Wer sagt, dass Eierschalen nur in den Müll geworfen werden dürfen? Wissenschaftler entdecken neue Methode zur Extraktion seltener Erden aus Eierschalen!

Eier sind ein unverzichtbares nahrhaftes Nahrungsmittel in unserem täglichen Leben. Werfen wir die Eierschale weg, nachdem wir ein köstliches Ei genossen haben? Tatsächlich enthalten die scheinbar nutzlosen Eierschalen einen enormen Wert!

Die Eierschale besteht hauptsächlich aus einer anorganischen und einer organischen Matrix. Die anorganische Matrix umfasst Calciumcarbonat (Calcit), Magnesiumcarbonat usw., wobei Calciumcarbonat mit über 80 % der Hauptbestandteil ist; Die organische Matrix besteht hauptsächlich aus Proteinen, die mehr als 3 % ausmachen. Calciumcarbonat spielt eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Eierschalen, wobei die harte Struktur der Eierschale durch die Ablagerung von Calcium in Kombination mit einer organischen Matrix entsteht.

Neueste wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass sich aus Eierschalen Seltene Erden gewinnen lassen. Diese wertvollen Ressourcen finden breite Anwendung in Hightech-Bereichen wie Energie, Militär und Medizin. Daher ist das Recycling von Eierschalen nicht nur von ökologischer Bedeutung, sondern kann auch neue Wege für das Recycling von Seltenerdelementen eröffnen.

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Was sind Seltenerdelemente?

Seltene Erden bestehen aus 15 Lanthanoiden im Periodensystem (darunter Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium) sowie Scandium (Ordnungszahl 21) und Yttrium (Ordnungszahl 39), also insgesamt 17 Elemente.

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Bereits Ende des 18. Jahrhunderts begann man, nach und nach Seltene Erden zu entdecken. Aufgrund der geringen Anzahl der damals entdeckten Seltenerdmineralien konnten die Menschen mit chemischen Methoden nur eine kleine Menge wasserunlöslicher Oxide herstellen. Diese Oxide wurden in der Geschichte üblicherweise als „Erde“ bezeichnet, daher auch der Name „Seltene Erden“.

Seltene Erden sind wertvolle strategische Ressourcen, die als „Mutter neuer Materialien“ bezeichnet werden. Sie spielen eine wichtige Rolle bei Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie, bei Industrierobotern, in der Luft- und Raumfahrt, der Landesverteidigung und der Militärindustrie, insbesondere in der Hochtechnologiebranche. Man kann sie als „universelle Erden“ bezeichnen und sie sind auch als „Vitamine der Industrie“ bekannt.

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Seltene Erden sind selten, weil sie in der Erdkruste recht verstreut vorkommen und sich nur schwer von anderen Elementen trennen lassen. Es handelt sich um eine nicht erneuerbare Ressource, deren Entstehung und Anreicherung langwierige geologische Prozesse (wie Vulkanausbrüche, Erdkrustenbewegungen usw.) erfordert und die nicht innerhalb kurzer Zeit auf natürliche Weise erneuert werden kann.

Darüber hinaus erfordert der Abbau und die Raffination von Seltenen Erden große Mengen an Wasser, Energie und Chemikalien, was sich negativ auf die Umwelt auswirkt. Daher ist der effiziente Abbau und das Recycling von Seltenerdelementen von großem Forschungswert.

Neue Methode zur Extraktion von Seltenen Erden aus Lösungen

Am 4. Juni 2024 veröffentlichten Wissenschaftler eine Forschungsarbeit über die Verwendung von Eierschalen zur Extraktion seltener Erden aus Lösungen. Die Forscher legten die Eierschalen in eine Lösung mit Seltenerdelementen und erhitzten sie drei Monate lang auf eine Temperatur zwischen 25 °C und 205 °C.

Die Ergebnisse zeigten, dass Seltenerdelemente entlang der Calciumcarbonat-(Calcit-)Grenzen und der organischen Matrix in die Eierschale gelangen. Bei einer Temperatur von 90 °C bildet sich auf der Oberfläche der Eierschale die Seltenerdverbindung „Kozoit“. Bei weiterer Temperaturerhöhung löst sich die kalzitartige Außenschale der Eierschale auf und wird durch polykristallines „Kozoit“ ersetzt. Bei einer Temperatur von 205 °C wandelt sich „Kozoit“ allmählich in stabilen Bastnäsit um. Fluorcarbonat-Cer-Erz ist ein Seltenerdmineral (leichte Seltene Erden) der Cer-Familie mit erheblichem industriellen Wert. Es gehört zum Typ der Fluorcarbonate und ist einer der wichtigen Rohstoffe zur Gewinnung von Seltenen Erden.

Die Forschungsergebnisse haben scheinbar nutzlosen Eierschalen einen neuen Wert verliehen. Durch die Nutzung der einzigartigen Bestandteile und Struktur von Eierschalen wurde eine nachhaltige Lösung für das Recycling seltener Erden geschaffen. Dies steht im Einklang mit den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft und der Abfallverwertung und ermöglicht eine maximale Ressourcennutzung und eine nachhaltige Umweltentwicklung.

Schematische Darstellung der Rückgewinnung von Seltenerdelementen aus einer Lösung durch Eierschalenextraktion. Bildquelle: Referenz [1]

Welche anderen Verwendungsmöglichkeiten für Eierschalen kennen Sie nicht?

Im Bereich der Lebensmittelernährung ist die Eierschale ein hochwertiger Kalziumanreicherer für Lebensmittel. Nach dem Waschen, Trocknen und Mahlen können die Eierschalen Mehl, Keksen und anderen Lebensmitteln zugesetzt werden. Sie bereichern nicht nur den Geschmack der Speisen, sondern liefern auch wertvolles Kalzium und verbessern so den Nährwert der Lebensmittel deutlich.

Im landwirtschaftlichen Anbau können Eierschalen als Düngemittel und Bodenverbesserer verwendet werden. Sie versorgen die Pflanzen mit reichlich Kalzium, tragen zur Verbesserung der Bodenstruktur bei und schaffen günstigere Bedingungen für das Wachstum der Nutzpflanzen.

Im Bereich der Tierhaltung sind Eierschalen ein hervorragender Futterzusatz, da sie eine reichhaltige Kalziumquelle für Vieh und Geflügel darstellen, die Tierknochen stärken, das Wachstum und die Entwicklung von Vieh und Geflügel fördern und der Tierzuchtindustrie größere wirtschaftliche Vorteile bringen.

Darüber hinaus sind Eierschalen auch eine wirksame Reinigungswirkung. Wenn Sie beispielsweise die Eierschalen in Stücke brechen und in Behälter wie eine Thermoskanne geben, können Sie Schmutz und Kalk effektiv entfernen, sodass der Behälter wieder wie neu aussieht.

Die Kreislaufwirtschaft und die Wertstoffverwertung von Abfällen sind nicht nur die wichtigsten Triebkräfte für eine nachhaltige Entwicklung, sondern auch der einzige Weg für uns, in eine grüne Zukunft zu gehen und eine ökologische Zivilisation aufzubauen. Wir freuen uns auf die Entstehung innovativerer Technologien und Modelle, die Abfall in wertvolle Ressourcen umwandeln, der nachhaltigen Entwicklung der menschlichen Gesellschaft neue Vitalität verleihen und Weisheit und Kraft zum Aufbau eines schönen Planeten beitragen.

Verweise

[1] Rémi Rateau, Melanie Maddin, Adrienn M. Szucs, et al. Nutzung von Eierschalen-Abfallkalzit als Sorptionsmittel zur Rückgewinnung von Seltenerdelementen[J]. ACS Omega, 2024.

[2] Huang X, Dong J, Wang L, et al. Selektive Rückgewinnung von Seltenerdelementen aus ionenadsorbierten Seltenerdelementerzen durch schrittweise Extraktion mit HEH(EHP) und HDEHP[J]. Grüne Chemie, 2017.

[3] Du Licheng. Eierschale und ihre umfassende Nutzung[J]. Futtermittelforschung, 2001.

[4] Zhang Ruiyu. Nutzungswert von Eierschalenabfällen und Methoden und Technologien zur Ressourcennutzung [J]. Zeitschrift der Technologie- und Wirtschaftsuniversität Chongqing, 2006.

Planung und Produktion

Produziert von Science Popularization China

Autor: Shi Chang, PhD in physikalischer Chemie

Produzent: China Science Expo

Herausgeber: Dong Nana

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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