出典:Phys.org

鉱石から得られる希土類元素は現代生活に欠かせないものですが、採掘後の精製にはコストがかかり、環境に悪影響を与え、そのほとんどが海外で行われています。

新たな研究では、従来の熱化学抽出・精製法のコストと効率に匹敵し、米国の環境基準を満たすほどクリーンな方法で、急増する希土類元素の需要を満たす大きな第一歩を踏み出す、細菌「グルコノバクター・オキシダンス」の工学原理の実証が説明されている。

「私たちは、岩石から希土類元素を取り出すための環境に優しい低温・低圧法を見つけ出そうとしています」と、論文の上席著者でコーネル大学の生物環境工学助教授、バズ・バーストウ氏は語った。

周期表には15個の元素が記載されており、コンピューター、携帯電話、スクリーン、マイク、風力タービン、電気自動車、導体からレーダー、ソナー、LEDライト、充電式バッテリーまで、あらゆるものに欠かせないものである。

米国はかつて自国で希土類元素を精製していましたが、その生産は50年以上前に停止しました。現在、これらの元素の精製はほぼすべて他国、特に中国で行われています。

「希土類元素の生産と採掘の大部分は外国の手に握られています」と、論文共著者でコーネル大学地球大気科学准教授のエステバン・ガゼル氏は述べた。「ですから、我が国と生活の安全を守るために、私たちはこの資源の管理軌道に戻る必要があります。」

米国の希土類元素の年間需要を満たすには、10,000キログラム（約22,000ポンド）の元素を抽出するためにおよそ7,150万トン（約7,880万トン）の原鉱石が必要となる。

現在の方法は、高温の硫酸で岩石を溶かし、その後有機溶媒を使用して溶液中の非常に類似した個々の要素を互いに分離することに依存しています。

「私たちは、その仕事をよりうまくこなせる虫を作る方法を見つけたいのです」とバーストー氏は語った。

G. oxydansは、岩石を溶解するバイオリクシビアントと呼ばれる酸を生成することで知られています。この酸を用いて、細菌は希土類元素からリン酸を引き抜きます。研究者たちは、G. oxydansの遺伝子を操作し、元素をより効率的に抽出できるようにし始めています。

研究者たちは、バーストウ氏が開発に協力した「ノックアウト数独」と呼ばれる技術を用いて、G. oxydansのゲノムに含まれる2,733個の遺伝子を一つずつ無効化することができた。研究チームは、特定の遺伝子がノックアウトされた変異体をキュレーションし、岩石から元素を取り出す際にどの遺伝子が役割を果たしているかを特定した。

「私は非常に楽観的です」とガゼル氏は述べた。「私たちは、これまでのどの方法よりも効率的なプロセスを導入しています。」

バーストー研究室のポスドク研究員であるアレクサ・シュミッツ氏は、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された研究論文「グルコノバクター・オキシダンスのノックアウト・コレクションにより希土類元素の抽出が改善されたことが判明」の第一著者である。

---

投稿日時: 2022年7月4日