雞蛋是我們日常生活中不可或缺的營養(yǎng)食品,當我們在享受完一顆美味的雞蛋后,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,蛋殼的堅硬結構是通過鈣的沉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(yī)療等高科技領域具有廣泛應用。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(xù)發(fā)現,由于當時發(fā)現的稀土礦物較少,人們只能用化學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)機器人、航空航天、國防軍工等領域,尤其是高新產業(yè)中發(fā)揮著重要作用,堪稱“萬能之土”,也被譽為“工業(yè)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(fā)、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(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(fā)表了一篇關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,并被多晶“kozoite”取代。當溫度達到205°C時,“kozoite”逐漸轉變?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值,通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(xù)解決方案,這高度契合了循環(huán)經濟和廢棄物價值化原則,實現了資源的最大化利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)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(yǎng)領域,蛋殼是一種優(yōu)質的食品鈣強化劑。蛋殼經過洗凈、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)價值。
在農業(yè)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,還有助于改善土壤結構,為農作物的生長提供更加有利的環(huán)境。
在畜牧業(yè)領域,蛋殼是一種優(yōu)良的飼料添加劑,為畜禽提供豐富鈣源,健壯動物骨骼,促進畜禽生長發(fā)育,為養(yǎng)殖業(yè)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,可以有效去除污垢和水垢,讓容器煥然一新。
循環(huán)經濟和廢棄物價值化利用不僅是可持續(xù)發(fā)展的關鍵驅動力,更是我們邁向綠色未來、構建生態(tài)文明的必由之路。我們期待涌現出更多將廢棄物轉化為寶貴資源的創(chuàng)新技術和創(chuàng)新模式,為人類社會可持續(xù)發(fā)展注入新生活力,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(jiān)制丨中國科普博覽
責編丨董娜娜
審校丨徐來 林林
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