废弃蓝贻贝壳资源化利用新策略：优化生产环保型醋酸钙除冰剂及其性能研究

《Canadian Journal of Chemistry》：Optimized process to produce calcium acetate from waste blue mussel shells and its use as a de-icer

本文针对传统除冰剂的环境污染问题，研究人员通过实验设计优化了以废弃蓝贻贝壳为原料合成醋酸钙的工艺，最高产率达93%，并验证其作为环保除冰剂的可行性。该研究为废弃贝壳资源化利用和绿色除冰剂开发提供了新思路，对推动可持续发展具有重要意义。

　　

每年冬季，加拿大和北美地区需要消耗约500万吨道路盐来保障交通安全，但传统氯化钠除冰剂对水体、土壤和基础设施造成的危害日益凸显。与此同时，海鲜加工业产生的大量废弃贻贝壳因含有超过95%的碳酸钙而成为潜在资源。纽芬兰纪念大学的研究团队在《Canadian Journal of Chemistry》发表研究，通过实验设计优化了从蓝贻贝壳生产醋酸钙的工艺，并评估其作为环保除冰剂的性能，为废弃资源高值化利用提供了创新方案。

研究团队采用实验设计方法系统优化反应参数，通过红外光谱、热重分析和扫描电镜等技术对产物进行表征，并模拟实际除冰场景开展效能测试。关键方法包括：使用三种预处理贝壳（室温干燥、220°C加热、750°C煅烧）与不同浓度醋酸反应；通过中心复合设计和响应曲面法优化产率；采用粉末X射线衍射鉴定晶体结构；通过-16°C冰融化实验对比醋酸钙与氯化钠、氯化钙的除冰效率。

探索性实验设计用于醋酸钙合成

通过三因素（贝壳类型、醋酸浓度、反应时间）的中心复合设计发现，220°C加热处理的贝壳在低醋酸浓度（2.9%）和长反应时间（15小时）条件下可获得77%的较高产率。煅烧贝壳因转化为氧化钙导致产率仅50%-60%，且产物为半水合物而非目标的一水合物。

采用热处理贝壳优化醋酸钙产率

响应曲面法优化表明，9%醋酸浓度与32小时反应时间组合可实现93%的最高产率。使用食品级白醋（5%醋酸）在24小时内也能获得85%的产率，证实了该工艺的实际应用潜力。

醋酸钙表征

产物经鉴定为一水合醋酸钙，晶体呈100×1×1微米的棱柱状针晶。与光学方解石制备的样品相比，贝壳源产物因有机基质残留导致热分解行为差异和晶体生长取向变化，但化学结构一致。

除冰实验

30%浓度醋酸钙溶液在-16°C下15分钟内融化5.6%的冰，虽低于氯化钠（12.6%）和氯化钙（11.4%），但展现了生物基除冰剂的可行性。研究指出通过添加氢氧化钠等改良剂可进一步提升性能。

该研究首次系统优化了蓝贻贝壳制备醋酸钙的绿色工艺，证实其作为除冰剂的应用潜力。虽然目前效率低于传统盐类，但为开发低成本、可生物降解的环保除冰剂提供了技术支撑，尤其对贝类加工地区的废弃物资源化具有示范意义。未来结合生物源醋酸和晶体形貌调控，有望推动该技术走向实际应用。