BR112015027630B1 - Métodos para lixiviação, recuperação ou solidificação de um elemento de terra rara - Google Patents
Métodos para lixiviação, recuperação ou solidificação de um elemento de terra rara Download PDFInfo
- Publication number
- BR112015027630B1 BR112015027630B1 BR112015027630-0A BR112015027630A BR112015027630B1 BR 112015027630 B1 BR112015027630 B1 BR 112015027630B1 BR 112015027630 A BR112015027630 A BR 112015027630A BR 112015027630 B1 BR112015027630 B1 BR 112015027630B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- rare earth
- earth element
- microorganism
- scandium
- earth elements
- Prior art date
Links
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 262
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000007711 solidification Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000008023 solidification Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 34
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 199
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 149
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 146
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 47
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 46
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 41
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 33
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 16
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 15
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 13
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 11
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 83
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 57
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 53
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 43
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 42
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 39
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 36
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 33
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 33
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 31
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 15
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 15
- 241000266272 Acidithiobacillus Species 0.000 description 12
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 12
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 241000634075 Teratosphaeriaceae Species 0.000 description 10
- 239000007433 bsm medium Substances 0.000 description 10
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 9
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 7
- 241000894007 species Species 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000977921 Teratosphaeriaceae sp. Species 0.000 description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 6
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 6
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000004148 metal metabolism Effects 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 4
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 108020004463 18S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 3
- 241001168610 Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 19377 Species 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- BOXVSFHSLKQLNZ-UHFFFAOYSA-K dysprosium(iii) chloride Chemical compound Cl[Dy](Cl)Cl BOXVSFHSLKQLNZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241000228436 Dothideales Species 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002148 Gellan gum Polymers 0.000 description 2
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000344256 Mycosphaerellaceae Species 0.000 description 2
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 2
- 241001179531 Penidiella Species 0.000 description 2
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001518135 Shewanella algae Species 0.000 description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N bakuchiol Chemical compound CC(C)=CCC[C@@](C)(C=C)\C=C\C1=CC=C(O)C=C1 LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000216 gellan gum Substances 0.000 description 2
- 235000010492 gellan gum Nutrition 0.000 description 2
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 2
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000550 scanning electron microscopy energy dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000013207 serial dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 2
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus Chemical compound P12P3P1P32 OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003260 vortexing Methods 0.000 description 2
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 1
- 241000605272 Acidithiobacillus thiooxidans Species 0.000 description 1
- 241001023576 Acidomyces Species 0.000 description 1
- 241000509040 Acidomyces acidophilus Species 0.000 description 1
- 241001365413 Acidomyces acidothermus Species 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000932091 Capnodiales Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 1
- 241001326550 Dothideomycetes Species 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910017621 MgSO4-7H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010629 Molecular evolutionary genetics analysis Methods 0.000 description 1
- 229910017544 NdCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 1
- 241000192142 Proteobacteria Species 0.000 description 1
- 244000294611 Punica granatum Species 0.000 description 1
- 235000014360 Punica granatum Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- GSTANBWEAXRNHP-UHFFFAOYSA-N azanium;hydrogen carbonate;sodium Chemical compound [NH4+].[Na].OC([O-])=O GSTANBWEAXRNHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000012252 genetic analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000028644 hyphal growth Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011090 industrial biotechnology method and process Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 1
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000010811 mineral waste Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- ATINCSYRHURBSP-UHFFFAOYSA-K neodymium(iii) chloride Chemical compound Cl[Nd](Cl)Cl ATINCSYRHURBSP-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001322 periplasm Anatomy 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PQRHBEQNPCVBSM-UHFFFAOYSA-M potassium;2-carboxybenzoate;hydrochloride Chemical compound Cl.[K+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O PQRHBEQNPCVBSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- -1 sulfuric acid ion Chemical class 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/60—Biochemical treatment, e.g. by using enzymes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
- C12N1/145—Fungal isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/645—Fungi ; Processes using fungi
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Botany (AREA)
- Mycology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
MICRORGANISMO COM CAPACIDADE PARA LIXIVIAÇÃO DE ELEMENTOS DE TERRAS RARAS, MÉTODO PARA LIXIVIAÇÃO DE ELEMENTOS DE TERRAS RARAS, MICRORGANISMO COM CAPACIDADE PARA SOLIDIFICAÇÃO DE ELEMENTOS DE TERRAS RARAS E MÉTODO PARA SOLIDIFICAÇÃO DE ELEMENTOS DE TERRAS RARAS. O objetivo da presente invenção consiste em fornecer um método para obter um microrganismo com capacidade para lixiviar seletivamente elementos de terras raras contidos em resíduos de mina de baixo grau, ou similares, e recuperar elementos de terras raras que têm altos valores de recurso com o uso do microrganismo, e também um método para identificar um microrganismo inovador com capacidade para solidificar elementos de terras raras e solidificar elementos de terras raras com o uso do microrganismo. De acordo com a presente invenção, é fornecido um microrganismo ou mistura de microrganismos que tem com capacidade para a lixiviação de elementos de terras raras a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras, e um microrganismo que tem com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras.
Description
[001]A presente invenção refere-se a um microrganismo com capacidade para a lixiviação de elementos de terras raras e um método para lixiviar elementos de terras raras com o uso do microrganismo. A presente invenção refere-se adicionalmente a um microrganismo com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras e um método para solidificar elementos de terras raras com o uso do microrganismo.
[002]O termo "elemento de terras raras" se refere coletivamente a escândio (Sc) que tem um número atômico de 21 e ítrio (Y) que tem um número atômico de 39 no Grupo 3 na tabela Periódica e um grupo de elementos que consiste em 15 elementos que têm números atômicos de 57 a 71 que são mencionados como lantanoides. Os elementos de terras raras têm uma estrutura atômica com uma órbita de elétron particular e, dessa forma, têm propriedades, tais como fluorescência, magnetismo e supercondutividade em temperaturas altas. Portanto, os elementos de terras raras são metais essenciais na indústria japonesa, os quais são usados para materiais fluorescentes, ímãs permanentes e materiais supercondutivos.
[003]Os elementos de terras raras e particularmente escândio (Sc) estão amplamente difundidos na crosta terrestre, o que significa que não há depósito de elemento de terras raras maior. Usualmente, os elementos de terras raras são produzidos como subprodutos da fusão de urânio ou tungstênio sob a forma de óxido. Os elementos de terras raras são produzidos em pequenas quantidades e, dessa forma, são dispendiosos. Portanto, o uso de elementos de terras raras é limitado. No entanto, uma vez que tem alta reatividade, o uso dos mesmos para novos materiais está sob considerações. Por exemplo, espera-se que os mesmos sejam usados para lâmpadas de haleto de metal, adicionados a materiais de liga ou contidos em baterias recarregáveis, etc. Conforme descrito acima, escândio (Sc) é um elemento de terras raras que tem um alto valor de recurso e, dessa forma, existe realmente uma alta demanda para escândio (Sc) na indústria de negócios. Por tais razões, embora o escândio (Sc) seja um elemento de terras raras de baixo grau dentre os elementos de terras raras, é desejável recuperar escândio (Sc) até a partir de resíduos para assegurar a produção. Convencionalmente, a tecnologia de recuperação de escândio (Sc) é realizada por meio de tratamento fisioquímico. No entanto, tal tecnologia é considerada problemática devido ao alto custo e um grande impacto ambiental, assim como especificidade e eficiência de recuperação insatisfatória.
[004]Além disso, há uma demanda crescente por disprósio (Dy) como um material para ímãs potentes resistentes ao calor, ou seja, "ímãs de neodímio (Nd) resistentes ao calor". Existe um número limitado de países produtores de Dy. Além disso, devido à influência de medidas de proteção do ambiente, etc., o preço de exportação de disprósio (Dy) tem sido aumentado. Adicionalmente, os ímãs de Nd são usados como motores em veículo de próxima geração, telefones móveis e computadores pessoais. A produção anual de disprósio (Dy) no Japão é de aproximadamente 16.000 toneladas. Há uma tentativa de reciclar 5.600 toneladas de lama de trituração descartada durante a etapa de produção por meio de tratamento físico-químico. No entanto, os elementos de terras raras não podem ser completamente recuperados por meio de métodos físico-químicos. Portanto, há um desejo de recuperar elementos de terras raras que permanecem em resíduos.
[005]Conforme é evidente a partir do seu nome "elemento de terras raras", a abundância de elementos de terras raras na Terra é pequena. Além disso, os preços de mercado de alguns elementos de terras raras são muito dispendiosos devido ao fato que é industrialmente difícil de obter substâncias simplesmente purificadas dos mesmos. No entanto, uma vez que os teores de elementos de terras raras em produtos são muito pequenos, a recuperação e reciclagem de elementos de terras raras não têm sido amplamente realizadas em consideração do custo. A situação atual em que os elementos de terras raras são descartados significa uma grande perda de recursos. Além disso, existe uma preocupação sobre a depleção de recurso no futuro. Além disso, embora o consumo de metais raros na indústria de ponta tenha sido acentuadamente crescente, a situação atual de suprimento de metal raro tem sido sempre instável, devido ao fato de que, por exemplo, os exportadores de metal raro estão controlando a exportação de elemento de terras raras devido ao nacionalismo de recurso.
[006]Como meios para a recuperação de concentrados de metal úteis, a biomineralização com o uso de microrganismos de metabolização de metal tem sido amplamente estudada. Um exemplo representativo de biomineralização é a recuperação de metais nobres, tais como paládio (Pd) com o uso de Shewanella algae que é uma bactéria de redução de íon metálico (Literatura de não patente 1). Esse estudo é destinado ao uso de células em repouso de um microrganismo como sítios de reação e à solidificação de íons de metal nobre dissolvidos nos domínios do periplama das células, a fim de recuperar partículas de metal nobre. No caso de tal recuperação de elementos úteis com o uso de reação biológica de microrganismos, a reação prossegue em temperatura habitual e pressão habitual, ao contrário das técnicas físico-químicas convencionais. Portanto, a recuperação irá conduzir ao desenvolvimento de processo de reciclagem com economia de energia e de custo eficaz.
[007]KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU, vol. 36 (3), 288 a 292, 20 de julho de 2010, the Society of Chemical Engineers, Japan, "Reduction/Recovery of Palladium by Metal Ion-Reducing Bacterium Shewanella algae"
[008]Recentemente, a importância da proteção do ambiente e da sociedade de reciclagem de recurso tem sido enfatizada. Sob tais circunstâncias, o metabolismo de metal por microrganismos tem obtido atenção como uma forma do desenvolvimento da tecnologia. Os exemplos conhecidos de metabolismo de metal por microrganismos incluem conversão de metais em elementos através de respiração específica, tal como denitrificação e concentração/acumulação seletiva de metais em microrganismos. Tem existido uma tentativa de usar tal função de metabolismo de metal pata a lixiviação bacteriana, ou similares, na coleta mineral durante muitos anos. No entanto, nenhuma técnica industrial tem sido ainda estabelecida. Isso se deve ao fato de que, em adição ao problema de custo, etc., a elucidação das funções de microrganismos a serem usados e do desenvolvimento de um sistema de acompanhamento para as funções não tem sido realizada de maneira suficiente.
[009]O objetivo da presente invenção consiste em obter um microrganismo com capacidade para lixiviar seletivamente elementos de terras raras e particularmente escândio (Sc) contidos em resíduos de mina de baixo grau, e similares, e em fornecer um método para a recuperação de elementos de terras raras e particularmente escândio (Sc) que têm altos valores de recurso com o uso do microrganismo. Outro objetivo da presente invenção consiste em identificar um microrganismo inovador com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras e em fornecer um método para a solidificação de elementos de terras raras com o uso do microrganismo.
[010]Com a finalidade de alcançar os objetivos acima, os presentes inventores tiveram êxito na separação de um microrganismo inovador com capacidade para lixiviar seletivamente elementos de terras raras e particularmente escândio (Sc) contidos em resíduos de mina de baixo grau, ou similares, a partir de amostras ambientais. Isso tem levado à conclusão da presente invenção. Mais especificamente, conforme descrito nos Exemplos abaixo, as seguintes descobertas (a) a (d) foram obtidas. Dessa forma, a presente invenção tem sido concluída. (a)Melhoramento genético de microrganismos inovadores com capacidade para a extração de elementos de terras raras
[011]O grupo bacteriano S20 de microrganismos com capacidade para a extração de elementos de terras raras, os quais são separados a partir de amostras ambientais em um lago ácido, mostrou capacidade de metabolização de elemento de terras raras em testes de extração com o uso de diversos produtos residuais contendo elementos de terras raras. O grupo bacteriano S20 foi capaz de extrair 40% de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc) e 50% de escândio (Sc) a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) na escala de frasco. Além disso, disprósio (Dy) (aproximadamente 70%), neodímio (Nd) (aproximadamente 55%) e praseodímio (Pr) (aproximadamente 65%) foram extraídos a partir de um produto residual contendo terras raras no dia 1 da cultura, enquanto que substancialmente nenhum ferro (Fe) foi extraído. Esses resultados revelaram que o grupo bacteriano S20 tem uma característica de extração de terras raras que se situa na faixa a partir de terras raras leves, tais como escândio (Sc) a terras raras médias, tais como praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy) a partir de uma pluralidade de minerais e produtos residuais que contêm elementos de terras raras. (b) A remoção de elementos de terras raras a partir de resíduos, ou similares, e o desenvolvimento de um reator de recuperação
[012]Como resultado de um teste de extração de escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20 em um tanque de 5 l, 44% de escândio (Sc) e 77% de escândio (Sc) foram extraídos com sucesso a partir de um mineral contendo escândio (Sc) de baixo grau e um produto residual contendo escândio (Sc) de baixo grau, respectivamente. Além disso, como resultado do aumento em escala para um tanque de 5 l, a taxa de extração de Sc com o uso do grupo bacteriano S20 aumentou a um nível maior do que aquele no caso da escala de frasco. O aumento em escala a partir do frasco de 100 ml para o tanque com um volume 60 vezes aquele do frasco foi alcançado com sucesso para a extração de escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20. (c) Estabelecimento de um método para seletivamente separar/concentrar escândio (Sc) a partir de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado
[013]Um método para seletivamente separar/concentrar escândio (Sc) a partir de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado extraído com o uso do grupo bacteriano S20 foi investigado. Como resultado, a recuperação de 100% de um precipitado de escândio (Sc) foi alcançada com sucesso por meio do método com o uso de água de amônia. A concentração de escândio (Sc) do concentrado de Sc obtido foi de aproximadamente 100 vezes aquela do extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado. Foi revelado também que o escândio (Sc) foi localizado com cálcio (Ca) no precipitado. (d) Recuperação de elementos de terras raras a partir de um extrato de um elemento biolixiviado com o uso de bicarbonato de amônio
[014]Houve uma tentativa para concentrar/recuperar um elemento de terras raras a partir de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado e um extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados extraídos por meio do grupo bacteriano S20 com o uso de bicarbonato de amônio. Como resultado, Sc foi concentrado com sucesso aproximadamente 400 vezes e recuperado a partir do extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado. Além disso, disprósio (Dy) e praseodímio (Pr) foram concentrados com sucesso aproximadamente 160 vezes e recuperados a partir do extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados, e neodímio (Nd) também foi concentrado com sucesso aproximadamente 170 vezes e recuperado a partir do mesmo.
[015]Adicionalmente, com a finalidade de alcançar os objetivos acima, os presentes inventores separaram microrganismos inovadores a partir de amostras ambientais, sendo que os microrganismos têm capacidade para solidificar/concentrar disprósio (Dy) de uma maneira específica a partir de uma solução contendo disprósio (Dy). Os presentes inventores conduziram também uma atividade de metabolismo de metal raro para a triagem de um microrganismo que tem a atividade, e realizaram a análise genética, a identificação taxonômica e a análise de atividade do metabolismo de metal raro do microrganismo. Isso tem levado à conclusão da presente invenção.
[016]A presente invenção refere-se às modalidades a seguir. (1)Um microrganismo ou mistura de microrganismo que tem capacidade para a lixiviação de um elemento de terras raras a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras. (2)O microrganismo ou mistura de microrganismo, de acordo com (1), em que o elemento de terras raras é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em escândio (Sc), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy). (3)O microrganismo ou mistura de microrganismo, de acordo com (1) ou (2), o qual é um microrganismo que pertence ao gênero Acidithiobacillus ou uma mistura de microrganismo que compreende microrganismos que pertencem ao gênero Acidithiobacillus. (4)O microrganismo ou mistura de microrganismo, de acordo com qualquer um dentre (1) a (3), o qual é um microrganismo que pertence a Acidithiobacillus albertesis ou uma mistura de microrganismo que compreende microrganismos que pertencem a Acidithiobacillus albertesis. (5)Um microrganismo que tem o no. de acesso NITE BP-01592. (6)Uma mistura de microrganismo que tem capacidade para a lixiviação de um elemento de terras raras a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras, que compreende um microrganismo que tem o no. de acesso NITE BP-01592. (7)Um método para a lixiviação de um elemento de terras raras a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras, que compreende a etapa de tratar o mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (1) a (6). (8)O método, de acordo com (7), em que o elemento de terras raras é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em escândio (Sc), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy). (9)Um método para a recuperação de um elemento de terras raras a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras, que compreende as etapas de:
[017]tratar o mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (1) a (6); e recuperar o elemento de terras raras lixiviado na etapa acima. (10) O método, de acordo com (9), em que o elemento de terras raras é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em escândio (Sc), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy). (11) O método, de acordo com (9) ou (10), em que o elemento de terras raras é recuperado mediante a recuperação de um precipitado gerado por meio da adição de bicarbonato de amônio ou água de amônia a um extrato obtido na etapa de tratar o mineral contendo elemento de terras raras ou resíduo contendo elemento de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (1) a (6). (12) Um microrganismo que tem capacidade para a solidificação de um elemento de terras raras. (13) O microrganismo, de acordo com (12), o qual tem capacidade para a solidificação de pelo menos um elemento de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy). (14) O microrganismo, de acordo com (12) ou (13), o qual tem capacidade para a solidificação de todos dentre ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy). (15) O microrganismo, de acordo com qualquer um dentre (12) a (14), o qual pertence à família Teratosphaeriaceae. (16) O microrganismo, de acordo com (15), o qual tem recursos científicos para a formação de colônias negras, tem um formato semelhante à haste de 10 μm de diâmetro longo e 2 μm de diâmetro curto, é sob a forma de esporos esféricos com 1 μm de diâmetro e cresce a um pH ideal de 2 a 4. (17) Um microrganismo que tem o no. de acesso NITE BP-01593. (18) Um método para a solidificação de um elemento de terras raras que compreende a etapa de cultivar o microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (12) a (17) em uma solução que contém elementos de terras raras. (19) O método, de acordo com (18), em que o elemento de terras raras é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy). (20) O método, de acordo com (18) ou (19), em que o elemento de terras raras é disprósio (Dy). (21) O método, de acordo com qualquer um dentre (18) a (20), em que o microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (12) a (17) é cultivado na solução que contém elementos de terras raras sob a presença de ácido fosfórico. (22) Um método para a recuperação de um elemento de terras raras em uma solução que compreende as etapas de: solidificar um elemento de terras raras por meio da cultura do microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (12) a (17) em uma solução que contém elementos de terras raras; e recuperar o elemento de terras raras solidificado na etapa acima. (23) O método, de acordo com (22), em que o elemento de terras raras é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy). (24) O método, de acordo com (22) ou (23), em que o elemento de terras raras é disprósio (Dy). (25) O método, de acordo com qualquer um dentre (22) a (24), em que o microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (12) a (17) é cultivado na solução que contém elementos de terras raras sob a presença de ácido fosfórico. (26) Um método para a recuperação de um elemento de terras raras a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras, que compreende as etapas de:
[018]tratar o mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (1) a (6); e
[019]solidificar o elemento de terras raras por meio da cultura do microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (12) a (17) em uma solução que contém o elemento de terras raras lixiviado na etapa acima. (27) O método, de acordo com (26), em que o microrganismo conforme definido em qualquer um dentre (12) a (17) é cultivado na solução que contém o elemento de terras raras sob a presença de ácido fosfórico. (28) O método, de acordo com (26) ou (27), em que o elemento de terras raras é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu), disprósio (Dy) e escândio (Sc).
[020]A presente invenção refere-se a um microrganismo inovador ou uma mistura de microrganismos inovadora com capacidade para lixiviação de elementos de terras raras. Os elementos de terras raras são lixiviados e recuperados com o uso do microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção, de modo que os elementos de terras raras contidos em produtos residuais e resíduos de mina possam ser recuperados e usados como recursos. Em comparação com os métodos convencionais, o método para a recuperação de elementos de terras raras da presente invenção é caracterizado pela especificidade, redução de impactos ambientais, baixo custo, recuperação a partir de resíduos de baixo grau, uma ampla gama de aplicações possíveis, uma possibilidade de redução de etapas de separação, etc. Além disso, o microrganismo da presente invenção é um microrganismo inovador com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras. Mediante a solidificação de elementos de terras raras com o uso do microrganismo da presente invenção, os elementos de terras raras contidos em produtos residuais e resíduos de mina podem ser recuperados e usados como recursos.
[021]A Figura 1 mostra uma imagem de microscópio eletrônico do grupo bacteriano S20.
[022]A Figura 2 mostra a biolixiviação de escândio (Sc) a partir de escândio oxidado com o uso do grupo bacteriano S20 (A: Sem bactérias; B: grupo bacteriano S20).
[023]A Figura 3 mostra a biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20.
[024]A Figura 4 mostra a biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20.
[025]A Figura 5 mostra a biolixiviação de elementos de terras raras a partir de um produto residual contendo elemento de terras raras com o uso do grupo bacteriano S20. Sem bactérias; B: grupo bacteriano S20).
[026]A Figura 6 mostras alterações temporais na concentração de escândio (Sc) extraído a partir de um mineral contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20 em um tanque de 5 l.
[027]A Figura 7 mostras alterações temporais na concentração e oH de escândio (Sc) extraído a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20 em um tanque de 5 l.
[028]A Figura 8 mostra a comparação da porcentagem de precipitado de escândio (Sc) recuperado a partir de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado por meio de métodos de precipitação diferentes.
[029]A Figura 9 mostra a comparação da porcentagem de precipitado de escândio (Sc) recuperado a partir de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado por meio de método de precipitação de água de amônia.
[030]A Figura 10 mostra uma imagem microscópica eletrônica e imagens de mapeamento elementar EDX do precipitado de escândio (Sc) recuperado.
[031]A Figura 11 mostra resultados de um teste de mineralização de Dy.
[032]A Figura 12 mostra colônias de cepa T9.
[033]A Figura 13 mostra uma imagem de microscópio óptico da cepa T9.
[034]A Figura 14 mostra o crescimento em níveis diferentes de pH.
[035]A Figura 15 mostra a árvore filogenética molecular de Teratosphaeriaceae sp. T9.
[036]A Figura 16 mostra a mineralização de Dy por meio da cepa T9.
[037]A Figura 17 mostra os resultados de um teste de mineralização de elemento de terras raras com o uso da cepa T9.
[038]A Figura 18 mostra uma imagem de microscópio eletrônico e resultados da análise de EDX (concentração de massa (%)) da cepa T9.
[039]A Figura 19 mostra o mapeamento de elementos em células bacterianas da cepa T9.
[040]A Figura 20 mostra a capacidade de metabolização de Dy da cepa T9 sob a presença ou ausência de ácido fosfórico (A: Nenhuma adição de ácido fosfórico; B: Adição de ácido fosfórico).
[041]A Figura 21 mostra alterações na capacidade de metabolização de Dy da cepa T9 sob a presença de ácido fosfórico.
[042]A Figura 22 mostra a mineralização a partir de uma solução de mistura de resíduo de modelo com o uso da cepa T9.
[043]A Figura 23 mostra os resultados da porcentagem de lixiviação no dia 6 da cultura para a lixiviação com o uso de microrganismos diferentes. Na Figura, cinco barras para cada metal representam os resultados obtidos para a cepa S20-1 sozinha, o grupo bacteriano S20, Acidithiobacillus ferooxidans ATCC19859, Acidithiobacillus thiooxidans ATCC19377 e uma combinação de Acidithiobacillus ferooxidans ATCC19859 e Acidithiobacillus thiooxidans ATCC19377 na ordem a partir da esquerda para a direita.
[044]A Figura 24 mostra os resultados da análise de SEM-EDX para a cepa T9. DESCRIÇÃO DE MODALIDADES As modalidades da presente invenção são descritas a seguir. (29) Um microrganismo ou mistura de microrganismos com capacidade para a lixiviação de elementos de terras raras e um método para lixiviar elementos de terras raras
[045]O microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção tem capacidade para a lixiviação de elementos de terras raras.
[046]Os exemplos específicos de elementos de terras raras incluem os seguintes 17 tipos de elementos: Sc (escândio), Y (ítrio), La (lantânio), Ce (cério), Pr (praseodímio), Nd (neodímio), Pm (promécio), Sm (samário), Eu (európio), Gd (gadolínio), Tb (térbio), Dy (disprósio), Ho (hólmio), Er (érbio), Tm (túlio), Yb (itérbio) e Lu (lutécio). O microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção tem capacidade para a lixiviação de pelo menos um dentre os elementos de terras raras acima. De preferência, o microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção é um microrganismo ou mistura de microrganismos com capacidade para a lixiviação de pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Sc (escândio), Pr (praseodímio), Nd (neodímio) e Dy (disprósio). Particularmente de preferência, o microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção tem capacidade para a lixiviação de todos dentre Sc (escândio), Pr (praseodímio), Nd (neodímio) e Dy (disprósio).
[047]De acordo com a presente invenção, a expressão "lixiviação de elementos de terras raras" significa que quando um microrganismo ou mistura de microrganismos é cultivado em meio sob a presença de uma substância contendo elemento de terras raras, o mesmo faz com que os elementos de terras sejam lixiviados no meio. É possível confirmar por meio do método descrito nos Exemplos abaixo que o microrganismo ou mistura de microrganismos tem capacidade para a lixiviação de elementos de terras raras. Especificamente, uma substância contendo elemento de terras raras é adicionada ao meio para microrganismos, uma solução de cultura que contém um microrganismo ou mistura de microrganismos é inoculada no mesmo, a cultura é realizada sob condições adequadas, uma solução de cultura é amostrada e a concentração de elemento de terras raras é determinada. Dessa forma, a capacidade para lixiviar elementos de terras raras pode ser avaliada. O microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção pode ser isolado e coletado mediante a triagem de cepas do tipo selvagem, cepas mutantes, e similares, de acordo com o método acima ou um método com base no método.
[048]O gênero do microrganismo da presente invenção não é particularmente limitado. Há um método conhecido para a classificação de (identificação das espécies de) um microrganismo obtido a partir de uma amostra ambiental, ou similares, com base nas informações sobre 16SrRNA, etc. O microrganismo usado na presente invenção pode ser qualquer microrganismo selecionado dentre cepas do tipo selvagem, cepas mutantes e recombinantes produzidos por meio de técnicas de engenharia genética, etc.
[049]De preferência, o microrganismo da presente invenção é um microrganismo que pertence ao gênero Acidithiobacillus. Os exemplos do mesmo incluem microrganismos que pertencem a Acidithiobacillus albertesis. Por exemplo, um microrganismo que pertence a Acidithiobacillus albertesis é a cepa S20-1, a qual é uma bactéria incluída no grupo bacteriano S20 isolado nos Exemplos abaixo. A cepa S20-1 foi depositada com o no. de acesso NITE BP-01592 no depositário de microrganismos de patente, National Institute of Technology and Evaluation (2-5-8 Kazusakamatari, Kisarazu-shi, Chiba 292-0818, Japão) no dia 15 de abril de 2013. A cepa S20-1 é um bacilo que tem um diâmetro longo de 1 μm e um diâmetro curto de 0,5 μm e uma característica científica de não crescer sem a adição de enxofre.
[050]O microrganismo da presente invenção pode ser uma mistura de microrganismos que compreende microrganismos de espécies diferentes, assim como uma espécie monoespecífica. O grupo bacteriano S20 usado nos Exemplos abaixo é uma mistura de microrganismos que contém a cepa S20-1. Os microrganismos que podem estar contidos na mistura de microrganismos da presente invenção podem ser da mesma espécie ou de espécies diferentes. O grupo bacteriano S20 é uma mistura de microrganismos que compreende tipos diferentes de microrganismos que têm propriedades diferentes. É, portanto, considerado que os respectivos microrganismos complementam suas funções a fim de lixiviar os elementos de terras raras, de modo que o desempenho de lixiviação possa ser aprimorado.
[051]Adicionalmente, de acordo com a presente invenção, é fornecido um método para lixiviar elementos de terras raras, que compreende tratar um material que contém elementos de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção. Os tipos de elementos de terras raras a serem lixiviados não são particularmente limitados; no entanto, os mesmos são, de preferência, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em escândio (Sc), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy), e particularmente de preferência escândio (Sc).
[052]Um método para a cultura do microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção não é particularmente limitado, contanto que os elementos de terras raras possam ser lixiviados. Dessa forma, as condições de cultura favoráveis podem ser adequadamente selecionadas dependendo das propriedades dos microrganismos a serem usados. Por exemplo, no caso do grupo bacteriano S20 usado nos Exemplos, a cultura pode ser realizada em meio em pH 2 a 4, sob condições aeróbicas de cultura de agitação, ou similares, a 25 °C a 40 °C, de preferência, 25 °C a 35 °C, e particularmente de preferência, 28 °C a 32 °C.
[053]De acordo com a presente invenção, os elementos de terras raras podem ser lixiviados por meio do método acima e, então, os elementos de terras raras lixiviados podem ser recuperados. Os elementos de terras raras podem ser recuperados por meio de um método conhecido, tal como centrifugação, filtração em filtro ou uma combinação dos mesmos.
[054]De preferência, o bicarbonato de amônio ou água de amônia é adicionada a um extrato obtido mediante o tratamento de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismos da presente invenção e o precipitado resultante é recuperado. Dessa forma, os elementos de terras raras podem ser recuperados.
[055]É possível aplicar o método da presente invenção para a lixiviação de elementos de terras raras em minérios, dispositivos eletrônicos, água servida urbana e água servida a partir de minas, fábricas, etc., os quais contêm elementos de terras raras. (30) Um microrganismo com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras e um método para a solidificação de elementos de terras raras
[056]O microrganismo da presente invenção é um microrganismo com capacidade para solidificar elementos de terras raras.
[057]Os exemplos específicos de elementos de terras raras incluem os 17 elementos a seguir: Sc (escândio), Y (ítrio), La (lantânio), Ce (cério), Pr (praseodímio), Nd (neodímio), Pm (promécio), Sm (samário), Eu (európio), Gd (gadolínio), Tb (térbio), Dy (disprósio), Ho (hólmio), Er (érbio), Tm (túlio), Yb (itérbio) e Lu (lutécio). O microrganismo da presente invenção tem capacidade para a solidificação de pelo menos um dentre os elementos de terras raras acima. De preferência, o microrganismo da presente invenção é um microrganismo com capacidade para a solidificação de pelo menos um elemento de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy). Particularmente de preferência, o microrganismo da presente invenção tem capacidade para a solidificação de todos dentre ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy).
[058]De acordo com a presente invenção, o termo solidificação significa que os elementos de terras raras dissolvidos em uma solução se tornam insolúveis (mineralização). É possível confirmar por meio do método descrito nos Exemplos abaixo que o microrganismo tem capacidade para a solidificação de elementos de terras raras. Especificamente, uma amostra que contém microrganismos é inoculada em meio para microrganismos, ao qual uma solução de cloreto de um elemento de terras raras (por exemplo, uma solução de DyCl3) foi adicionada, seguido da cultura sob condições que permitem o crescimento do microrganismo. Depois disso, a capacidade para solidificar elementos de terras raras pode ser avaliada mediante a determinação das concentrações de elementos de terras raras no sobrenadante de uma amostra obtida por meio de amostragem. O microrganismo com capacidade para solidificar elementos de terras raras da presente invenção pode ser isolado e coletado mediante a triagem de cepas do tipo selvagem, cepas mutantes, e similares, de acordo com o método acima ou um método com base no método.
[059]O gênero do microrganismo com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras da presente invenção não é particularmente limitado. Há um método conhecido para a classificação de (identificação das espécies de) um microrganismo obtido a partir de uma amostra ambiental, ou similares, com base nas informações sobre 16SrRNA, etc. O microrganismo usado na presente invenção pode ser qualquer microrganismo selecionado dentre cepas do tipo selvagem, cepas mutantes e recombinantes produzidos por meio de técnicas de engenharia genética, etc.
[060]Os exemplos preferenciais do microrganismo com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras da presente invenção incluem os microrganismos que pertencem às famílias Teratosphaeriaceae, Penidiella, Mycosphaerellaceae ou Dothideales. Tem sido revelado que os microrganismos que pertencem às famílias Teratosphaeriaceae, Penidiella, Mycosphaerellaceae ou Dothideales têm pelo menos 95% de homologia em termos das sequências de nucleotídeos de 18SrDNA, 28SrDNA-D1/D2 e ITS-5.8SrDNA. Conforme descrito acima, de acordo com a presente invenção, é possível usar microrganismos que têm pelo menos 95% de homologia com os microrganismos que pertencem à família Teratosphaeriaceae em termos das sequências de nucleotídeos de 18SrDNA, 28SrDNA-D1/D2 e ITS-5.8SrDNA. Por exemplo, um microrganismo que pertence à família Teratosphaeriaceae é a cepa T9 (Teratosphaeriaceae sp. T9) isolada nos Exemplos abaixo. A cepa T9 foi depositada com o no. de acesso NITE BP-01593 no depositário de microrganismos de patente, National Institute of Technology and Evaluation (2-5-8 Kazusakamatari, Kisarazu-shi, Chiba 292-0818, Japão) no dia 15 de abril de 2013. A cepa T9 tem recursos científicos para a formação de colônias negras, tem um formato semelhante à haste de 10 μm de diâmetro longo e 2 μm de diâmetro curto, é sob a forma de esporos esféricos com 1 μm de diâmetro e cresce a um pH ideal de 2 a 4.
[061]Adicionalmente, de acordo com a presente invenção, é fornecido um método para a solidificação de elementos de terras raras, que compreende cultivar o microrganismo com capacidade para solidificar elementos de terras raras da presente invenção em uma solução que contém elementos de terras raras. Os tipos de elementos de terras raras a serem solidificados não são particularmente limitados; no entanto, os mesmos são, de preferência, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy), e particularmente de preferência disprósio (Dy).
[062]O método para a cultura do microrganismo da presente invenção não é particularmente limitado, contanto que os elementos de terras raras possam ser solidificados. As condições de cultura preferenciais podem ser selecionadas dependendo das propriedades dos microrganismos a serem usados. Por exemplo, no caso da cepa T9 usada nos Exemplos abaixo, a cultura pode ser realizada em meio em pH 2 a 4, sob condições aeróbicas de cultura de agitação, ou similares, a 25 °C a 40 °C, de preferência, 25 °C a 35 °C, e particularmente de preferência, 28 °C a 32 °C.
[063]Sob a cultura do microrganismo com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras da presente invenção, a cultura pode ser realizada, de preferência, sob a presença de ácido fosfórico. Em alguns casos, é possível aprimorar a capacidade para solidificar elementos de terras raras do microrganismo sob a presença de ácido fosfórico.
[064]De acordo com a presente invenção, os elementos de terras raras podem ser solidificados por meio do método acima e, então, os elementos de terras raras solidificados podem ser recuperados. Os elementos de terras raras podem ser recuperados por meio de um método conhecido, tal como centrifugação, filtração em filtro ou uma combinação dos mesmos.
[065]É possível aplicar o método da presente invenção para a solidificação de elementos de terras raras em minérios, dispositivos eletrônicos, água servida urbana e água servida a partir de minas, fábricas, etc., os quais contêm elementos de terras raras. (31) Um método para lixiviar e solidificar elementos de terras raras
[066]De acordo com a presente invenção, os elementos de terras raras podem ser recuperados a partir de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras mediante a cultura do microrganismo com capacidade para a solidificação de elementos de terras raras da presente invenção, em uma solução que contém elementos de terras raras lixiviados na etapa de tratamento de um mineral contendo elemento de terras raras ou produto residual contendo elemento de terras raras com o microrganismo ou mistura de microrganismos com capacidade para a lixiviação de elementos de terras raras da presente invenção, solidificando, assim, os elementos de terras raras.
[067]A presente invenção é descrita mais especificamente com referência aos Exemplos abaixo. No entanto, o escopo técnico da presente invenção não é particularmente limitado aos Exemplos. EXEMPLOS Exemplo 1: (A)Método e materiais experimentais Meio a ser usado
[068]FeSO4 (10 g/l) foi adicionado a TSB (caldo triptcaseína de soja) (3 g/l) dissolvido em água de troca iônica e, então, H2SO4 foi adicionado para ajustar o pH para pH 3,0, seguido da esterilização por autoclave. Após a esterilização, enxofre (S) (5 g/l) foi também adicionado. O meio obtido suplementado com enxofre foi designado como "meio TSB+S" e usado como meio para triagem.
[069]Um método para a separação de microrganismos para lixiviação de elemento de terras raras
[070]O meio TSB+S foi dispensado em frascos de Erlenmeyer de 100 ml (50 ml cada) e inoculado com suspensões de amostra de triagem diferentes (1 ml cada), seguido da cultura durante 7 dias sob agitação giratória (120 rpm) a 30 °C. A amostragem foi realizada em pontos no tempo arbitrários para a medição de pH. O meio TSB+S que não foi inoculado com qualquer uma das amostras ambientais e tratado sob as mesmas condições foi designado como um controle. Uma diminuição no pH do meio foi usada como um índice do crescimento de microrganismos para a lixiviação.
[071]Um teste de biolixiviação de elemento de terras raras com o uso de uma variedade de substâncias contendo elemento de terras raras
[072]O meio TSB+S foi dispensado em frascos de Erlenmeyer de 100 ml (50 ml cada) e uma quantidade arbitrária de uma substância contendo elemento de terras raras foi adicionada a cada frasco de acordo com o experimento. Uma solução de cultura de 4 dias (0,5 ml) de microrganismos para a lixiviação obtida a partir de cada amostra ambiental foi inoculada no meio, seguido da cultura sob agitação giratória (120 rpm) a 30 °C. Além disso, o meio que não foi inoculado com o grupo bacteriano e tratado sob as mesmas condições foi designado como um controle. Cada solução de cultura foi submetida à amostragem em pontos no tempo arbitrários (1 ml cada) para a determinação da concentração de elemento.
[073]Um teste de aumento em escala acerca da biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc) com o uso de um tanque de 5 l
[074]O meio TSB (0,3% (em peso por volume), 3.000 ml) foi introduzido em um reator de 5 l e submetido à esterilização por autoclave, seguido da aeração com agitação a 30 °C, pH 3,0, 250 rpm e 0.33 vvm (1 l/min.) durante 30 minutos. Então, um pó de enxofre (30 g) e FeSO4 (30 g) foram adicionados. Uma solução de cultura do grupo bacteriano S20 pré-cultivada em meio TSB durante 4 dias (30 ml que corresponde a 1% do volume total) foi inoculada no meio. Um mineral contendo escândio (Sc) (30 g) foi adicionado ao meio inoculado com as células bacterianas, seguido da cultura a 30 °C, 250 rpm e 1 l/min. O pH no estágio inicial de cultura foi ajustado para pH 3,0. A cultura em longo prazo foi realizada, durante a qual o meio TSB em uma quantidade equivalente à quantidade de umidade evaporada foi adicionado cerca de 30 dias. A quantidade do meio evaporado foi calculada mediante a leitura da posição de superfície do meio em relação à linha de calibração no tanque de 5 l. A amostragem da amostra de medição foi realizada de acordo com a necessidade através de uma abertura de amostragem. A análise elementar da amostra foi realizada com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.).
[075]Um teste de aumento em escala acerca da biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) com o uso de um tanque de 5 l
[076]O meio TSB (0,3% (em peso por volume), 3.000 ml) foi introduzido em um reator de 5 l e submetido à esterilização por autoclave, seguido da aeração com agitação a 30 °C, pH 3,0, 250 rpm e 0.33 vvm (1 l/min.) durante 30 minutos. Então, um pó de enxofre (30 g) foi adicionado. Uma solução de cultura do grupo bacteriano S20 pré-cultivada em meio TSB durante 4 dias (30 ml que corresponde a 1% do volume total) foi inoculada no meio. Um produto residual contendo escândio (Sc) (300 g) foi adicionado ao meio inoculado com as células bacterianas, seguido da cultura a 30 °C, 250 rpm e 1 l/min. O pH no estágio inicial de cultura foi ajustado para pH 3,0. A amostragem da amostra de medição foi realizada de acordo com a necessidade através de uma abertura de amostragem. A análise elementar da amostra foi realizada com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.).
[077] Investigação de um método para a recuperação de elementos de terras raras com o uso de bicarbonato de amônio
[078]0,5 M de NH4HCO3 (10% (em volume)) foi adicionado a um extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados, seguido de agitação por vórtice durante cerca de 30 segundos. A solução de mistura submetida à agitação foi centrifugada (20 °C, 10.000 rpm, 10 minutos) e separada em um sobrenadante e um precipitado por meio de decantação. 0,5 M de NH4HCO3 (2 ml) foi adicionado ao sobrenadante obtido e a mesma operação foi repetida. Os precipitados obtidos mediante a repetição da operação duas vezes foram misturados em conjunto e secos a 80 °C, seguido da medição de peso. O precipitado seco resultante foi dissolvido em água régia (1 ml) para obter uma amostra de análise. Além disso, o sobrenadante foi filtrado através de um filtro de 0,2μm para obter uma amostra de análise. A análise da amostra foi realizada com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.).
[079] Investigação de um método para a recuperação de elementos de terras raras com o uso de ácido oxálico
[080]Uma solução de H2C2O4 a 10% (0,5 ml) foi adicionada a um extrato líquido de elementos de terras raras (4,5 ml) a fim de resultar em uma concentração final de 1% (em volume). Então, uma quantidade adequada de água de amônia foi adicionada para ajustar o pH para pH 4,0. A solução resultante foi agitada por vórtice durante cerca de 30 segundos. A solução agitada foi centrifugada (20 °C, 10.000 rpm, 10 minutos) e separada em um sobrenadante e um precipitado por meio de decantação. Uma solução de H2C2O4 a 10% (0,5 ml) foi adicionada ao sobrenadante obtido e a mesma operação foi repetida duas vezes. Os precipitados obtidos mediante a repetição da operação de recuperação três vezes no total foram separadamente secos a 80 °C, seguido da medição de peso. Os precipitados secos resultantes foram dissolvidos em água régia (1 ml) para obter amostras de análise. Além disso, o sobrenadante foi filtrado através de um filtro de 0,2μm para obter uma amostra de análise. A análise da amostra foi realizada com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.).
[081] Investigação de um método para a recuperação de elementos de terras raras com o uso de água de amônia
[082]O pH de um extrato líquido de elementos de terras raras (4,5 ml) foi ajustado para pH 4,0 ou pH 5,0 com o uso de água de amônia. A solução foi deixada em repouso durante cerca de 2 horas à temperatura ambiente até que um precipitado fosse formado, seguido da centrifugação (10.000 rpm, 5 minutos, 20 °C). Um sobrenadante e um precipitado foram separados com o uso de uma pipeta. O sobrenadante obtido foi filtrado através de um filtro de 0,2μm para obter uma amostra de análise. O precipitado foi seco (60 °C), seguido da medição de peso. O precipitado seco foi dissolvido em água ultrapura ou ácido sulfúrico para obter uma amostra de análise. A análise da amostra foi realizada com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.). Um método para a análise da concentração de elemento
[083]As amostras obtidas por meio de amostragem foram centrifugadas (15.000 rpm, 5 minutos, 20 °C) e os sobrenadantes das mesmas foram filtrados através de filtros de disco (tamanho dos poros: 0,2 μm). Os filtrados foram designados como soluções de estoque de amostra de medição.
[084]Cada solução de estoque de amostra de medição foi diluída 1/10, 1/100 e 1/1.000 com água ultrapura. Os elementos dissolvidos em cada solução foram quantitativamente determinados com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.). As curvas padrão foram criadas com o uso de soluções padrão (SPEX: XSTC-622, XSTC-1). A faixa de concentração foi determinada para ser entre 0,01 mg/l e 1,0 mg/l. As soluções de medição foram preparadas por meio de diluição em série na ordem descendente da concentração. Cada solução de medição foi ajustada para ter as mesmas propriedades de líquido. A medição foi repetida três vezes para cada amostra. O valor médio de valores com um desvio de 5% ou menos foi designado como um resultado de medição.
[085]Análise de precipitados recuperados por meio de um espectrômetro de raios X por energia dispersiva
[086]Uma porção do precipitado obtido por meio da precipitação de amônia foi coletada para análise não destrutiva. Essa amostra de análise foi fixada em uma mesa de observação com o uso de fita de carbono. A observação e análise de superfície foram realizadas com o uso de um microscópio eletrônico de mesa (TM3000: Hitachi High-Technologies Corporation) e EDX (Quantax70: Bruker AXS Microanalysis GmbH) de acordo com os protocolos. (8) Resultados e Discussão (1)Separação de microrganismos a partir de amostras ambientais
[087]Os microrganismos representativos envolvidos na biolixiviação têm uma característica de redução de pH no ambiente de crescimento. Dessa forma, primeiramente, houve uma tentativa de separar microrganismos com capacidade para reduzir o pH do meio durante o curso do crescimento a partir de amostras ambientais. Como resultado, uma amostra ambiental cujo pH tinha declinado no dia 3 de cultura foi encontrada. Uma solução de cultura da amostra ambiental obtida foi observada por meio de um microscópio óptico. Consequentemente, vários tipos de microrganismos que têm formatos diferentes foram observados. Em seguida, com a finalidade de reconfirmar a presença dos microrganismos na solução de cultura da amostra ambiental, a observação por microscópio eletrônico foi realizada. Um bacilo com um diâmetro longo de 1 μm e um diâmetro curto de 0,5 μm foi observado em uma parte da amostra (Figura 1). Nenhum decréscimo de pH foi confirmado para uma solução de cultura a qual nenhuma amostra ambiental tinha sido adicionada. Dessa forma, é considerado que esse decréscimo de pH foi causado pela reação de microrganismo. Com base nos argumentos acima, o grupo bacteriano na amostra ambiental foi designado como "o grupo bacteriano S20”. O grupo bacteriano S20 foi amostrado em areia próxima à água do lago de Yugama na área de Mount Shirane, Kusatsu, Kusatsu Town, Agatsuma District, Gunma, Japão (latitude norte: 36 graus, 38 minutos e 38 segundos; longitude oeste: 138 graus, 31 minutos e 40 segundos).
[088]As propriedades do grupo bacteriano S20 (características, condições de cultura, aparência durante a cultura) foram descritas abaixo.
[089]De acordo com a classificação biológica molecular, dado que as bactérias totais no grupo bacteriano respondem por 100%, os microrganismos a seguir formam a flora nas porcentagens correspondentes. Acidithiobacillus albertesis: 99,72% Acidithiobacillus thiooxidans: 0,02% Outros microrganismos do gênero Acidithiobacillus: 0,15% Outros microrganismos do filo Proteobacteria: 0,02% Microrganismos não identificados: 0,09%
[090]Além disso, o grupo bacteriano inclui Acidomyces acidophilus, Acidomyces acidothermus e os microrganismos do gênero Acidomyces como eucariotas.
[091]O pó de enxofre é necessário para o crescimento do grupo bacteriano S20. Por exemplo, quando o grupo bacteriano S20 é cultivado em meio TSB (caldo triptcaseína de soja), o qual é um meio de ocorrência natural, a cor do meio se altera de branco leitoso para verde escuro. O pó de enxofre que tem hidrofobicidade forte é dissolvido em uma solução de cultura com tempo durante a cultura.
[092]Em seguida, um teste de biolixiviação de escândio (Sc) a partir de escândio oxidado foi conduzido com o uso do grupo bacteriano S20 (Figura 2). Como resultado, a extração de aproximadamente 100 mg/l de escândio (Sc) a partir da solução de cultura do grupo bacteriano S20 foi confirmada no dia 15 da cultura em uma porcentagem de extração de substancialmente 100%. Portanto, foi determinado o uso do grupo bacteriano S20 em testes subsequentes. (2) Biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20
[093]Um teste de biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc) (concentração de escândio (Sc): 400 mg/l: 0,5 g/50 ml de adição de meio) foi conduzido com o uso do grupo bacteriano S20. Como resultado, a porcentagem de extração de escândio (Sc) foi aproximadamente de 40% no dia 42 da cultura (Figura 3). Esse resultado sugere que os elementos extraídos a partir de um mineral contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20 podem ser aproximadamente divididos nos seguintes dois tipos com base na tendência a ser extraído: os elementos, tais como Fe, Mg e Mn que são propensos a serem extraídos; e os elementos, tais como Al, que são improváveis de serem extraídos. Foi considerado que o escândio (Sc) pertence ao grupo que inclui Fe, Mg e Mn e é extraído de maneira relativamente fácil a partir da amostra. No entanto, a concentração de extração de escândio (Sc) foi de 1,5 mg/l, o qual foi o nível mais baixo entre os componentes principais (tabela 1). Tabela 1
[094]Tabela 1: As concentrações de elemento do extrato líquido de Sc obtido a partir do mineral contendo Sc com o uso do grupo bacteriano S20 (dia 42 da cultura)
(3) Biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) (resíduo de mineral de titânio (Ti)) com o uso do grupo bacteriano S20
[095]Uma amostra de resíduo (concentração de escândio (Sc): 40 mg/l: 10 g/50 ml de adição de meio) descartada a partir de uma planta real foi submetida a um teste de biolixiviação de escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20. Como resultado, a porcentagem de extração de escândio (Sc) no dia 15 da cultura foi de 50% Essa foi a terceira maior porcentagem de extração entre os elementos contidos na amostra de resíduo (Figura 4). A concentração de extração de escândio (Sc) foi de 4 mg/l, o qual foi o nível mais baixo entre os componentes principais (tabela 2). Sob as condições sem a presença do grupo bacteriano S20, substancialmente nenhum escândio (Sc) foi detectado. Isso sugeriu que o grupo bacteriano S20 causa a extração de escândio (Sc) a partir do produto residual (resíduo de mineral). A porcentagem de extração (50% no dia 15) do produto residual contendo escândio (Sc) (concentração de escândio (Sc): 40 mg/l) foi maior do que a porcentagem de extração (40% no dia 42) do mineral contendo escândio (Sc) acima (concentração de escândio (Sc): 400 mg/l). Dessa forma, é considerado que o grupo bacteriano S20 pode ser usado para a extração a partir de resíduo de baixo grau. Tabela 2
[096]Tabela 2: As concentrações de elemento do extrato líquido de Sc obtido a partir do produto residual contendo Sc com o uso do grupo bacteriano S20 (dia 7 da cultura)
(4) Biolixiviação de elementos de terras raras a partir de um produto residual contendo elemento de terras raras com o uso do grupo bacteriano S20
[097]Com a finalidade de examinar a especificidade de extração do grupo bacteriano S20 em relação a outros elementos de terras raras, um produto residual que contém elementos de terras raras, tais como disprósio (Dy), neodímio (Nd) e praseodímio (Pr) (0,5 g/50 ml de adição de meio) foi submetido a um teste de biolixiviação de elemento de terras raras. Como resultado, aproximadamente 80% ou mais de disprósio (Dy) e aproximadamente 70% ou mais de praseodímio (Pr) e neodímio (Nd) foram extraídos no dia 7 da cultura (Figura 5), enquanto que por outro lado, apenas aproximadamente 10% de ferro (Fe) foram extraídos. Nenhum ferro (Fe) foi extraído a partir do dia 0 ao dia 3. É considerado que os elementos de terras raras podem ser exclusiva e seletivamente obtidos mediante a recuperação dos mesmos no estágio inicial da cultura. Conforme descrito acima, foi revelado que o grupo bacteriano S20 tem capacidade característica para extrair terras raras que se situam na faixa a partir de terras raras leves, tais como escândio (Sc) a terras raras médias, tais como praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy) a partir de um mineral ou produto residual que contêm uma pluralidade de elementos de terras raras. (5) Aumento em escala de biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc)
[098]A biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um mineral contendo escândio (Sc) foi realizada com o uso de um tanque de 5 l em uma tentativa de aumentar em escala a partir de um frasco. A concentração de extração em um frasco e aquela em um tanque de 5 l foram comparadas no dia 42 da cultura (tabela 3). Como resultado, a concentração de escândio (Sc) no frasco foi de 1,5 mg/l e que no tanque de 5 l foi de 1,6 mg/l. Isto é, a reprodutibilidade da porcentagem de extração de escândio (Sc) foi obtida no teste de aumento em escala. Além disso, as concentrações de extração de Mn, Ni e Ti no tanque de 5 l foram de duas vezes aquelas no frasco. Tabela 3
[099]Tabela 3: Comparação entre concentrações de elemento principais no extrato líquido de Sc obtido a partir do mineral contendo Sc para cada escala (dia 42 de cultura)
[0100]A quantidade de escândio (Sc) extraído aumentou com o tempo. Dessa forma, com a finalidade de aprimorar a extração de escândio (Sc), a cultura em longo prazo foi conduzida (Figura 6). Como resultado, a extração de escândio (Sc) foi alcançada com sucesso a um nível de 3,5 mg/l em um máximo no dia 90 da cultura. Eventualmente, a extração de escândio (Sc) foi continuada até o dia 111 da cultura e, então, a extração foi terminada para conveniência do experimento. No entanto, mesmo no caso do controle que não tinha sido inoculado com bactérias, a extração de escândio (Sc) foi alcançada a um nível de 1 mg/l em um máximo. Isto é provavelmente devido ao fato de que uma bactéria que tem capacidade de extração dos microrganismos que se aderem ao produto residual tinha se desenvolvido como consequência da cultura em longo prazo. (6) Biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um produto residual contendo escândio (Sc)
[0101]A biolixiviação de escândio (Sc) a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) foi realizada com o uso de um tanque de 5 l em uma tentativa de aumentar em escala a partir de um frasco.
[0102]A concentração de extração no frasco e aquela no tanque de 5 l foram comparadas no dia 7 da cultura (tabela 4). Como resultado, a concentração de escândio (Sc) no tanque de 5 l foi de 7,5 mg/l, o qual foi cerca de duas vezes aquela no frasco (4,0 mg/l). Além disso, as concentrações de extração de Al, Fe, Ti e Zr no tanque de 5 l foram de cerca de 5 a 10 vezes aquelas no frasco. Tabela 4
[0103]Tabela 4: Alterações temporais nas concentrações de elemento principais no extrato líquido de Sc obtido a partir do produto residual contendo Sc para cada escala (dia 7 de cultura)
[0104]A Figura 7 mostra alterações temporais na porcentagem de extração de escândio (Sc) e pH. Os resultados mostram que a porcentagem de extração de escândio (Sc) foi de aproximadamente 90% no dia 9 da cultura. Além disso, descobriu-se que o pH aumentou e diminuiu a partir do dia 2 ao dia 6 da cultura, enquanto que a porcentagem de extração de escândio (Sc) foi significativamente aprimorada. Isso sugere a possibilidade que a extração de escândio (Sc) não dependeria do pH e outros fatores estariam envolvidos na extração.
[0105]Em consideração do mencionado acima, um tanque foi projetado/construído para o uso pretendido para o aumento em escala a partir da cultura em um frasco até a cultura em um reator de escala de laboratório. A cultura foi realizada com o uso do tanque. Como resultado, o escândio (Sc) foi extraído com sucesso tanto a partir das amostras de produto residual como de mineral contendo escândio (Sc). (7) Análise de carbonato de escândio (Sc) recuperado a partir de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado com o uso de bicarbonato de amônio
[0106]A Tabela 5 mostra os resultados da análise acerca de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado (terra rara biolixiviada) extraído a partir de um produto residual contendo escândio (Sc) com o uso do grupo bacteriano S20 e os resultados da análise acerca de um precipitado de carbonato (12,4 mg) recuperado a partir de um extrato líquido de escândio biolixiviado (Sc) (5 ml). Como resultado da análise elementar, descobriu-se que a concentração de escândio (Sc) no extrato líquido foi de 0,419 mg/l, enquanto que a mesma no precipitado de carbonato foi de 166 mg/kg, indicando que o escândio (Sc) foi concentrado aproximadamente 400 vezes. Além disso, a taxa de recuperação foi de 98,4%, indicando que substancialmente todo o escândio (Sc) foi recuperado. Entretanto, o extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados também continham elementos, tais como alumínio e ferro, mostrando que os elementos existentes em grandes quantidades foram concentrados em carbonato e foi possível recuperar pelo menos 90% dos elementos. É considerado que o bicarbonato de amônio causou um aumento em pH da solução para em torno do pH neutro, o qual resultou na precipitação de elementos além dos elementos de terras raras. Tabela 5
[0107]Tabela 5: Resultados de análise elementar acerca do extrato líquido de elementos biolixiviados e d o precipil ado de carbonato recuperado
(8) Comparação da taxa de recuperação de precipitado de escândio (Sc) entre métodos de precipitação diferentes
[0108]Com a finalidade de compara a taxa de recuperação de precipitado de escândio (Sc) entre métodos de precipitação diferentes, um experimento de recuperação de precipitado foi conduzido com o uso de extratos líquidos de escândio biolixiviado (Sc) (4,5 ml cada) obtido a partir de produtos residuais contendo escândio (Sc). A Figura 8 mostra as taxas de recuperação de precipitado de elementos principais nos extratos líquidos de escândio (Sc) biolixiviado obtido por meio dos respectivos métodos de precipitação. A taxa de recuperação de precipitado de escândio (Sc) foi de aproximadamente 90% para o método de bicarbonato de amônio, 60% para o método de água de amônia e 20% para o método de ácido oxálico. No entanto, no caso do método de bicarbonato de amônio, as taxas de recuperação de precipitado de todos os outros elementos principais também foram de 50% ou mais. Dessa forma, foi impossível recuperar seletivamente o escândio (Sc). Entretanto, no caso do método de água de amônia, as taxas de recuperação de precipitado de Al, Ti e Zr foram de 50% ou mais, enquanto que as taxas de recuperação de precipitado dos outros elementos principais foram de 50% ou menos. Isso revelou que é possível recuperar seletivamente um precipitado de escândio (Sc) por meio do método de água de amônia a uma extensão maior, em comparação com o método de precipitação de carbonato. (9) Otimização do método de precipitação de escândio (Sc) com o uso de água de amônia
[0109]Acredita-se que um precipitado de escândio (Sc), ou similares, seja obtido sob a forma de hidróxido mediante o aumento de pH de acordo com o método de precipitação com o uso de água de amônia. Portanto, com a finalidade de aprimorar a taxa de recuperação de precipitado de escândio (Sc), as condições de pH foram examinadas.
[0110]Como resultado, um precipitado de escândio (Sc) em um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado foi recuperado com sucesso em uma taxa de recuperação de 100% mediante o ajuste do pH para pH 5 (Figura 9). Em adição ao escândio (Sc), os precipitados de Al, Ti e Zr também foram recuperados em uma taxa de recuperação de 100%, enquanto que os precipitados dos outros elementos principais foram recuperados em uma taxa de recuperação de 50% ou menos. Como resultado da análise elementar, a concentração de escândio (Sc) no extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado foi de 3,15 mg/l, enquanto que a mesma no precipitado de escândio (Sc) recuperado foi de 327 mg/kg, indicando que o escândio (Sc) foi concentrado aproximadamente 100 vezes.
[0111]Com base nos resultados acima, o escândio (Sc) dissolvido como um todo foi seletivamente concentrado e um precipitado de escândio (Sc) foi recuperado com sucesso por meio de um método conveniente para controle do pH de um extrato líquido de escândio (Sc) biolixiviado com o uso de água de amônia. Análise EDX de precipitados de escândio (Sc) recuperados
[0112]O escândio (Sc) recuperado por meio do método de precipitação com o uso de água de amônia foi observado de uma maneira não destrutiva por um microscópio eletrônico e submetido à análise elementar EDX.
[0113]Descobriu-se que o precipitado é um agregado que tem um formato redondo irregular com tamanho de vários micrômetros (Figura 10). Além disso, sete elementos (A, Ca, Fe, O, S, Sc e Ti) que mostram distribuição característica foram selecionados dentre elementos detectados pela análise elementar EDX e submetidos ao mapeamento. A localização de Sc e Ca foi observada em um ponto do precipitado. Esse ponto foi submetido à análise de ponto EDX. Como resultado, as concentrações desses elementos nesse ponto foram maiores do que aquelas nos outros pontos (tabela 6). Entretanto, descobriu-se que Fe, Al, S, Ti e Zr foram dispersos no precipitado. Tabela 6
[0114]Tabela 6: Análise de ponto EDX do precipitado de Sc recuperado (concentração de número atômico (%)) (Figura 10: Pontos 1, 2 e 3 na imagem original)
[0115]Análise de carbonato de elemento de terras raras recuperado a partir de um extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados com o uso de bicarbonato de amônio
[0116]A Tabela 7 mostra os resultados da análise acerca de um extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados extraídos a partir de um produto residual contendo elemento de terras raras com o uso do grupo bacteriano S20 e os resultados da análise acerca de um precipitado de carbonato (concentrado de elemento de terras raras) (123,5 mg) recuperado a partir de um extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados (9 ml). Como resultado da análise elementar, as concentrações de elemento de terras raras de neodímio (Nd), disprósio (Dy) e praseodímio (Pr) no extrato líquido foram de 2.290 mg/l, 500 mg/l e 430 mg/l, respectivamente, enquanto que as concentrações de elemento de terras raras de neodímio (Nd), disprósio (Dy) e praseodímio (Pr) no precipitado de carbonato (concentrado de elemento de terras raras) foram de 388.000 mg/l, 77.000 mg/l e 70.000 mg/l, respectivamente. Isso indica que os elementos de terras raras foram concentrados aproximadamente 160 a 170 vezes. A taxa de recuperação de cada elemento de terras raras alcançou 100%. Dessa forma, todos os elementos de terras raras foram recuperados com sucesso a partir do extrato líquido de elementos de terras raras. Entretanto, as quantidades de boro (B) e cobalto (Co) contidos como impurezas foram pequenas e as taxas de recuperação dos mesmos foram de 10% ou menos. O pH do extrato líquido aumentou próximo ao pH 6 com a adição de bicarbonato de amônio. Sabe-se que o boro (B) e o cobalto (Co) não formam um precipitado, tal como hidróxido, em pH 6. Portanto, isso poderia ser a razão para as taxas de recuperação baixas. Os resultados acima sugerem que o método para a recuperação de um concentrado de elemento de terras raras com o uso de bicarbonato de amônio é um meio eficaz que permite que o boro (B) e o cobalto (Co) sejam removidos a partir de um extrato líquido de elementos de terras raras, a fim de exclusivamente separar e concentrar os elementos de terras raras. Tabela 7
[0117]Tabela 7: Resultados da análise acerca do extrato líquido de elementos de terras raras biolixiviados e do carbonato de elemento de terras raras recuperado
ND: Não detectado (abaixo do limite de detecção)
[0118]Os resultados acima mostram que um depósito concentrado de elementos de terras raras foi recuperado com sucesso a partir de um extrato líquido contendo elementos de terras raras obtidos por meio da biolixiviação com o uso de bicarbonato de amônio ou água de amônia de uma maneira simples. Descobriu-se que o depósito concentrado de elementos de terras raras contém elementos de terras raras obtidos a partir do extrato líquido de elementos biolixiviados em uma taxa de recuperação de substancialmente 100%. Exemplo 2: (A)Materiais e Método experimentais Condições de cultura e meio
[0119]A cultura líquida foi realizada a 30 °C sob agitação giratória em 120 rpm com o uso de meio de sal inorgânico mínimo (BSM) (água destilada; NH4Cl: 0,24 g/l; MgSO4-7H2O: 0,12 g/l; CaCb2H2O: 0,2 g/l; KH2PO4: 0,05 g/l; K2HPO4: 0,05 g/l; NaCl: 0,1 g/l; Extrato de levedura: 0,1 g/l; Glicose: 2 g/l; H3BO3: 0,6 mg/l; CoCl2-6H2O: 0,16 mg/l; CuCl2: 0,067 mg/l; MnCl2: 0,63 mg/l; ZnCl2: 0,22 mg/l) submetida à esterilização por autoclave (121 °C, 15 minutos). O pH da cultura foi ajustado com o uso de uma solução de HCl ou NaOH de acordo com o experimento. A cultura de placa foi realizada com a adição de 20 g/l de ágar ou 20 g/l de goma gelana ao BSM a 30 °C. Amostras ambientais
[0120]As amostras de água e solo foram coletadas a partir dos seguintes 72 locais no total: mina abandonada A (14 locais), mina abandonada B (14 locais), resíduo de planta (24 locais), uma planta de eliminação de resíduos (15 locais) e água residual industrial (5 locais). A solução salina de esterilização a 0,9% (9 ml) foi adicionada às amostras ambientais (1 g ou 1 ml cada), seguido de mistura por vórtice. Dessa forma, as suspensões foram preparadas. As amostras de triagem foram obtidas a partir de suspensões preparadas mediante a adição das amostras ambientais (1 g ou 1 ml cada) à solução salina fisiológica a 0,9% (9 ml) e a realização da agitação por vórtice. Um teste de mineralização de disprósio (Dy)
[0121]O meio BSM cujo pH foi ajustado para pH 2,5 com o uso de uma solução tampão de hidrogênio ftalato de potássio-HCl (concentração final: 20 mM) foi usado. O meio BSM foi dispensado em frascos de Erlenmeyer de 100 ml (50 ml cada) e uma solução de DyCl3 foi adicionada para resultar em uma concentração de Dy dissolvido de 100 mg/l. As amostras ambientais (0,5 ml cada) foram inoculadas no meio BSM suplementado com Dy, seguido da cultura durante 7 dias a 30 °C sob agitação giratória (120 rpm). O meio BSM que não foi inoculado com qualquer uma das amostras ambientais e tratado sob as mesmas condições foi designado como um controle. A amostragem (1 ml) foi conduzida de acordo com a necessidade. As amostras obtidas mediante a amostragem foram centrifugadas (15.000 rpm, 5 minutos, 20 °C). Os sobrenadantes foram filtrados através de um filtro (tamanho dos poros: 0,2 μm, Kurabo Industries Ltd.) para obter amostras de análise. As concentrações de elemento das amostras foram determinadas de acordo com um método de análise de concentração de elemento. A capacidade de mineralização de Dy de cada amostra ambiental foi avaliada mediante o cálculo da porcentagem de dissolução com base na concentração de Dy dissolvido antes da cultura e aquela da amostra obtida por meio de amostragem de acordo com a seguinte Fórmula (1). A análise de concentração de Dy foi conduzida por meio de um método de análise elementar descrito abaixo.
[0122]Fórmula (1): porcentagem de dissolução de Dy no dia n da cultura (%) = Dyn/Dyc x 100 Dyn: Concentração de Dy dissolvido no Dia n da cultura (mg/l) Dy0: Concentração de Dy dissolvido antes da cultura (mg/l)
[0123]No caso de um teste para examinar os efeitos da adição de ácido fosfórico, uma solução de ácido fosfórico foi adicionada ao meio BSM para resultar em uma concentração de ácido fosfórico de 0,7 mM. A cultura foi realizada com o uso do meio preparado da maneira similar àquela no teste de mineralização de Dy acima. O meio BSM que não foi inoculado com qualquer cepa bacteriana e tratado sob as mesmas condições foi designado como um controle. A amostragem (1 ml cada) foi realizado em pontos no tempo arbitrários após a inoculação da cepa T9. As amostras obtidas por meio de amostragem foram submetidas á medição de acordo com o método de análise de concentração de elemento.
[0124]Um teste biológico molecular (um método para determinação da sequência de nucleotídeos 18SrDNA)
[0125]Com a finalidade de purificar o DNA genômico de um microrganismo de metabolização de Dy separado, uma solução de cultura obtida pela cultura durante 7 dias em meio BSM (120 rpm, pH 2,5, 30 °C) foi coletada e centrifugada (15.000 rpm, 4 °C, 5 minutos) para coletar células bacterianas. Então, as células bacterianas foram lavadas duas vezes com solução salina fisiológica e, dessa forma, uma amostra de extração de DNA genômico foi obtida. A extração genômica foi realizada com o uso de ISOPLANT (NIPPON GENE CO., LTD.) e esferas de vidro esterilizadas em combinação, de acordo com os protocolos. A amplificação de PCR de 18SrDNA foi realizada com o uso do DNA extraído como modelo, um conjunto de iniciadores (NS1 (5'-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3') (SEQ ID NO: 1) e NS8 (5'- TCCGCAGGTTCACCTACGGA-3') (SEQ ID NO: 2)), e GO Taq Green Master Mix (Promega) sob as condições descritas abaixo.
[0126]A reação de PCR foi realizada sob as condições que incluem: retenção a 95 °C durante 3 minutos; 30 ciclos de degeneração (95 °C, 1 minuto), anelamento (56 °C, 1 minuto) e alongamento (72 °C, 1 minuto); e retenção a 72 °C durante 5 minutos no final da reação. Uma biblioteca de clones foi construída para o DNA amplificado com o uso de pGEM-T Easy Vector Systems (Promega). O DNA de plasmídeo foi purificado a partir de Escherichia coli recombinante que tem um produto de amplificação de acordo com um procedimento comum, e a sequência de nucleotídeos de 18SrDNA foi determinada com o uso do recombinante como um modelo e dos iniciadores a seguir. A sequência de nucleotídeos de um fragmento de inserção foi decodificada com o uso do seguinte: NS1, NS2 (5'- GGCTGCTGGCACACGACTTGC-3') (SEQ ID NO: 3), NS3 (5'- GCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC-3') (SEQ ID NO: 4), NS4 (5'- CTTCCGTCAATTCCTTTAAG-3') (SEQ ID NO: 5), NS5 (5'- AACTTAAAGGAATTGACGGAAG-3') (SEQ ID NO: 6), NS6 (5'-GCATCA- CAGACCTGTTATTGCCTC-3') (SEQ ID NO: 7), NS7 (5'- AGGCAATAACAGGTCTGTGATGC-3') (SEQ ID NO: 8), NS8, FM4 (5'- GTTTTCCCAGTCACGAC-3') (SEQ ID NO: 9) e RRV (5'-CAGGAAACAGCTATGAC- 3') (SEQ ID NO: 10); e um analisador de DNA Applied Biosystems 3730xl (Applied Biosystems). Criação de uma árvore filogenética
[0127]A sequência de nucleotídeos de 18SrDNA determinada foi submetida à pesquisa de homologia por BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Bla-st.cgi) fornecido por NCBI e FASTA (http://www.genome.jp/tools/fasta/) fornecido por UVA. Com base na sequência de nucleotídeos de um tipo de cepa que mostra alta homologia, uma árvore filogenética foi criada com o uso de CLASTAL W e do software de criação de árvore filogenética (Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEG4.0)) por meio de um método de união de vizinho.
[0128]O crescimento de hifa foi induzido em meio BSM em pH 1 a 9. No caso de pH 1 ou 2, 2% (em peso por volume) de goma gelana foram usados para o teste. Nos outros casos, 2% de ágar foram usados para o teste. A cepa T9 foi inoculada em quatro pontos em cada meio de placa. Cada meio de placa foi deixado a 30 °C durante 1 semana. O nível de crescimento foi determinado mediante a medição do diâmetro de cada colônia. O valor médio dos diâmetros de quatro colônias foi calculado.
[0129]Um teste de especificidade de metabolismo de elemento de terras raras foi conduzido com o uso de, como elementos de teste além de Dy, cobalto (Co), estrôncio (Sr) e índio (In) classificados como metais raros e escândio (Sc), ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e európio (Eu) classificados como terras raras. O meio BSM, ao qual uma solução de cloreto foi adicionada para ajustar a concentração final de um elemento dissolvido para 100 mg/l, foi usado como um meio de teste para cada elemento. A cultura foi realizada mediante a inoculação de 0,5 ml de um solução de cultura de cepa T9 (dia 4 da pré-cultura) a um meio de teste a 30 °C, 120 rpm e pH 2,5. A amostragem (1 ml cada) foi conduzida de acordo com a necessidade. A concentração de uma amostra dissolvida foi determinada por meio de um método de análise de concentração de elemento descrito abaixo.
[0130]Observação de células bacterianas por meio de um microscópio eletrônico e análise elementar EDX
[0131]Após o teste de mineralização de Dy, uma solução de glutaraldeído a 25% foi adicionada às soluções de cultura de cepa T9 (1 ml cada), a fim de resultar em uma concentração final de 2%, seguido da reação a 4 °C durante 1 hora para fixação. As amostras foram adicionadas por gotejamento aos filtros de observação (Nano-Percolator, 4KA0122-00, JEOL), submetidas à sucção e lavadas nos filtros duas vezes com solução salina fisiológica a 0,9%, de modo que as amostras para a observação de microscópio eletrônico fossem preparadas. A observação foi conduzida com o uso de um microscópio eletrônico de mesa (TM3000: Hitachi High- Technologies Corporation). A análise elementar foi realizada com o uso de um espectrômetro de raios X por energia dispersiva (EDX) (Quantax70: Bruker AXS Microanalysis GmbH).
[0132]Um teste de mineralização de elemento de terras raras com o uso de uma solução de resíduo de modelo
[0133]Uma mistura líquida de uma solução de 100 mg/l de NdCl3 e uma solução de 100 mg/l de DyCl3 foi usada como uma solução de resíduo de modelo. Além disso, a cultura de agitação foi realizada a 30 °C e 120 rpm. Após a inoculação da cepa T9, a amostragem foi conduzida de acordo com a necessidade. A concentração de elemento de cada amostra obtida por meio de amostragem foi determinada por um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.).
[0134]A concentração de elemento foi determinada quantitativamente por meio do seguinte método. Cada solução estoque de amostra de medição foi diluída 1/10, 1/100 e 1/1.000 com água ultrapura e os elementos dissolvidos foram determinados quantitativamente com o uso de um espectroscópio de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) (iCAP6300DUO: Thermo Fisher Scientific K.K.). As curvas padrão foram criadas com o uso de soluções padrão (SPEX: XSTC-622, XSTC-1; Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: um reagente padrão de íon de ácido sulfúrico). A faixa de concentração foi determinada para ser entre 0,01 mg/l e 1,0 mg/l. As soluções de medição foram preparadas por meio de diluição em série na ordem descendente da concentração. Cada solução de medição foi ajustada para ter as mesmas propriedades de líquido. A medição foi repetida três vezes para cada amostra. O valor médio de valores com um desvio de 5% ou menos foi designado como um resultado de medição. (B) Resultados (1)riagem acerca de um microrganismo com capacidade para metabolizar Dy a partir de uma amostra ambiental
[0135]Com a finalidade de selecionar um microrganismo que tem capacidade de mineralização de Dy, a triagem foi conduzida com o uso, como um índice, de uma diminuição na quantidade de Dy dissolvido em meio.
[0136]A Figura 11 mostra alguns dos resultados do teste de mineralização de Dy de muitas amostras ambientais. No dia 7 da cultura, algumas das amostras ambientais mostraram uma diminuição na porcentagem de dissolução de Dy para aproximadamente 80% ou menos em dois locais (T2, T9) da mina abandonada A. No entanto, os resultados reproduzíveis não puderam ser obtidos para as amostras obtidas nos outros setenta locais. Portanto, a amostra ambiental T9 com uma diminuição significativa na concentração de Dy foi selecionada e os microrganismos foram isolados a partir da amostra ambiental (2) Isolamento de microrganismos de mineralização de Dy
[0137]Os microrganismos foram isolados com o uso de meio de placa a partir de amostras que foram confirmadas a realizarem constantemente a mineralização durante a cultura de enriquecimento.
[0138]Como resultado da diluição e inoculação da solução de cultura obtida após o teste de mineralização de Dy com o uso da amostra ambiental T9, uma colônia única em verde escuro (em preto na Figura 12) foi obtida (Figura 12). Essa colônia foi observada com uma ampliação de 1.000 vezes por meio de um microscópio óptico. Um microrganismo que tem uma forma bacilar com um diâmetro longo de aproximadamente 10 μm e um diâmetro curto de aproximadamente 2 μm foi observado (Figura 13). Em vista do exposto acima, uma célula única do microrganismo obtido poderia ser isolada. O microrganismo foi designado como "a cepa T9". (3) Característica de crescimento
[0139]O meio de placa BSM foi preparado mediante a alteração variada do pH para examinar o crescimento da cepa T9. Como resultado, o crescimento favorável foi observado em pH 2 a 4 (Figura 14). (4) Teste biológico molecular e identificação com base na taxonomia sistemática
[0140]Com a finalidade de identificar a cepa bacteriana T9 separada com base na taxonomia, 18S rDNA foi analisado. A sequência de nucleotídeos 18S rDNA do DNA genômico obtido foi analisada, seguido da pesquisa de homologia por BLAST e FASTA. Como resultado, a cepa mostrou alta homologia com a família Teratosphaeriaceae. Em particular, a sequência de 18S rDNA foi 99,8% de identidade com a sequência 18SrDNA de clone eucarioto não cultivado RT3n2. Com base nos resultados, a cepa T9 foi designada como Teratosphaeriaceae sp. T9. A Figura 15 mostra uma árvore filogenética de Teratosphaeriaceae sp. T9 obtida pelo método de união de vizinhos.
[0141]A família Teratosphaeriaceae é classificada como uma família na ordem Capnodiales na classe Dothideomycetes. Muitas espécies inovadoras da família Teratosphaeriaceae têm sido encontradas a partir de amostras ambientais depois de 2.000. A maioria das cepas bacterianas classificadas na família Teratosphaeriaceae foi separada a partir de ambientes de umidade extremamente baixa, tal como deserto, arenito e rocha. A separação a partir de tais ambientes de baixa umidade é consistente com o fato de que a cepa T9 foi separada a partir das amostras ambientais derivadas de mina. Além disso, a cepa T9 se desenvolve sob condições fortemente ácidas (pH 2,5). É fato conhecido, ainda, que algumas cepas da família Teratosphaeriacea mostram propriedades acidofílicas (pH 2 a 5). Entretanto, não há relato sobre o envolvimento da família Teratosphaeriaceae no metabolismo de elementos de terras raras, tais como Dy. Dessa forma, a aquisição de Teratosphaeriaceae sp. T9 que tem capacidade de metabolização de Dy é uma descoberta inovadora. No futuro, seria possível determinar uma espécie específica da cepa T9 mediante o exame de características morfológicas da mesma. Conforme descrito acima, Teratosphaeriaceae sp. T9 inovador com capacidade para a mineralização de elementos de terras raras solúveis em água de uma maneira específica foi isolado com sucesso. (5) Um teste de mineralização de Dy
[0142]Com a finalidade de examinar se a cepa T9 isolada por si mesma causa ou não alterações na dissolução de Dy, um teste de mineralização de Dy foi conduzido. Como resultado, descobriu-se que o Dy dissolvido tem diminuído em aproximadamente 50% no dia 3 da cultura, a concentração de Dy foi mantida no nível substancialmente igual até o dia 7 da cultura (Figura 16). Em um sistema em que a cepa T9 não tinha sido inoculada, uma diminuição em Dy não foi observada. Com base nos resultados, foi considerado que Dy dissolvido em meio se torna insolúvel (mineralização) sob determinada influência da cepa T9, o qual resulta em uma diminuição em Dy em um sobrenadante de solução de cultura. (6) Um teste de mineralização de elemento de terras raras
[0143]Com a finalidade de examinar se a cepa T9 mineraliza ou não elementos de terras raras além de Dy, um teste de mineralização foi conduzido com o uso de vários tipos de soluções de elemento de terras raras.
[0144]A Figura 17 mostra os resultados do teste de especificidade de mineralização da cepa T9 no dia 3 da cultura. O crescimento de célula bacteriana não foi observado até no dia 7 da cultura para escândio (Sc) e índio (In) que pertencem ao grupo de elemento de terras raras entre os nove elementos diferentes submetidos ao teste. Isso sugeriu que o escândio (Sc) e índio (In) inibem o crescimento da cepa T9. Em adição ao Dy, uma diminuição na concentração de um elemento dissolvido em meio foi confirmada para os seguintes quatro elementos classificados como elementos de terras raras: ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e európio (Eu). Uma diminuição na porcentagem de dissolução em aproximadamente 50% foi confirmada para os cinco elementos diferentes que incluem Dy. No entanto, nos caso de estrôncio (Sr) e cobalto (Co), uma diminuição na porcentagem de dissolução não foi confirmada, embora o crescimento de célula bacteriana fosse confirmado. Dessa forma, o estrôncio (Sr) e cobalto (Co) são considerados desprovidos da capacidade de metabolização.
[0145]Os resultados acima sugeriram que a cepa T9 tem capacidade para a mineralização de Y e pelo menos quatro tipos de lantanoides (Pr, Nd, Eu e Dy) de uma maneira específica. (7) Observação de microscópio eletrônico e análise elementar EDX de superfícies de célula bacteriana
[0146]Com a finalidade de examinar qual reação é induzida pela cepa T9 para reduzir o Dy dissolvido em uma solução de cultura, uma solução de cultura obtida no dia 3 do teste de mineralização de Dy foi observada por meio de um microscópio eletrônico. A Figura 18 mostra uma imagem de observação em uma ampliação de 3.000 vezes (Figura 18). Conforme no caso de observação microscópica óptica, as células bacterianas da cepa T9 na forma bacilar com um diâmetro longo de aproximadamente 10 μm e um diâmetro curto de aproximadamente 2 μm foram observadas. Descobriu-se que algumas células bacterianas têm um formato de decantador de saquê. Além disso, um sólido que tem um formato de fruta de romã, o qual não foi composto de células bacterianas, foi observado em um local em que um agregado de células bacterianas foi observado.
[0147]A análise de ponto EDX foi conduzida sobre a superfície de observação (Figura 18). Os pontos de análise foram os três pontos a seguir: ponto A sobre o sólido do agregado de células bacterianas, ponto B sobre a superfície de célula bacteriana e um ponto no fundo de uma superfície do filtro para fixação. Como resultado, descobriu-se que o Dy estava obviamente presente no ponto A e ponto B (tabela 8). Além disso, a concentração de Dy no ponto A, em que o sólido do agregado de células bacterianas foi analisado, foi detectada em um nível maior do que aquela no ponto B sobre a superfície de célula bacteriana. A razão de concentração atômica entre Dy e fósforo foi calculada para o ponto A e o ponto B em que Dy estava presente. A razão foi de 1:1 em ambos os pontos. Então, com a finalidade de examinar a relação entre Dy e fósforo, o mapeamento elementar foi conduzido (Figura 19). Consequentemente, descobriu-se que o Dy (azul) foi insolubilizado, aderido de maneira irregular e concentrado sobre a superfície de célula bacteriana da cepa T9. Adicionalmente, a presença concentrada de fósforo (amarelo) também foi descoberta no local em que Dy estava presente. No entanto, o oxigênio (verde) foi amplamente distribuído independentemente da presença de células bacterianas Observe que Dy (azul), oxigênio (verde) e fósforo (amarelo) aparece em branco na Figura 19. Tabela 8
[0148]Tabela 8: Concentrações de massa de elementos sobre a superfície celular bacteriana da cepa T9
[0149]Os resultados acima sugeriram que a cepa T9 faz com que o Dy solúvel seja solidificado (mineralização) e concentrado em células bacterianas através de algum tipo de mecanismo de metabolismo, a fim de reduzir o Dy dissolvido, e o fósforo provavelmente está envolvido no metabolismo.
[0150](8) Influência de ácido fosfórico sobre a mineralização de Dy causada pela cepa T9
[0151]Os resultados da análise elementar EDX da superfície de célula bacteriana sugeriu que o fósforo está fortemente relacionado ao enriquecimento de Dy causado pela cepa T9. Portanto, com a finalidade de examinar a influência de fósforo, um teste de mineralização de Dy foi conduzido com a adição de ácido fosfórico ao meio BSM, a fim de resultar em uma concentração final de 0,7 mM (Figura 20). Como resultado, descobriu-se que a concentração de Dy em um sobrenadante do meio diminuiu em 90% ou mais dentro de um dia durante a cultura com a adição de ácido fosfórico. Em vista disso, foi considerado que a insolubilização de Dy e fósforo não é causada pela adesão natural, ou similares; no entanto, a cepa T9 causa a mineralização de Dy mediante o uso de ácido fosfórico.
[0152]Uma vez que foi sugerido que o ácido fosfórico está fortemente relacionado à mineralização de Dy, um teste de mineralização de Dy foi conduzido com a adição de ácido fosfórico, a fim de resultar em concentrações finais diferentes de 97 mg/l, 130 mg/l e 200 mg/l. A Figura 21 mostra os resultados obtidos no dia 1 da cultura. Os resultados mostram que a concentração de Dy em um sobrenadante do meio diminuiu em proporção à concentração de ácido fosfórico adicionado. Consequentemente, foi sugerido que a capacidade de mineralização de Dy da cepa T9 é aprimorada sob a presença de ácido fosfórico. (9) Um teste de mineralização de elemento de terras raras com o uso de uma solução de resíduo de modelo
[0153]Dado que um objeto a ser reciclado estaria relacionado a um ímã de Nd, uma solução de ímã de Nd de modelo foi preparada mediante a mistura de componentes principais da mesma e, então, um teste de mineralização foi conduzido. A Figura 22 mostra os resultados do teste de mineralização obtidos no dia 3 da cultura. Para uma mistura líquida que contém dois elementos (Dy e Nd), uma diminuição na concentração dissolvida de cada elemento foi confirmada. A taxa de diminuição de Dy foi de cerca de 20% e aquela de Nd foi de cerca de 30%. As quantidades de Dy e Nd que coexistem na mistura líquida diminuíram para níveis substancialmente constantes. Dessa forma, não é considerado que a mineralização de qualquer um dos elementos iria prosseguir de maneira preferencial.
[0154]Com base nos resultados acima, a cepa T9 do microrganismo que tem capacidade de metabolização de Dy e especialmente capacidade de mineralização foi isolada a partir da amostra ambiental de mina abandonada A. A cepa T9 foi designada como Teratosphaeriacea sp. T9 como consequência da análise biológica molecular. A cepa foi cultivada em meio contendo Dy. Como resultado da observação de microscópio eletrônico e análise elementar EDX, descobriu-se que o Dy e P foram solidificados e concentrados nos mesmos locais em células bacterianas. Adicionalmente, a mineralização de Dy foi aprimorada com a adição de ácido fosfórico ao meio. Os resultados acima mostraram que a cepa T9 de microrganismo de mineralização de Dy obtida nesse estudo estaria muito propensa a causar a concentração de Dy com alta eficiência.
[0155]Além disso, como resultado da análise de mineralização de Dy da cepa T9, descobriu-se que a cepa T9 fazem com que as concentrações dissolvidas de Y e alguns lantanoides (Pr, Nd e Eu) diminuam para aproximadamente 50%. Além disso, a taxa de diminuição de elementos dissolvidos na mistura líquida que contém Dy e Nd foi de aproximadamente 20% a 30%, indicando que ambos os elementos são mineralizados. Descobriu-se que a cepa T9 obtida consiste em um microrganismo de mineralização de elemento de terras raras com capacidade para permitir que os elementos de terras raras, tais como Dy, sejam concentrados em células bacterianas de uma maneira específica.
[0156]Exemplo 3: Um experimento de lixiviação com o uso da cepa S20-1 (no. de acesso NITE BP-01592)
[0157]A seguir estão as condições experimentais: TSB (3 g/l): 50 ml; pó de enxofre: 0,5 g; pH inicial: 3,0 (ajustado com ácido sulfúrico); resíduo contendo elemento de terras raras (REE): 0,5 g; e inoculação de 1% de microrganismos
[0158]Os microrganismos de controle usados no experimento foram o grupo bacteriano S20, Acidithiobacillus ferooxidans ATCC19859 e Acidithiobacillus thiooxidans ATCC19377.
[0159]A Figura 23 mostra os resultados. Os resultados mostrados na Figura 23 revelaram que até a cepa S20-1 sozinha pode lixiviar os elementos a partir do resíduo. Observe que a porcentagem de lixiviação obtida quando o grupo bacteriano S20 foi usado foi maior do que aquela obtida quando a cepa S20-1 sozinha foi usado. Exemplo 4: Solidificação causada pela cepa T9
[0160]Uma vez que o disprósio (Dy) dissolvido foi acumulado e solidificado em células bacterianas da cepa T9, o disprósio (Dy) foi recuperado mediante a coleta de células bacterianas. A Figura 24 mostra os resultados da análise SEM- EDX da cepa T9. Na Figura 24, a imagem superior é uma imagem microscópica eletrônica (BSE) da cepa T9 obtida após a redução da concentração dissolvida de Dy em meio, a imagem que mostra o mapeamento elementar de Dy (vermelho) (A). Observe que o mapeamento elementar de Dy (vermelho) aparece em branco na imagem inferior (Dy) (A). A Figura 24 também mostra os resultados da análise de ponto EDX obtidos no ponto de medição (i) sobre a superfície de célula bacteriana e no ponto de fundo (ii) (B).
[0161]Conforme é compreendido a partir dos resultados obtidos no Exemplo 2, quando uma solução de disprósio (Dy) de 100 mg/l foi adicionada, descobriu-se que aproximadamente 50% de Dy permaneceu no sobrenadante. Isto significa que o disprósio (Dy) em uma quantidade que corresponde a 50 mg/l pode ser recuperado na forma sólida.
Claims (10)
1. Método para a lixiviação de um elemento de terra rara a partir de um mineral contendo elemento de terra rara ou produto residual contendo elemento de terra rara CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de tratar o mineral contendo elemento de terra rara ou produto residual contendo elemento de terra rara com um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592 ou uma mistura de microrganismos compreendendo um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592, em que o elemento de terra rara é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em escândio (Sc), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy).
2. Método para a recuperação de um elemento de terra rara a partir de um mineral contendo elemento de terra rara ou produto residual contendo elemento de terra rara CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: tratar o mineral contendo elemento de terra rara ou produto residual contendo elemento de terra rara com um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592 ou uma mistura de microrganismos compreendendo um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592, e recuperar o elemento de terra rara lixiviado na etapa acima, em que o elemento de terra rara é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em escândio (Sc), praseodímio (Pr), neodímio (Nd) e disprósio (Dy).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de terra rara é recuperado mediante a recuperação de um precipitado gerado por meio da adição de bicarbonato de amônio ou água de amônia a um extrato obtido na etapa de tratar o mineral contendo elemento de terra rara ou resíduo contendo elemento de terra rara com o microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592 ou uma mistura de microrganismos compreendendo um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592.
4. Método para a solidificação de um elemento de terra rara CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de cultivar um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01593 em uma solução que contém elementos de terra rara, em que o elemento de terra rara é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de terra rara é disprósio (Dy).
6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01593 é cultivado na solução que contém elementos de terra rara sob a presença de ácido fosfórico.
7. Método para a recuperação de um elemento de terra rara em uma solução CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: solidificar um elemento de terra rara por meio da cultura de um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01593 em uma solução que contém elementos de terra rara; e recuperar o elemento de terra rara solidificado na etapa acima, em que o elemento de terra rara é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu) e disprósio (Dy).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de terra rara é disprósio (Dy).
9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01593 é cultivado na solução que contém elementos de terra rara sob a presença de ácido fosfórico.
10. Método para a recuperação de um elemento de terra rara a partir de um mineral contendo elemento de terra rara ou produto residual contendo elemento de terra rara CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: tratar o mineral contendo elemento de terra rara ou produto residual contendo elemento de terra rara com um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592 ou uma mistura de microrganismos compreendendo um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01592; e solidificar o elemento de terra rara por meio da cultura de um microrganismo que tem no de acesso NITE BP-01593 em uma solução que contém o elemento de terra rara lixiviado na etapa acima, em que o elemento de terra rara é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em ítrio (Y), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), európio (Eu), disprósio (Dy) e escândio (Sc).
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013-096423 | 2013-05-01 | ||
| JP2013-096422 | 2013-05-01 | ||
| JP2013096422 | 2013-05-01 | ||
| JP2013096423 | 2013-05-01 | ||
| JP2013148343 | 2013-07-17 | ||
| JP2013-148343 | 2013-07-17 | ||
| JP2013-148344 | 2013-07-17 | ||
| JP2013148344 | 2013-07-17 | ||
| PCT/JP2014/061818 WO2014178360A1 (ja) | 2013-05-01 | 2014-04-28 | 希土類元素を溶出させる能力を有する微生物、希土類元素の溶出方法、希土類元素を固化する能力を有する微生物及び希土類元素の固化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112015027630A2 BR112015027630A2 (pt) | 2017-10-24 |
| BR112015027630B1 true BR112015027630B1 (pt) | 2023-02-23 |
Family
ID=51843487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112015027630-0A BR112015027630B1 (pt) | 2013-05-01 | 2014-04-28 | Métodos para lixiviação, recuperação ou solidificação de um elemento de terra rara |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6278475B2 (pt) |
| BR (1) | BR112015027630B1 (pt) |
| CA (1) | CA2911097C (pt) |
| WO (1) | WO2014178360A1 (pt) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6793402B2 (ja) * | 2015-04-24 | 2020-12-02 | 学校法人 芝浦工業大学 | 希土類元素の回収方法 |
| JP6488907B2 (ja) * | 2015-06-19 | 2019-03-27 | 日産自動車株式会社 | 微生物を用いた希土類元素の回収方法 |
| CN105886425B (zh) * | 2016-03-09 | 2019-04-12 | 中国地质科学院矿产综合利用研究所 | 一种芽孢杆菌及利用其从含钪矿物中生物浸出钪的方法 |
| CN113621803B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-11-04 | 中山大学 | 一种利用生物浸出分离离子型稀土尾矿中镧和钕的方法 |
| CN114669585B (zh) * | 2022-03-14 | 2023-11-10 | 昆明理工大学 | 一种硅酸盐物料风化成土及资源化利用的方法 |
| CN115478182B (zh) * | 2022-10-11 | 2023-06-20 | 广西华锡集团股份有限公司 | 一种离子型稀土浸出剂的制备方法 |
-
2014
- 2014-04-28 BR BR112015027630-0A patent/BR112015027630B1/pt active IP Right Grant
- 2014-04-28 JP JP2015514839A patent/JP6278475B2/ja active Active
- 2014-04-28 WO PCT/JP2014/061818 patent/WO2014178360A1/ja active Application Filing
- 2014-04-28 CA CA2911097A patent/CA2911097C/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014178360A1 (ja) | 2014-11-06 |
| JPWO2014178360A1 (ja) | 2017-02-23 |
| JP6278475B2 (ja) | 2018-02-14 |
| CA2911097A1 (en) | 2014-11-06 |
| CA2911097C (en) | 2021-11-23 |
| BR112015027630A2 (pt) | 2017-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rasoulnia et al. | A critical review of bioleaching of rare earth elements: The mechanisms and effect of process parameters | |
| Reed et al. | Bioleaching of rare earth elements from waste phosphors and cracking catalysts | |
| BR112015027630B1 (pt) | Métodos para lixiviação, recuperação ou solidificação de um elemento de terra rara | |
| Horiike et al. | A new fungal isolate, Penidiella sp. strain T9, accumulates the rare earth element dysprosium | |
| EP3008219B1 (en) | Process of isolating rare earth element scandium | |
| Brandl et al. | Microbial mobilization of rare earth elements (REE) from mineral solids: a mini review | |
| Watling et al. | Bioleaching of a low-grade copper ore, linking leach chemistry and microbiology | |
| Muravyov et al. | Leaching of rare earth elements from coal ashes using acidophilic chemolithotrophic microbial communities | |
| Mowafy | Biological leaching of rare earth elements | |
| CN111304096B (zh) | 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 | |
| PT2271781E (pt) | Exploração mineira ecológica: processo de biolixiviação sem cianeto e biossorção de metais preciosos | |
| Jia et al. | Linking leach chemistry and microbiology of low-grade copper ore bioleaching at different temperatures | |
| Zhang et al. | Efficient dealkalization of red mud and recovery of valuable metals by a sulfur-oxidizing bacterium | |
| Naykodi et al. | Alkaliphiles for comprehensive utilization of red mud (bauxite residue)—an alkaline waste from the alumina refinery | |
| EP2940122B1 (en) | Caco3 dissolving bacterial strains and fungus | |
| Cui et al. | Contact-bioleaching mechanism of Ni and Co from sulfide concentrate at neutral pH by heterotrophic bacteria | |
| Wu et al. | Effect of ultraviolet mutagenesis on heterotrophic strain mutation and bioleaching of low grade copper ore | |
| Remonsellez et al. | Monitoring of microbial community inhabiting a low-grade copper sulphide ore by quantitative real-time PCR analysis of 16S rRNA genes | |
| JP2017006098A (ja) | 希土類元素を溶出させる能力を有する微生物及び希土類元素の溶出方法 | |
| JP2017006099A (ja) | 希土類元素を溶出させる能力を有する微生物及び希土類元素の溶出方法 | |
| WO2017002962A1 (ja) | 放射性核種を固化する能力を有する好塩菌 | |
| Sachan | Enhanced bioweathering of coal for rare earth element extraction and concentration | |
| US20230399717A1 (en) | Process | |
| CN112625922B (zh) | 一株尖孢镰刀菌及其应用 | |
| Mammadov | Dephosphorization of iron ore through bioleaching |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B06A | Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 28/04/2014, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |