禽类废弃物的资源化利用：脂肪酸钙盐（旁路脂肪）的特性表征与技术经济评估

《Waste Management》：Valorization of poultry waste into calcium salt of fatty acids (bypass fat): Characterization and techno-economic assessment

　　

• •
  禽脂肪和蛋壳废弃物被转化为反刍动物饲料补充剂。
• •
  优化样本的回收率达到97.94%，脂肪和矿物质含量平衡。
• •
  结构分析确认了脂肪酸钙盐的形成。
• •
  技术经济分析表明具有可行性，投资回收期为1.72年。
• •
  该工艺将禽类废弃物管理与饲料补充剂生产相结合。

引言

全球禽类加工产生大量富含脂质的副产物和蛋壳残渣，给食品行业带来了重要的废弃物管理挑战（Afrrin等人，2025年，Vigneron和Holanda，2024年）。禽类生产加速的同时，也随之增加了禽类加工行业产生的相关废弃物。不当的废弃物处理方式（如填埋和随意倾倒）可能产生难闻气味，促进微生物生长，并带来环境和公共卫生问题（Waheed等人，2020年）。此外，传统处理方式会导致气味产生、温室气体排放以及宝贵的脂质和矿物质资源流失。有效转化这些废弃物可以回收有用资源，为禽类生产链增加经济价值，并减少填埋需求；然而，这些潜在的环境效益需要定量验证（Odetoye等人，2021年）。

以脂肪酸钙盐（CSFA）形式的绕脂肪能够通过抵抗瘤胃脂肪酶解和生物加氢来增加反刍动物日粮中的能量密度，同时允许在肠道下部进行消化，且不会负面影响饲料消化率（Piscopo等人，2025年；Sarkar等人，2026年；Theurer等人，2009年；Tyagi等人，2010年）。传统CSFA主要从植物油和动物脂肪中提取（Jimenez-Moya等人，2021年）。其生产可能受原料价格、可用性以及与传统食品、饲料和工业用途竞争的限制（Sandstr?m等人，2022年）。棕榈衍生物原料可能与土地使用问题和部分市场的进口依赖相关（Ayompe等人，2024年）。CSFA主要通过直接皂化法制备，即在加热条件下使用CaO或Ca(OH)₂与脂肪进行反应（Handojo等人，2019年）。Zahera等人报道了CSFA制备的双分解法和两步钠钙交换法（Zahera等人，2024年）。直接皂化法是一种简单且可规模化的路线。然而，先前的CSFA生产研究主要依赖精炼油、动物脂肪和外部钙试剂，而多种禽类废弃物综合转化为高附加值CSFA的研究仍基本未探索。CSFA的市场接受度取决于总脂肪含量、钙含量、水分、灰分、脂肪酸组成和瘤胃稳定性。

鸡加工残渣含有可回收脂肪，但其适用性取决于来源和熬炼条件（Usman等人，2025年）。鸡脂肪已有竞争性用途，包括直接饲料掺入、熬炼和生物柴油生产；其他禽类残渣可加工成蛋白粉或通过厌氧消化生产沼气（Bist等人，2024年；Erchamo等人，2026年；Rimoldi等人，2024年）。生物柴油、沼气和蛋白粉回收可生产能源或饲料产品，但需要额外的加工和安全控制，而CSFA专门将脂质部分转化为反刍动物饲料成分。蛋壳约占鸡蛋总重量的9–12%，其中98%为干物质（Waheed等人，2020年）。除了作为钙源使用外，蛋壳还被研究用于CaO/CaCO₃催化剂，包括用于去除水中的马拉硫磷、吸附剂、羟基磷灰石、复合材料、建筑材料和土壤改良剂（Adaikalam等人，2024年；Elwakeel和Yousif，2010年；Rinaudo等人，2024年）。因此，将其转化为CaO提供了一种整合矿物质和脂质副产物的可能途径。因此，将鸡脂肪和蛋壳衍生的钙结合起来，是禽类废弃物转化的有前景策略。

在循环经济框架内，已建立的CSFA皂化方法被应用于转化废弃鸡脂肪和蛋壳衍生的CaO（Handojo等人，2019年；Riestanti等人，2024年）。技术经济分析（TEA）评估了优化系统的工业相关性，指导战略性工业决策并为进一步研究提供运营基础。TEA涉及利用实验室规模测试的结果进行物料平衡，模拟过程模型，并基于市场调研进行经济分析（Gómez等人，2020年）。通过SuperPro Designer模拟了该工艺，并评估了大规模CSFA合成的经济可行性。

尽管已有CSFA生产和禽类废弃物利用的研究，但使用蛋壳衍生的CaO将鸡脂肪和蛋壳废弃物综合转化为CSFA，并结合工艺优化、理化验证和技术经济评估的研究仍未被探索。因此，本研究提出了一种废弃物增值策略，同时利用鸡脂肪作为脂质资源和蛋壳衍生的CaO作为可持续钙源，以生产高附加值的瘤胃保护脂肪补充剂。与依赖精炼原料和外部钙试剂的传统CSFA工艺不同，该方法能够通过热皂化回收多种禽类废弃物，并通过过程模拟和技术经济分析评估其工业可扩展性。

节段摘要

材料

鸡蛋壳收集自河南理工大学（中国）的食堂，用去离子水洗去有机残渣和表面杂质，在105 ℃下干燥去除水分，并研磨成细粉以确保均匀煅烧。预处理后的蛋壳粉然后在900 ℃下煅烧3小时，将CaCO₃转化为CaO，如Hsieh等人报道（Hsieh等人，(2021)）。鸡脂肪收集自中国郑州的一家加工店，并在

X射线衍射

X射线衍射（XRD）表征确认了蛋壳衍生的CaO的合成，在2θ = 32.2°、37.4°、53.9°、64.2°和67.4°处具有明显的衍射峰，分别对应于（111）、（200）、（202）、（311）和（222）晶面。CaCO₃峰的消失和CaO衍射峰的出现确认了在煅烧过程中CaCO₃成功转化为CaO。这些发现与CaO的参考数据（JCPDS卡片编号）一致。

结论

本研究展示了一种可持续且技术可行的策略，通过热皂化将鸡脂肪和蛋壳废弃物转化为脂肪酸钙盐（CSFA），在循环经济框架内提供了一种有效的禽类废弃物转化途径。将废弃物衍生的钙资源与脂质转化相结合，使生产高附加值饲料补充剂成为可能，同时减轻了禽类副产物的环境负担。实验

CRediT作者贡献声明

Talha Ashfaq：初稿撰写、可视化、方法论、调查、形式分析、数据管理、概念化。Yaoyao Zhang：审阅与编辑、可视化、监督、调查、形式分析、数据管理、概念化。Kedian Wang：审阅与编辑、形式分析。Yuqing Xiao：审阅与编辑、形式分析。Jie Yang：审阅与编辑。Jiuyang Liu：审阅与编辑。Shangde Sun：审阅与

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报道的工作。

致谢

作者衷心感谢河南省自然科学基金（252300421033）和河南理工大学拓信团队培育项目（2024TXTD06）的财政支持。他们的出色努力和资源为本研究的发展和结论提供了重大帮助。

Talha Ashfaq|Yaoyao Zhang|Kedian Wang|Yuqing Xiao|Jie Yang|Jiuyang Liu|Shangde Sun