「微生物がレアメタルをリサイクル！？」

「レアメタル」って単語、よく耳にしますよね。
そのレアメタルを微生物の特殊な力でリサイクルできる！
という研究をオープンラボという企画で紹介されていましたので取材してきました♪

レアメタル

そもそもレアメタルとは何でしょうか？
レアメタルとは希少価値の高い金属のことなのですが、レアメタルの条件として以下のものがあります。

　　　　・地球に存在している量が少ない。
　　　　・元素が存在している場所が少ない。
　　　　・精錬が難しい。
　　　　・高純度の鉱石がない。
　　　　・添加剤や合金などで用いられ、先端技術を支えている。
たとえば、リチウム・チタン・ニッケル・インジウム・タングステン・白金・パラジウム等47元素があります。それぞれのレアメタルの利用方法は次のように利用されています。

　　　　・リチウム　→　リチウム電池
　　　　・チタン　→　軽量材料
　　　　・ニッケル　→　ステンレス合金
　　　　・インジウム　→　液晶ディスプレイ
　　　　・タングステン　→　超硬合金工具
　　　　・白金・パラジウム　→　自動車の排ガス処理用触媒

このように、今の私たちの生活に非常に重要なレアメタル。
これをどうやってリサイクルするのか・・・それは微生物です！！
その過程を丁寧に教えていただきました♪

バイオリーチング

鉱石にはFe,Cu,Si,Ca等さまざまな元素が含まれています。
これをイオンの状態にする微生物が鉱石を溶かします。
この過程を「バイオリーチング」と言うそうです。

逆に、イオンを還元して固体に戻す微生物がいます。

バイオミネラリゼーション

これらをイオン状態の金属が含まれる溶液の中に入れると、微生物が固体のレアメタルに還元してしまうのでこれを回収できるというわけです♪
この過程は「バイオミネラリゼーション」と言うそうです。

今回はバイオミネラリゼーションの行程を見学しました。

このピンクの液体が微生物の懸濁液です。
この中には微生物たちがうようよといますよ～！！笑

先ほどの懸濁液を顕微鏡で拡大すると右の写真のようなものが見えます！
これらの微生物ががレアメタルを還元して固体の金属にしてくれるのです！

バイオミネラリゼーションの仕組み

微生物が金属イオンを還元する仕組みは次のとおりです。
鉄還元細菌は自分の周りにある乳酸を酢酸に酸化することによって電子を取り出し、細胞増殖に使います。
取り出した電子は液中の鉄（Ⅲ）イオンを鉄（Ⅱ）イオンに還元して細胞表面に付着させます。

そして、この褐色の液の中にはレアメタルの一種で自動車の排ガス処理用触媒や虫歯治療のときの銀歯などに使用されるパラジウムという金属がイオン状態になったものが含まれています。
これが今から微生物たちに還元され、固体になるということです♪

上の褐色の溶液をピンク色の懸濁液に注いでいくとみるみるうちに黒になってしまいます。これは、パラジウムのイオンが細胞に集められ、イオンの状態から金属のナノ粒子になったためです。

微生物反応の速度はとても速く、すぐに左のボトルほどに溶液の色が変化しますが
もっと時間が経てば右のボトルにあるように真っ黒になってしまいます。
これは、パラジウムのイオンが細胞に集められ、イオンの状態から金属のナノ粒子になったためです。

左の写真の黒い粒一つずつが還元されたレアメタル（パラジウム）です♪
これらは微生物の表面近くに集められているのだそうです！

今回、紹介して頂いた研究は新聞やNHKの番組でも取り上げられるほどの注目を集めているそうです。
レアメタルをリサイクルする細菌は地球上にたくさんいて、大きなエネルギーを用いずに還元しているためとてもエコロジーだそうです♪

最先端の研究を丁寧に教えて頂いた工学研究科　物質・化学系　化学工学分野　小西研究室のみなさん、どうもありがとうございました☆

（文責：黒ちゃん　写真加工：黒ちゃん　ＨＰレイアウト：黒ちゃん　デザイン制作：けんちゃん）