卵の殻はゴミ箱に捨てるしかないと誰が言ったのでしょうか?科学者が卵の殻から希土類元素を抽出する新しい方法を発見！

卵は私たちの日常生活に欠かせない栄養食品です。おいしい卵を食べたあと、卵の殻は捨ててしまいますか？実は、一見役に立たないように見える卵の殻にも大きな価値があるのです！

卵殻は主に無機マトリックスと有機マトリックスで構成されています。無機マトリックスには炭酸カルシウム（方解石）、炭酸マグネシウムなどが含まれ、そのうち炭酸カルシウムが主成分で80％以上を占めています。有機マトリックスは主にタンパク質で構成されており、3％以上を占めています。炭酸カルシウムは卵殻の形成に重要な役割を果たしており、卵殻の硬い構造は有機マトリックスと結合したカルシウムの沈着によって形成されます。

最新の科学的研究によると、卵の殻を使って希土類元素を抽出できるそうです。これらの貴重な資源は、エネルギー、軍事、医療などのハイテク分野で幅広く応用されています。したがって、卵殻のリサイクルは環境的に重要であるだけでなく、希土類元素のリサイクルの新たな道を切り開くこともできます。

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希土類元素とは何ですか?

希土類元素は、周期表の15のランタノイド元素（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを含む）と、スカンジウム（原子番号21）およびイットリウム（原子番号39）の合計17の元素で構成されています。

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18世紀末から、希土類元素が次々と発見され始めました。当時発見された希土類鉱物の数が少なかったため、人々は化学的手法を用いて少量の水不溶性酸化物を生成することしかできませんでした。これらの酸化物は、歴史上「土」と呼ばれていたため、「希土類元素」という名前が付けられました。

レアアースは「新素材の母」とも呼ばれる貴重な戦略資源です。新エネルギー車、産業用ロボット、航空宇宙、国防、軍事産業、特にハイテク産業において重要な役割を果たしています。これらは「万能の土」とも呼ばれ、「産業のビタミン」としても知られています。

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希土類元素は、地球の地殻にかなり分散して分布しており、他の元素から分離することが難しいため、希少です。これは再生不可能な資源であり、その形成と濃縮には長い地質学的プロセス（火山の噴火、地殻変動など）が必要であり、短期間で自然に補充することはできません。

さらに、希土類元素の採掘と精製には大量の水、エネルギー、化学物質が必要となり、環境を汚染する影響を及ぼします。したがって、希土類元素の効率的な採掘とリサイクルは重要な研究価値を持っています。

溶液から希土類元素を抽出する新しい方法

2024年6月4日、科学者たちは卵の殻を使って溶液から希土類元素を抽出する研究論文を発表しました。研究者らは卵の殻を希土類元素を含む溶液に入れ、25℃～205℃の温度範囲で3か月間加熱した。

結果は、希土類元素が炭酸カルシウム（方解石）境界と有機マトリックスに沿って卵殻に入り込むことを示しました。温度が90℃に達すると、卵殻の表面に希土類化合物「コゾイト」が形成されます。さらに温度が上昇すると、卵殻の方解石の外殻が溶解し、多結晶の「コゾイト」に置き換わります。温度が205℃に達すると、「コゾイト」は徐々に安定したバストネサイトへと変化します。フッ化炭酸セリウム鉱石は、重要な工業的価値を持つセリウム族希土類元素（軽希土類）鉱物です。フルオロカーボネート系に属し、希土類元素を抽出するための重要な原料の一つです。

この研究結果により、一見役に立たないと思われていた卵の殻に新たな価値が与えられた。卵殻のユニークな成分と構造を活用することで、希土類元素をリサイクルする持続可能なソリューションが提供されています。これは循環型経済と廃棄物の価値化の原則と非常に一致しており、最大限の資源利用と持続可能な環境開発を実現します。

卵殻による溶液からの希土類元素の回収の模式図。画像出典：参考文献[1]

卵の殻のその他の用途について、あなたが知らないことはありますか?

食品栄養の分野では、卵殻は高品質の食品カルシウム強化剤です。卵の殻は洗浄、乾燥、粉砕した後、小麦粉、ビスケット、その他の食品に加えることができます。食品の味を豊かにするだけでなく、貴重なカルシウムも提供し、食品の栄養価を大幅に向上させます。

農作物栽培の分野では、卵の殻は肥料や土壌改良剤として使用され、植物に豊富なカルシウムを供給し、土壌構造の改善を助け、作物の成長にとってより好ましい環境を提供します。

畜産の分野では、卵殻は優れた飼料添加物であり、家畜や家禽に豊富なカルシウム源を提供し、動物の骨を強化し、家畜や家禽の成長と発達を促進し、飼育産業に大きな経済的利益をもたらします。

また、卵の殻は掃除にも効果的です。例えば、卵の殻を細かく砕いて魔法瓶などの容器に入れると、汚れや水垢を効果的に除去でき、容器が新品のように見えます。

循環型経済と廃棄物の価値活用は、持続可能な開発の重要な原動力であるだけでなく、私たちが環境に優しい未来に向かって進み、生態学的文明を築く唯一の方法でもあります。私たちは、廃棄物を価値ある資源に変え、人類社会の持続可能な発展に新たな活力を吹き込み、美しい地球の構築に知恵と力を与える、より革新的な技術とモデルの出現を期待しています。

参考文献

[1] Rémi Rateau、Melanie Maddin、Adrienn M. Szucs、他。卵殻廃棄物方解石の希土類元素回収のための吸着剤としての利用[J]。 ACSオメガ、2024年。

[2] Huang X、Dong J、Wang L、他。 HEH(EHP)とHDEHP[J]による段階的抽出によるイオン吸着希土類元素鉱石からの希土類元素の選択的回収。グリーンケミストリー、2017年。

[3] 杜立成卵殻とその総合的利用[J]飼料研究、2001年。

[4] 張瑞宇。廃棄卵殻の利用価値とその資源利用方法・技術[J]重慶理工大学ジャーナル、2006年。

企画・制作

中国科学普及協会制作

著者: Shi Chang、物理化学博士

プロデューサー丨中国科学博覧会

編集者: ドン・ナナ

校正：徐来林

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