从蛋壳到稀土：宝藏元素回收新途径

出品：科普中国

作者：石畅（物理化学博士）

监制：中国科普博览

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在我们日常生活中，鸡蛋是不可或缺的营养食品。然而，每当我们享受完一颗美味的鸡蛋后，蛋壳往往被当作垃圾丢弃。但你是否知道，这些看似无用的蛋壳，其实蕴含着巨大的价值？

蛋壳主要由无机质和有机质组成，其中无机质包含碳酸钙（方解石）、碳酸镁和磷酸钙等，碳酸钙在蛋壳中占比超过80%；有机质主要由蛋白质组成，在蛋壳中占比超过3%。碳酸钙在蛋壳形成过程中起着关键作用，通过钙的沉积，结合有机基质，最终形成蛋壳的坚硬结构。

最新的科学研究表明，蛋壳可以用来提取稀土元素，这些珍贵的资源在能源、军事、医疗等高科技领域具有广泛的应用。**因此，蛋壳的回收不仅具有环保意义，还能为稀土元素的回收利用开辟新的途径。

鸡蛋

（图片来源：veer图库）

什么是稀土元素呢？

稀土元素是元素周期表中镧系（包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）的15个元素，以及原子序数为21的钪和39的钇，共计17个元素。

稀土元素

（图片来源：veer图库）

稀土元素最早在18世纪末开始陆续被发现，由于当时发现的稀土矿物较少，人们只能用化学方法制得少量不溶于水的氧化物，这些氧化物在历史上被习惯性地称为“土”，所以这些元素就被称为“稀土”。

稀土是宝贵的战略资源，在新能源汽车、工业机器人、航空航天、国防军工等各行各业尤其是高新产业中发挥着重要的作用。稀土是“新材料之母”，堪称“万能之土”，也被誉为“工业的维生素”。

工业机器人

（图片来源：veer图库）

稀土元素之所以被称为稀有，是因为它们在地壳中的分布相当分散，而且很难从其他元素中分离出来。稀土元素是一种不可再生资源，其形成和富集需要经历长时间的地质作用，包括火山喷发、地壳变动等，不能通过自然过程在短时间内得到补充。

此外，稀土元素的开采和提炼需要大量的水、能源和化学品，对环境造成很大的影响。因此，稀土元素的高效开采和回收利用具有重要的研究价值。

从溶液中提取稀土元素的新方法

2024年6月4日，科学家发表了一篇关于利用鸡蛋壳从溶液中提取稀土元素的方法。研究者将蛋壳放入含有稀土元素的溶液中，将溶液加热至25℃到205℃温度区间，持续三个月。

研究结果表明，稀土元素会沿着碳酸钙（方解石）边界及有机基质进入蛋壳。当温度达到90°C时，蛋壳表面会形成名为kozoite的稀土化合物。随着温度的进一步升高，蛋壳的方解石外壳溶解，并被多晶kozoite取代。

当温度达到205°C时，kozoite逐渐转变为稳定的氟碳铈矿。氟碳铈矿是一种具有重要工业价值的铈族稀土元素（轻稀土）矿物，属于氟碳酸盐类型，是稀土元素提取的重要原料之一。

该研究成果为原本看似无用的蛋壳赋予了全新的价值，通过对其特有组分和结构的利用，为稀土元素的回收提供了可持续的解决方案，高度契合循环经济和废物价值化的原则，实现了资源的最大化利用和环境的可持续发展。

蛋壳对溶液中稀土元素的回收示意图

（图片来源：参考文献1）

蛋壳还有哪些你不知道的作用？

在食品领域，蛋壳是一种优质的食品钙强化剂。蛋壳经过洗净、烘干和研磨处理后，可以添加到面粉、饼干等食品中，不仅丰富了食品的口感，更为人们提供了宝贵的钙元素，显著提升了食品的营养价值。

在农业种植领域，蛋壳可以作为肥料和土壤改良剂，不仅可以为植物提供丰富的钙元素，促进植物的健康生长，还有助于土壤结构的改善，为农作物的生长提供更加有利的环境。

在畜牧业领域，蛋壳是一种优良的饲料添加剂，可以为畜禽提供丰富的钙源，有助于促进畜禽骨骼的健壮和生长发育，为养殖业带来更大的经济效益。

此外，蛋壳在清洁方面也具有奇效。例如将蛋壳打碎放入热水瓶等容器，可以有效去除内部的污垢和水垢，让容器焕然一新。

蛋壳为植物提供肥料

（图片来源：veer图库）

循环经济和废物价值化不仅是可持续发展的关键驱动力，更是我们迈向绿色未来、构建生态文明社会的必由之路。我们期待着更多创新技术和模式的涌现，将废物转化为更多的宝贵资源，为人类社会的可持续发展注入新的活力，为建设美丽地球贡献我们的智慧和力量。

参考文献：

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.鸡蛋壳及其综合利用[J].饲料研究, 2001.

4. 张瑞宇.废弃蛋壳的利用价值及其资源化途径与技术[J].重庆工商大学学报, 2006.