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  • 扇贝壳约95%左右是碳酸钙,接近石灰石,可作为资源利用。
  • 北海道每年排出约20万吨,土壤改良剂和排水材料是主要用途,仍有大量未被利用。
  • 粉笔、无氯防冻剂等高附加价值产品也在不断推出。
  • 建筑材料多处于研究和探讨阶段,强度和粒度管理是课题。
约20万吨
北海道每年排出的扇贝壳估算量(道总研资料)
每年6,000吨
青森市贝壳制防冻剂工厂的年处理量(2007年投产)
2016年7月
无尘耐水粉笔开始销售

吃完扇贝柱后剩下的贝壳,在产地每年堆积如山。仅北海道一地据说就有约20万吨,长期以来是令人头疼的副产物。

如今,这些贝壳正在变身为农田的土壤改良剂、学校的粉笔、冬季道路的防冻剂,并成为建筑材料的研究对象。

本文基于一手资料,梳理各种用途的原理与实例,以及并非万能的现实课题。

本文可以学到的内容

  • 扇贝壳为何大量产生,以及作为工业废弃物的处理方式
  • 贝壳的成分(碳酸钙)与处理方法的差异
  • 土壤改良、粉笔、防冻剂、建材等具体用途
  • 如何区分研究阶段与实用阶段
  • 养殖不振与贝壳回收利用的关系

扇贝壳为何会成为“工业废弃物”?

日本第一扇贝产地的副产物

扇贝主要在北海道和青森县,通过养殖和底播放流大量捕捞。根据农林水产省令和4年渔业・养殖业生产统计,2022年扇贝产量约为51万吨。这一重量包含贝壳,可食用的肉(贝柱和裙边)只占其中一部分。

剥壳作业在产地的加工厂进行,因此贝壳集中产生于特定的港口城镇。北海道立综合研究机构(道总研)的资料称,北海道每年排出约20万吨扇贝壳。不过资料没有注明发布年份,且产量逐年变化,因此只宜作为大致参考。

按地区来看,集中程度一目了然。据报道,北海道猿払村每年约4万吨贝壳的处理令人苦恼。相对于村庄人口,处理量非常大,仅确保存放场地就已成为自治体和渔协的负担。

法律上被视为“工业废弃物”

贝壳作为水产加工产生的动植物性残渣,依废弃物处理法一般被归为工业废弃物。因此,加工业者必须花钱委托处理,或堆放在自己的场地保管。过去在海滩和空地上“露天堆放”很常见,景观、臭味以及雨水淋溶等问题一直受到关注。

贝壳为什么棘手

  • 重:贝壳难以减轻重量,运输费用高
  • 体积大:空隙多,堆起来体积也不会变小
  • 难分解:主要成分碳酸钙很难自然分解
  • 集中产生:捕捞旺季大量排出

从废弃物到资源

另一方面,贝壳约95%左右是碳酸钙,成分接近石灰石。石灰石是日本为数不多可以自给的矿物资源,而贝壳可以说是性质相近的“可再生碳酸钙来源”。这种看法带来了肥料、粉笔、建材、融雪材料等多样的用途。

本文从贝壳的成分和性质出发,依次介绍土壤改良、粉笔、防冻与融雪、建筑材料以及焙烧制成的功能材料。在此基础上,梳理并非万能的现实课题,以及与海洋、渔业的联系。

理解贝壳问题时重要的是,它既是“垃圾问题”,也是“地方产业可持续性”的问题。扇贝捕捞越顺利,贝壳的处理负担就越重。也就是说,水产业越成功,副产物的课题也越大,二者是一体两面。

餐桌上看到的扇贝柱,在产地与一座座贝壳山紧紧相连。了解这一点,是把水产品“完整”看待的第一步。

贝壳的成分与性质:碳酸钙的结晶体

成分与石灰石几乎相同

扇贝壳的大部分是碳酸钙(CaCO3)。贝壳以方解石(Calcite)型晶体为主,并含有少量蛋白质(有机基质)。有机物比例虽小,但在粉碎和焙烧过程中有时会产生特有的气味。

石灰石的主要成分也是碳酸钙,因此贝壳在不少场合可以替代石灰石。不过贝壳含有微量盐分、有机物和附着的藤壶等,需要清洗、干燥、粉碎等前处理。

展示扇贝壳经粉碎、焙烧、加工后分流到多种用途的示意图
贝壳根据处理方法分流到各种用途

三种处理方向

贝壳加工大致分为三类。一是粉碎后直接使用;二是磨成细粉作为混合物的原料;三是高温焙烧改变其化学性质。

处理内容主要用途示例
破碎(粗碎)清洗后破碎,使粒度一致暗渠排水材料、铺装骨料候选、土壤改良
微粉碎制成粉末作为原料粉笔、肥料原料、树脂填充剂
焙烧高温焙烧,转化为氧化钙等抗菌・除臭材料、融雪剂原料、水质净化研究
处理方法与用途的关系

焙烧会改变性质

贝壳经高温焙烧后,碳酸钙释放二氧化碳变成氧化钙,再与水反应生成氢氧化钙。氢氧化钙呈强碱性,已知具有抗菌作用。长崎县窑业技术中心的报告把焙烧贝壳所得氢氧化钙的病毒灭活性能作为研究对象。

但焙烧需要燃料,也会排放CO2。贝壳所含的碳原本取自海水中的碳酸,因此不能简单断言“排放增加”。即便如此,焙烧的能源成本仍是选择用途时的重要判断依据。

农业领域的利用:土壤改良剂与肥料

中和酸性的田地与草地

日本雨水多,土壤容易偏酸,农户一直用石灰类资材(碳酸钙石灰、所谓镁石灰等)调节酸度。扇贝壳富含钙,可以代替这类石灰资材。

道总研的报告称,把扇贝壳与牛粪混合制成的堆肥钙含量高,可作为碳酸钙石灰的替代资材用于草地的酸性矫正。北海道畜牧业发达、牛粪量大,因此可以把“贝壳和牛粪”这两种地方资源结合起来。

函馆案例:北海道Scallop公司

函馆市的北海道Scallop公司于2006年成立,开始回收利用扇贝壳。据介绍,该公司去除杂质后粉碎,混入添加物制成土壤改良剂,销往北海道内的农场等,从而大幅减少了贝壳的废弃量。

使用者需要确认的事项

  • 依据肥料管理法,可能需要作为土壤改良资材进行标示或登记
  • 贝壳粒度不同,对土壤的作用(速效或缓效)也不同
  • 含盐分残留的原料若不遵守用量,可能影响作物

用作暗渠排水材料

在改善农田排水的暗渠(埋于地下的排水设施)中,一直有用贝壳代替砂石或碎石填充的排水材料用法。水从贝壳之间的空隙通过,从而保证排水性。在北海道,土壤改良材料和暗渠排水材料是主要用途,被认为是用量最大的用途之一。

然而资料也指出“仍有很多贝壳未被利用,需要新的利用方式”,仅靠农业利用难以消化全部贝壳是现实。下一节将介绍附加价值更高的用途。

把贝壳还给土壤的想法,也可以说是把从土地取走的钙经由大海再次归还的循环。把海中生长的贝类成分运到农田,是连接海洋与陆地的物质循环的一部分。不过并非所有贝壳都能无条件施入土壤,前提是根据盐分、有机物状态和土壤性质进行管理。

对农户来说,资材价格、撒施难易和效果显现是选择标准。贝壳类资材要被当地农户接受,离不开实际田间试验结果以及推广员和农协提供的信息。

变成粉笔的扇贝壳:日本理化学工业的案例

支撑学校黑板的碳酸钙

说到粉笔,有石膏(硫酸钙)制的,也有碳酸钙制的。其中以碳酸钙为主要成分的粉笔,北海道正在尝试以扇贝壳为原料。北海道美唄市日本理化学工业的美唄工厂,据介绍已将扇贝壳来源的碳酸钙为原料的粉笔产品化,在全国学校等处广泛使用,并销往海外。

该公司也以雇用残障人士而闻名,在材料方面,“把贝壳磨成粉再固化”这种朴素工序的积累支撑着产品。通过调整粉末粒度和混合物的平衡,实现了书写顺滑与不易折断的兼顾。

无尘耐水粉笔

在北海道立工业试验场的支持下,提高耐水性的“无尘耐水粉笔”自2016年7月起销售。除了不易扬粉的无尘特性外,还能在被水打湿的黑板和户外书写。其优点是不仅教室可用,在施工现场、冷冻仓库、户外作业场等普通粉笔难用的环境也能使用。

总结本文三个关键数字的图示
用数字看:本文涉及的三项指标

使用粉笔的意义

粉笔是身边的产品,但每支用的贝壳很少,因此能消化的贝壳总量并不大。即便如此,以贝壳为原料做出“拿得到手的产品”,作为儿童环境教育的入口很有价值。如果能在黑板前说明“这支粉笔是用海里的贝壳做的”,就能近距离学习水产副产物的循环。

粉笔的案例也表明,贝壳回收并非靠“大量消耗”,而是靠“对质量的信赖”。正是满足了学校现场对颗粒细腻、洁白度、不易折断等细致要求,贝壳原料的产品才能持续被选用。

守护冬季道路:融雪材料与防冻剂的利用

从氯化物类到无氯类

防止道路结冰,长期使用氯化钠和氯化钙。但氯化物会带来车体和桥梁钢筋腐蚀、行道树及周边土壤盐害、流入河川等问题。因此需要不含氯的防冻剂。

青森市于2007年投产了利用扇贝壳制造无氯防冻剂(颗粒状・液状)的工厂,记载的年处理量为6,000吨。青森县的陆奥湾扇贝养殖兴盛,其特点是可以就地把当地贝壳资源化。

它是如何起作用的?

焙烧贝壳得到的氧化钙与水反应时会放热。另外,使其与乙酸等有机酸反应生成乙酸钙等,有望降低冰点。利用这一原理,已开发出融化路面结冰和积雪的材料。

雪天道路上正在撒布贝壳制融雪材料
贝壳制防冻剂的开发目的在于抑制盐害

需要注意的地方

虽说腐蚀性低于氯化物类,但价格容易偏高,撒布量和效果持续性等也需要评估。此外焙烧要消耗能源,道路管理者需要综合比较成本、性能和环境负荷来选择。不应简单地用“环保”一言以蔽之,而应按使用条件逐一验证。

在寒冷地区,防冻需求几乎每年都会出现。这种稳定的需求对贝壳类资材是利好。另一方面,少雪年份用量减少,因此作为事业也要注意受天气影响。

作为建筑材料的可能性与局限

能否替代骨料?

混凝土由水泥、水以及砂石(骨料)制成。砂和砾石取自河川和海洋,但从环境保护和资源枯竭角度看,获取年年变难。贝壳以碳酸钙为主要成分,性质与石灰石骨料相似,因此一直被作为骨料的替代候选进行研究。

五洋建设的资料指出,贝壳的主要成分与石灰石骨料极为相似。另一方面,直接混入贝壳的混凝土强度容易降低,被认为不适合土木结构物,粉碎后作为细骨料使用的方法在技术上更为合理。

研究所指示的方向

北海道科学大学的研究讨论了焙烧并粉末化的扇贝壳用于粉笔、砂的替代以及混凝土和砂浆骨料等用途。也就是说,关键不是“直接混入”,而是“整形并调整性质后使用”。

使用方式预期优点课题
直接混入粗贝壳直接利用废弃物强度下降,不适合土木结构物
粉碎后作细骨料可替代砂,强度可调整粒度管理与清洗需要成本
透水铺装・路基材料与透水结构相适应需要验证承载性能
贝壳在建设领域利用的设想(以研究・探讨阶段为主)

回归大海的利用:消波块等

猿払村介绍了以贝壳为原料的消波块等升级再造。作为沿岸结构物回归大海的利用方式,魅力在于贝壳的来源可以在地区内完结。不过,生物附着、强度以及对设置地点环境的影响需要逐一评估。

区分“已商品化”与“研究阶段”

作为建筑材料的利用,很多仍以研究和示范为主,尚无法确认已作为商用建材大规模流通。即使文章或广告写着“已实用化”,也应当确认其规模和条件。

贝壳回收的经济性:为什么“能用”却“没被用”

越运输价格越高的材料

贝壳又重又占体积,运输距离越长成本越高。运到远离产地的需求地时,运费可能高于贝壳本身的价值。因此去向往往限于产地附近,贝壳以“就地生产就地消费”为基本。

同为碳酸钙原料,矿山开采的石灰石可大量廉价供应。贝壳要与石灰石竞争,就需要超过清洗、干燥、粉碎等前处理成本的附加价值。粉笔、防冻剂和功能性粉体材料受到关注,正是这种价值创造努力的体现。

处理成本由谁承担

贝壳的处理费多由加工业者、渔协和自治体承担,再资源化能否减轻这一负担决定成败。找到再利用去向,不仅处理费会下降,产品销售收入也会留在当地。反之,在去向少的地区,只能继续保管堆积的贝壳。

视角课题努力方向
运输重,运费高产地附近的工厂、地区内消费
前处理清洗、干燥、粉碎需要费用共同处理设施、自动化
需求石灰石等廉价竞争品开拓高附加价值用途
供给捕捞量波动与多种原料组合的设计
贝壳回收经济面的梳理

建立区域内的循环

许多成功案例中,自治体、渔协、加工业者、研究机构和企业相互合作。例如,道立试验场提供技术支持,当地企业制成产品,自治体和学校购买。与其由一家企业独自解决,不如整个地区分工协作,这在贝壳回收中尤其重要。

对于处理贝壳的企业,稳定的质量带来信任。去除附着物、盐分管理、粒度均一等踏实的管理,支撑着买方的安心。在寻找新用途之前,先提高现有用途的质量,也是可持续循环的条件。

阅读统计与数字时的注意事项

贝壳的产生量和利用率,因资料不同而在年份、统计范围(仅北海道、仅某一地区等)以及湿重或干重上存在差异。本文介绍的数字也是基于道总研资料和报道的参考值,并非全国官方统计。对比文章和资料时,确认数字指的是哪个范围很重要。

产地的课题:养殖不振与贝壳的去向

水温上升冲击养殖

贝壳的供给量取决于扇贝的捕捞量。然而近年来,青森县陆奥湾因高水温而接连发生扇贝大量死亡。共同社2026年8月的报道称,多的年份曾超过10万吨的产量,今年预计只有约1万吨。

这不仅影响产地的生计,也影响贝壳的资源循环。贝壳减少,回收设施就难以确保原料。另一方面,废弃负担也会减轻,因此情况复杂,不能简单说好坏。这是基于报道的笔者梳理,我们没有找到以数字显示对贝壳产生量影响的资料。

贝壳能回归大海吗?

关于贝壳在海中能否成为生物栖息地,以及参与调节海水碳酸体系的可能性,已有研究。在使用另一种贝类牡蛎壳的案例中,已开展养殖用采苗器、渔场营造和水质净化等工作。扇贝壳同样在探讨用作海藻场和渔场基础材料。

但是,投入海中必须考虑渔业权、海洋污染防治法规以及对渔场影响的评估。关于牡蛎壳案例,本站的牡蛎壳回收利用完全指南也可供参考。

受水温上升影响的扇贝养殖笼
在产地,养殖的不稳定也会影响贝壳的资源循环

与三陆等其他产地的比较

扇贝、牡蛎、裙带菜等水产养殖兴盛的地区,各自都有副产物。三陆地区的复兴与养殖重启历程,请见三陆水产复兴之路。副产物的利用与地区水产业整体的可持续性息息相关。

我们能做什么:选择支持贝壳循环

通过选择产品来参与

支撑贝壳资源化的,归根结底是选择产品的消费者、自治体和企业的需求。在学校选用粉笔、在园艺中使用土壤改良剂、支持采用融雪材料的自治体等,身边的选择会不断积累。

今天就能做的三件事

  • 在学校或职场的用品中,找找贝壳制的粉笔等
  • 吃扇贝时,了解一下贝壳的去向(部分自治体和产地网站会公开)
  • 了解处理水产副产物的企业和自治体的举措,并分享给身边的人

判断“环保”的视角

副产物的再利用很重要,但考虑到运输距离、加工能耗以及与其他材料的比较,并不总是最优。关注三点会有帮助:在地区内完结的循环、价格与性能的平衡、能否长期使用。

关于水产加工残渣的整体情况,请参阅把水产加工残渣变成资源。鱼骨、鱼皮、贝壳等副产物种类不同,但课题和对策有很多共通之处。

总结本文要点的图示
本文要点;详情见各章讲解

总结

扇贝壳是大量的副产物,据说北海道每年达20万吨规模,人们尝试了土壤改良、粉笔、防冻、建筑材料等多种用途。各有优势和局限,没有万能的答案。正因如此,组合多种用途、为各地区建立最合适的循环才很重要。

本文总结

  • 贝壳约95%左右是碳酸钙,可作为资源利用
  • 土壤改良・粉笔・防冻剂・骨料等用途多样
  • 建筑材料多处于研究・示范阶段,需要确认条件
  • 养殖不振也可能影响贝壳的供给

参考文献・出处

  1. 道总研 扇贝壳堆肥相关资料 – 贝壳与牛粪堆肥,用于草地酸性矫正
  2. 道总研 无尘耐水粉笔 – 扇贝壳制粉笔的开发
  3. 农林水产省 渔业・养殖业生产统计 – 扇贝产量统计
  4. Forbes JAPAN 猿払村贝壳升级再造 – 每年约4万吨贝壳及其利用
  5. MONOist 古河电工“Furusato Trough” – 扇贝壳的利用案例
  6. 长崎县窑业技术中心 研究报告 – 焙烧贝壳氢氧化钙的性能
  7. 国土交通省 东北地方整备局 资料 – 贝壳在道路・建设领域利用的探讨

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