【直报网8月26日讯】（中国科学报）科学家应当找出可持续的方式，提炼甲壳类动物的壳，而且政府和企业应当投资这种丰富且便宜的可再生资源。

全世界每年能产生600万～800万吨废弃的蟹、虾和龙虾壳，其中仅东南亚就占150万吨。尽管一条金枪鱼有75%的重量能够食用，但一只螃蟹的肉只占40%。

在发展中国家，这些废弃的壳通常被扔到垃圾堆或海洋中。而在发达国家，相关处理费用代价昂贵。例如，在澳大利亚，一吨处理费用为150美元。

但这些壳实际包含着有用的化学物质：蛋白质、碳酸钙、氮和壳质（一种类似纤维素的聚合物）。而这些壳对化学工业的潜在价值时常被忽视。《自然》杂志撰文指出，科学家应当找出可持续的方式，提炼甲壳类动物的壳，而且政府和企业应当投资这种丰富且便宜的可再生资源。

前景广阔

科学家预计，干虾壳的价值约为每吨100～120美元。人们可以将其磨碎，用作动物饲料添加剂、鱼饵、肥料或壳质生产。当然，这一循环利用的回报并未比农业废弃物高很多：用于燃烧供热或提炼化学物质的玉米秆和麦秸每吨售价50～90美元。

甲壳动物的壳中含有20%～40%的蛋白质、20%～50%的碳酸钙和15%～40%的壳质。这些成分能做什么？

蛋白质是优良的动物饲料。例如，对虾壳包含所有的必需氨基酸，而且营养价值能与大豆饭相媲美。目前，这些蛋白质无法被利用，原因是加工过程对其产生了破坏。但随着畜牧业的迅速发展，来自东南亚的甲壳纲动物壳可以转化为富含蛋白质的动物饲料。据世界银行预计，其年度市场价值超过1亿美元。

碳酸钙被广泛应用于制药、农业、建筑和造纸行业。目前，它主要来源于大理石和石灰石等地质来源。虽然这些来源极其丰富，但可能包含难以去除的重金属。而这些贝壳中的碳酸钙能让人体更好地吸收，比如作为药剂成分。也许，源自食物的药片比岩石制作的药片更容易让人接受。

新加坡国立大学绿色化学教授Ning Yan表示，重质碳酸钙粗分子的市场价格约为60～66美元/吨，这些物质多用于建筑、染料、填料和土壤处理领域。而被用于提高橡胶和塑料特性的超细粒子的价格能达到1.4万美元/吨。即便东南亚甲壳类动物壳仅作为粗颗粒碳酸钙使用，其市场价值也有近4500万美元。

壳质是一种线型聚合物，也是地球上第二丰富的自然生物高聚物（第一是纤维素）。它存在于真菌、浮游生物、昆虫和甲壳类动物外骨骼中，每年生物体能产生约1000亿吨壳质。目前，这种聚合物及其水溶性衍生物（壳聚糖）仅被用于极少的工业化学领域，比如化妆品、纺织、水处理和生物医药。因此，科学家表示，其潜能是巨大的。

与其他大多数生物质不同，壳质含有氮，而含氮化合物对现代生活十分重要。例如，含氮有机化合物吡嗪是右旋佐匹克隆和瓦伦尼克林等畅销药品的必需成分，而发电厂会利用乙醇胺（ETA）隔离二氧化碳。美国市场研究公司Grand View Research在2014年发布的调查显示，含氮化学品具有相当大的市场空间，每年全球消耗200万吨ETA，年销售额约35亿美元。

另一方面，Yan提到，含氮化合物的工业制备涉及化石燃料和能源密集型产业。首先，氮气必须通过哈伯博斯制氨法转化成氨，但这一过程的反应效率很低，而且占到全球能源消耗的2%～3%。消耗1摩尔氮气就需要源自化石燃料的3摩尔氢气。

深加工则更复杂且成本高昂。例如，产生ETA需要6步：利用煤或天然气制备氢气；从空气中分离氮；氨合成；利用原油裂化反应生产乙烯；将乙烯转化为环氧乙烯；然后将环氧乙烯转化为ETA。

研究人员表示，对于ETA生产而言，壳质可能是更稳定的起点。碳、氮和氧已经被束缚在聚合物中，只需要一步就可制出ETA。而且，通过单一步骤就能衍生出其他5种化学物质。