最新研究：科学家发现用蛋壳提取稀土元素的新途径

鸡蛋是我们日常生活中不可或缺的营养食品，当我们在享受完一颗美味的鸡蛋后，是不是都会丢弃了蛋壳呢？其实，看似无用的蛋壳可蕴含着巨大的价值呢！

蛋壳主要由无机基质和有机基质组成，无机基质包含碳酸钙（方解石）、碳酸镁等，其中碳酸钙占主要成分，占比超过80%；有机基质主要由蛋白质组成，占比超过3%。碳酸钙在蛋壳形成过程中起着关键作用，蛋壳的坚硬结构是通过钙的沉积结合有机基质最终形成。

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途径。

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什么是稀土元素？

稀土元素由元素周期表中15个镧系元素（包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥），以及钪（原子序数21）和钇（原子序数39）组成，共计17个元素。

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早在18世纪末，稀土元素就开始被陆续发现，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”，因而得名“稀土”。

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

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稀土元素之所以稀有，是因为它们在地壳中的分布相当分散，且很难从其他元素中分离出来。这是一种不可再生资源，其形成和富集需要漫长的地质作用（比如火山喷发、地壳变动等），是不能在短时间内获得自然补充的。

此外，稀土元素的开采和提炼需要大量的水、能源和化学品，会对环境造成污染影响。所以，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研究论文。研究人员将蛋壳放入含有稀土元素的溶液中，加热至25℃-205℃温度区间，持续了三个月。

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，蛋壳表面会形成稀土化合物“kozoite”，随着温度进一步升高，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，是提取稀土元素的重要原料之一。

该研究成果为看似无用的蛋壳赋予了全新价值，通过利用蛋壳特有组分和结构，为回收稀土元素提供了可持续解决方案，这高度契合了循环经济和废弃物价值化原则，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？

在食品营养领域，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，不仅能丰富食品口感，还能提供宝贵的钙元素，显著提升了食品营养价值。

在农业种植领域，蛋壳可作为肥料和土壤改良剂，为植物提供丰富钙元素，还有助于改善土壤结构，为农作物的生长提供更加有利的环境。

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在畜牧业领域，蛋壳是一种优良的饲料添加剂，为畜禽提供丰富钙源，健壮动物骨骼，促进畜禽生长发育，为养殖业带来更大的经济效益。

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

循环经济和废弃物价值化利用不仅是可持续发展的关键驱动力，更是我们迈向绿色未来、构建生态文明的必由之路。我们期待涌现出更多将废弃物转化为宝贵资源的创新技术和创新模式，为人类社会可持续发展注入新生活力，为美丽地球建设贡献智慧和力量。

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.

策划制作

出品丨科普中国

作者丨石畅 物理化学博士

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林