學報, 2006.
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出品丨科普中國
作者丨石暢 物理化學博士
監制丨中國科普博覽
責編丨董娜娜
審校丨徐來 林林
