JP7182795B2 - 金属回収プロセス - Google Patents

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Description

本発明は水溶液または固体原料、例えば鉱石および廃棄物から金属を回収するプロセスに関する。特に、バイオ精錬技術がプロセス中で利用される。
世界中には、水溶液や固体物質を含む、微量金属を含有する物質が豊富にある。しかし、非金属マトリックスと比較して金属成分が相対的に少ないため、効率的で環境的に安全な方法でこれらの金属を回収することは極めて困難である。例えば、水性液体廃棄物の流れから有毒な金属イオンを除去することは、広範囲の産業にとって重要な課題である。
同様に、バージンメタルの採掘および精製のための鉱石品位が低下するにつれて、供給源、例えば低品位の鉱石、精錬の尾鉱および電子廃棄物から金属を得ることへの関心が高まっている。しかし、これらの原料から金属を回収することは、経済的に法外なことが多い。あらゆる回収プロセスの実行可能性に影響を与える要因は、原料の金属濃度（および、したがって処理に必要な原料の量）、取扱いにくい物質の存在、および発生する廃液の体積である。したがって、これらの問題のうちの少なくともいくつかを軽減し、それによって低品位原料または難分解性原料からの金属の回収の経済性を改善することを目的とする代替解決策の余地がある。
金属を精製する伝統的な技術は乾式精錬および湿式精錬を含む。乾式精錬では、原料を高温で（典型的には好適な還元剤および／または触媒の存在下で）精錬する。これは重要なエネルギー投入（および関連する放出物）を必要とし、したがって原料において実用的な最小金属濃度が必要とされる。湿式精錬では、原料は、所望の金属を（具体的にまたは他の方法で）イオン性または錯体化した可溶性形態に浸出する浸出液で処理される。次の工程（例えば電解採取）は、溶液から目的金属を回収するために必要である。浸出のための温度および圧力要件に応じて、この方法は、乾式精錬と比較してより低い品位の原料を処理することを可能にすることができる。腐食性（例えば、酸性）または有毒（例えば、シアン化物）の溶液の使用、原料処理中のあらゆる溶液成分の消費、および廃水を好適に処理をすること、の可能性について考慮する必要である。乾式精錬および湿式精錬技術は相互に排他的ではなく、特定の金属を精製するために複数の工程にわたって順次使用されてもよい。
金を含有する鉱石からの金の回収は、いくつかの問題を有する湿式精錬方法の典型的な例である。金の含有量の多い資源を回収するのがより容易であるため、大規模な採掘によって枯渇し、金含有鉱石中の金の量は百年以上にわたって減少している。つまり、湿式精錬技術は大量の岩石から微量の金を回収するのに用いられてきた。シアン化物系浸出液は長年にわたってうまく使用されてきたが、毒性の問題と特定の種類の鉱石の処理に伴う課題を抱えている。
廃電子機器、例えば、コンピュータ、携帯電話、ノートパソコン、およびＬＣＤディスプレイのプリント回路基板も、大量の（金を含む）貴金属を含有する。乾式精錬および湿式精錬方法を用いて電子廃棄物から金を回収することに多くの努力が払われてきたが、持続可能な成功をまだ収めていない。
バイオ精錬は、周囲状態下で微生物を用いて原料から金属を露出、浸出、結合および／または回収するより最近の方法である（Ｚｈｕａｎｇら、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｏｐｉｎｉｏｎ ｉｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３３，ページ３２７－３３５（２０１５））。微生物を用いることにより、原料の最低必要品位を更に低下させる、または乾式精錬および／または湿式精錬プロセスでは取扱いにくい原料をより経済的に処理できる。しかし、一般的なトレードオフは反応時間であり、バイオ精錬では、多くの場合、原料から金属を回収するのに数週間から数年かかることがある（例えば、硫黄還元細菌を用いる耐火性銅鉱石のバイオ酸化）。
本発明の一目的は、伝統的な乾式精錬および湿式精錬法を補完または置換するバイオ精錬技術を用いて金属を回収する方法を提供することである。これによりが、現在無視されている低品位の金属もしくは金属の廃水流から価値を獲得すること、またはこの点に関して世間に有用な選択を少なくとも提供すること、につながることが望まれる。
本発明は当該技術分野における要求に応えるものである。本発明は、金属イオンを含有する水溶液、または金属を含有する固体原料から金属を回収する方法を提供する。
第１の態様では、本発明は、目的金属を含有する貴水溶液から目的金属を回収する方法を提供し、方法は、
（ａ） 目的金属の少なくとも一部が微生物に生物吸着するように、微生物を貴水溶液と接触させることを含むバイオソープション工程であって、微生物は金属を含み、貴水溶液は貧液になる、バイオソープション工程と、
（ｂ） 貧液から金属を含む微生物を実質的に分離することを含む、分離する工程と、
（ｃ） 金属を含む微生物から目的金属の回収を含む回収工程と、を含む。
好ましくは、貴水溶液は、１０００ｐｐｍを超える、または５００ｐｐｍを超える、または２００ｐｐｍを超える、または１００ｐｐｍを超える、または５０ｐｐｍを超える、または２０ｐｐｍを超える、または１０ｐｐｍを超える、または５ｐｐｍを超える、または１ｐｐｍを超える目的金属を含有する。
好ましくは、貴水溶液は、約０．１ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約０．５ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約１ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。
好ましくは、貧液は、０．１ｐｐｍ未満、または１ｐｐｍ未満、または２ｐｐｍ未満、または５ｐｐｍ未満、または１０ｐｐｍ未満、または２０ｐｐｍ未満、または５０ｐｐｍ未満、または１００ｐｐｍ未満の目的金属を含有する。好ましくは、貧液は、約０．００１～１００ｐｐｍ、または約０．００１～５０ｐｐｍ、または約０．００１～５０ｐｐｍ、または約０．０１～５０ｐｐｍの目的金属を含有する。
好ましくは、貴水溶液は、貧液よりも少なくとも１０倍多い目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、貧液よりも少なくとも２０倍、または少なくとも４０倍、または少なくとも４５倍、または少なくとも５０倍多い目的金属を含有する。
好ましくは、金属を含む微生物は、１００ｐｐｍを超える、または２００ｐｐｍを超える、または５００ｐｐｍを超える、または１０００ｐｐｍを超える、または３０，００ｐｐｍを超える目的金属を含む。
好ましくは、貴水溶液から微生物への目的金属の濃縮係数は、５より大きい、または１０より大きい、または２０より大きい、または５０より大きい、または１００より大きい、または９００より大きい。
好ましくは、バイオソープション工程において、微生物は約０．５～４８時間、貴水溶液と接触している。好ましくは、約０．５～２４時間、または約０．５～１２時間、または約０．５～４時間、または約１～３時間である。
特定の実施形態では、目的金属は金である。
好ましくは、バイオソープション工程は周囲温度、例えば約１５～３０℃で行われる。
好ましくは、微生物は藻類または細菌である。好ましくは、微生物はグラム陰性菌またはグラム陽性菌である。好ましくは、微生物は、シュードモナス属、大腸菌属、バチルス属、デススルホビブリオ属、プレクトネマ属、クプリアヴィドゥス属、クロストリジウム属またはデルフチア属のものである。
好ましくは、微生物は、目的金属が生理学的に妥当な量で見出される環境から選択される。
好ましくは、目的金属が金である場合、微生物は、クプリアヴィドゥス・メタリドゥランス、デルフチア・アシドボランス、緑膿菌、プチダ、デスルホビブリオ・デスルフリカンス、枯草菌、またはラン藻から選択される。
好ましくは、目的金属が金である場合、微生物は金が生理学的に妥当な濃度で見出される環境から選択される。好ましくは、微生物は、クプリアヴィドゥス・メタリドゥランスまたはデルフチア・アシドボランスから選択される。
特定の実施形態では、分離工程は、
貧液から金属を含む微生物の重力分離、および貧液の除去、
遠心分離および貧液の除去、
貧液から金属を含む微生物の濾過、のうちの少なくとも１つを含む。
特定の実施形態では、分離工程は、貧液から金属を含む微生物の重力分離を含み、貧液の少なくとも５０％が除去される。
好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が除去される。
特定の実施形態では、分離工程は遠心分離によって金属を含む微生物を分離することを含み、遠心分離中に貧液の少なくとも５０％が金属を含む微生物から除去される。好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が遠心分離の間に除去される。
特定の実施形態では、分離工程は濾過によって金属を含む微生物を分離することを含み、濾過中に貧液の少なくとも５０％が金属を含む微生物から除去される。好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が濾過中に除去される。
特定の実施形態では、分離工程は微生物を乾燥させることを含む。
特定の実施形態では、回収工程は、金属を含む微生物を、微生物が目的金属を実質的に脱着を引き起こす状態と接触させることを含む。
好ましくは、状態は、目的金属の脱着を引き起こす化合物を含有する溶液である。好ましくは、溶液は、システイン、またはチオ硫酸塩、またはチオ尿素のうちの１つまたは複数を含有する。追加的または代替的に、この状態は、（金属またはイオン形態で）目的金属の脱着を引き起こす。一例として、状態は、５未満のｐＨ、または４未満のｐＨ、または３未満のｐＨ、または２未満のｐＨであってもよい。あるいは、状態は、ｐＨ１～５、またはｐＨ２～５、または２～４であってもよい。更なる例として、状態は、８を超えるｐＨ、または９を超えるｐＨ、または１０を超えるｐＨ、または１１を超えるｐＨ、または１２を超えるｐＨであってもよい。あるいは、ｐＨ８～１３、またはｐＨ９～１３、または１０～１３であってもよい。追加的または代替的に、状態は、目的金属の脱着に好適な酸化還元電位であってもよい。あるいは、回収工程は、目的金属を脱着させるために金属を含む微生物の燃焼または化学的溶解を含む。
特定の実施形態では、貴液は、目的金属に加えて少なくとも１つの別の金属を含む。好ましくは、微生物は、バイオソープション工程において、別の金属よりも優先的に目的金属を生物吸着し、分離工程において、別の金属は貧液中に残る。好ましくは、微生物は、微生物中の目的金属の別の金属に対する質量比が、貴液中の質量比と比較した場合少なくとも２倍増加するように、バイオソープション工程において別の金属よりも優先的に目的金属を生物吸着する。好ましくは質量比は、少なくとも３倍、または少なくとも５倍、または少なくとも８倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも２０倍、または少なくとも５０倍、または少なくとも１００倍、または少なくとも２００倍大きくなる。好ましくは、目的金属は金である。好ましくは、別の金属は銅およびニッケルのうちの１つまたは複数から選択される。
第２の態様では、本発明は、目的金属を回収する方法を提供し、方法は、
（ａ） 目的金属イオンを含有する貴水溶液を形成するために、浸出液で固体原料物質から目的金属を溶解させることを含む溶解工程と、
（ｂ） 目的金属イオンの少なくとも一部が微生物に生物吸着するように、微生物を貴水溶液と接触させることを含むバイオソープション工程であって、微生物が金属を含み、貴水溶液は貧液になる、バイオソープション工程と、
（ｃ） 金属を含む微生物を貧液から実質的に分離することを含む分離工程と、
（ｄ） 金属を含む微生物から目的金属の回収を含む回収工程と、を含む。
好ましくは貴水溶液は、１０００ｐｐｍを超える、または５００ｐｐｍを超える、または２００ｐｐｍを超える、または１００ｐｐｍを超える、または５０ｐｐｍを超える、または２０ｐｐｍを超える、または１０ｐｐｍを超える、または５ｐｐｍを超える、または１ｐｐｍを超える目的金属を含有する。
好ましくは、貴水溶液は、約０．１ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約０．５ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約１ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。
好ましくは、貧液は、０．１ｐｐｍ未満、または１ｐｐｍ未満、または２ｐｐｍ未満、または５ｐｐｍ未満、または１０ｐｐｍ未満、または２０ｐｐｍ未満、または５０ｐｐｍ未満、または１００ｐｐｍ未満の目的金属を含有する。好ましくは、貧液は、約０．００１～１００ｐｐｍ、または約０．００１～５０ｐｐｍ、または約０．００１～５０ｐｐｍ、または約０．０１～５０ｐｐｍの目的金属を含有する。
好ましくは、貴水溶液は、貧液よりも少なくとも１０倍多い目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、貧液よりも少なくとも２０倍、または少なくとも４０倍、または少なくとも４５倍、または少なくとも５０倍多い目的金属を含有する。
好ましくは、金属を含む微生物は、１００ｐｐｍを超える、または２００ｐｐｍを超える、または５００ｐｐｍを超える、または１０００ｐｐｍを超える、または３０，０００ｐｐｍを超える目的金属を含む。
好ましくは、貴水溶液から微生物への目的金属の濃縮係数は、５より大きい、または１０より大きい、または２０より大きい、または５０より大きい、または１００より大きい、または９００より大きい。
好ましくは、バイオソープション工程において、微生物は約０．５～４８時間、貴水溶液と接触している。好ましくは、約０．５～２４時間、または約０．５～１２時間、または約０．５～４時間、または約１～３時間である。
特定の実施形態では、目的金属は金である。
特定の実施形態では、固体原料物質は、５％未満、または１％未満、または０．１％未満、または０．０１％未満、または０．００１％未満、または０．０００１％未満の目的金属を含む固体物質を含む。特定の実施形態では、固体原料物質は、鉱石、尾鉱、または工業プロセスからの廃棄物、例えば採鉱、砂、粘土、廃棄物、例えば電子廃棄物、のうちの任意の１つまたは複数である。
特定の実施形態では、溶解工程およびバイオソープション工程は同じ容器内で行うことができる。
目的金属が金である特定の実施形態では、好ましくは固体原料物質は、電子廃棄物、または金含有鉱石、または金含有砂、または金含有粘土である。
特定の実施形態では、貴液は、目的金属に加えて少なくとも１つの別の金属を含む。好ましくは、微生物は、バイオソープション工程において、別の金属よりも優先的に目的金属を生物吸着し、分離工程において、別の金属は貧液中に残る。好ましくは、微生物は、微生物中の目的金属の別の金属に対する質量比が、貴液中の質量比と比較した場合少なくとも２倍増加するように、バイオソープション工程において別の金属よりも優先的に目的金属を生物吸着する。好ましくは質量比は、少なくとも３倍、または少なくとも５倍、または少なくとも８倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも２０倍、または少なくとも５０倍、または少なくとも１００倍、または少なくとも２００倍大きくなる。好ましくは、目的金属は金である。好ましくは、別の金属は銅およびニッケルのうちの１つまたは複数から選択される。
特定の実施形態では、浸出液はチオ尿素系溶液、またはチオ硫酸塩系溶液、またはチオシアネート系溶液、またはシアン化物系溶液、またはハロゲン系溶液、または王水系溶液である。
特定の実施形態では、分離工程は、
貧液から金属を含む微生物の重力分離、貧液の除去、
遠心分離および貧液の除去、
貧液から金属を含む微生物の濾過、のうちの少なくとも１つを含む。
特定の実施形態では、分離工程は、貧液から金属を含む微生物の重力分離を含み、貧液の少なくとも５０％が除去される。
好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が除去される。
特定の実施形態では、分離工程は遠心分離によって金属を含む微生物を分離することを含み、遠心分離中に貧液の少なくとも５０％が金属を含む微生物から除去される。好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が遠心分離中に除去される。
別の実施形態では、分離工程は濾過によって金属を含む微生物を分離することを含み、濾過中に貧液の少なくとも５０％が金属を含む微生物から除去される。好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が濾過中に除去される。
特定の実施形態では、分離工程は微生物を乾燥させることを含む。
金属を含む微生物を貧液および残りの固体原料物質から分離するために追加の分離工程を必要とする場合がある。
特定の実施形態では、回収工程は、金属を含む微生物を、微生物が目的金属を実質的に脱着を引き起こす状態と接触させることを含む。
好ましくは、状態は、目的金属の脱着を引き起こす化合物を含有する溶液である。好ましくは、溶液は、システイン、またはチオ硫酸塩、またはチオ尿素のうちの１つまたは複数を含有する。追加的または代替的に、状態は、（金属またはイオン形態で）目的金属の脱着を引き起こす。一例として、状態は、５未満のｐＨ、または４未満のｐＨ、または３未満のｐＨ、または２未満のｐＨであってもよい。あるいは、状態は、ｐＨ１～５、またはｐＨ２～５、または２～４であってもよい。更なる例として、状態は、８を超えるｐＨ、または９を超えるｐＨ、または１０を超えるｐＨ、または１１を超えるｐＨ、または１２を超えるｐＨであってもよい。あるいは、ｐＨ８～１３、またはｐＨ９～１３、または１０～１３であってもよい。追加的または代替的に、状態は、目的金属の脱着に好適な酸化還元電位であってもよい。
あるいは、回収工程は、目的金属を脱着させるために金属を含む微生物の燃焼または化学的溶解を含む。
第３の態様では、第１および／または第２の態様の方法によって回収された目的金属が提供される。好ましくは金属は金である。
第４の態様では、目的金属を含有する貴水溶液から目的金属を回収するシステムが提供され、システムは、
（ａ）目的金属の少なくとも一部が微生物に生物吸着するように、微生物を貴水溶液と接触させるように構成される容器であって、微生物は金属を含み、貴水溶液は貧液になる、容器と、
（ｂ）貧液から金属を含む微生物を実質的に分離するように構成されるセパレータと、
（ｃ）金属を含む微生物から目的金属の回収のために構成される回収手段と、を含む。
特定の実施形態では、システムは、（ａ）の容器から（ｂ）のセパレータに金属を含む微生物を含有する貧液を送る手段を含む。特定の実施形態では、システムは、（ｂ）の金属を含む微生物を（ｃ）の回収手段に送る手段を含む。
特定の実施形態では、セパレータは、
貧液から金属を含む微生物を重力分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、重力分離する手段と、
遠心分離により金属を含む微生物を分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、分離する手段と、
濾過により金属を含む微生物を分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、分離する手段と、のうちの少なくとも１つを含む。
特定の実施形態では、セパレータは、金属を含む微生物を貧液から重力分離し、少なくとも一部の貧液を除去する手段を含む。
特定の実施形態では、セパレータは遠心分離により金属を含む微生物を分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、分離する手段を含む。
特定の実施形態では、セパレータは金属を含む微生物を濾過により分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、分離する手段を含む。
特定の実施形態では、回収手段は、金属を含む微生物を溶液と接触させるための要素を含む。
特定の実施形態では、回収手段は、目的金属を放出させるために金属を含む微生物を燃焼させる要素を含む。
第５の態様では、固体原料物質から目的金属を回収するためのシステムが提供され、システムは、
（ａ）目的金属を含有する貴水溶液を形成するために、浸出液で固体原料物質から目的金属を溶解させるように構成される容器と、
（ｂ）目的金属の少なくとも一部が微生物に生物吸着するように、微生物を貴水溶液と接触させるように構成される容器であって、微生物は金属を含み、貴水溶液は貧液になる、容器と、
（ｃ）貧液から金属を含む微生物を実質的に分離するように構成されるセパレータと、
（ｄ）金属を含む微生物から目的金属の回収のために構成される回収手段と、を含む。
特定の実施形態では、システムは、貴水溶液を（ａ）の容器から（ｂ）の容器に送る手段を含む。特定の実施形態では、（ａ）で使用される容器は（ｂ）で使用されるものと同じであってもよい。特定の実施形態では、システムは、金属を含む微生物を含有する貧液を（ｂ）の容器から（ｃ）のセパレータに送る手段を含む。特定の実施形態では、システムは、（ｃ）の金属を含む微生物を（ｄ）の回収手段に送る手段を含む。
特定の実施形態では、セパレータは、金属を含む微生物を貧液から重力分離し、少なくとも一部の貧液をデカントする手段を含む。
特定の実施形態では、セパレータは、
貧液から金属を含む微生物を重力分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、重力分離する手段と、
金属を含む微生物を遠心分離により分離する手段であって、貧液の少なくとも一部を金属を含む微生物から除去する、分離する手段と、
金属を含む微生物を濾過により分離する手段であって、貧液の少なくとも一部が金属を含む微生物から除去される、分離する手段と、のうちの少なくとも１つを含む。
特定の実施形態では、回収手段は、金属を含む微生物を溶液と接触させるための手段を含む。
特定の実施形態では、回収手段は、目的金属を放出させるために金属を含む微生物を燃焼させるための手段を含む。
好ましくは、微生物は藻類または細菌である。好ましくは、微生物はグラム陰性菌またはグラム陽性菌である。好ましくは、微生物は、シュードモナス属、大腸菌属、バチルス属、デススルホビブリオ属、プレクトネマ属、クプリアヴィドゥス属、クロストリジウム属またはデルフチア属のものである。
好ましくは、微生物は、目的金属が生理学的に妥当な量で見出される環境から選択される。
また、本発明は、広義には部分、要素、および特徴で構成され、それらは本出願の本明細書において、上記の部分、要素、または特徴のうちの２つ以上の任意のまたは全ての組み合わせにおいて、個別にまたは集合的に参照されるかまたは示され、本発明が関連する技術分野において既知の等価物を有する特定の整数が本明細書に記載されている場合、そのような既知の等価物は、あたかも個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれるとみなされる、と言える。
その全ての新規な態様において考慮されるべきである本発明のこれらおよび他の態様は、添付の図面を参照して、例としてのみ与えられる以下の説明から明らかになるであろう。
本発明の第４の態様による貴水溶液から目的金属を回収するように構成されたシステムである。 本発明の第５の態様に従って固体原料物質から目的金属を回収するように構成されたシステムである。
定義
用語「目的金属」は、特定の目的金属または複数の特定の金属の金属元素およびイオンの両方を含む。本発明の方法またはシステムの異なる部分において、特定の目的金属が異なるイオン状態（元素形態を含む）または複数のイオン状態で存在し得ることが認識される。目的金属は、本発明の水溶液中に、イオン（単数または複数）、塩もしくは錯体もしくは元素形態、またはそれらの組み合わせとして溶解または部分的に溶解することができる。同様に、目的金属は、文脈が指示するように、イオン（単数または複数）、塩もしくは錯体もしくは元素形態、またはそれらの組み合わせのいずれかとして固体形態で存在し得る。
用語「貴水溶液」は、溶解した目的金属を含有する水溶液を指す。いくつかの極端な例では、貴水溶液はまた、少なくともいくつかの未溶解の目的金属を含有してもよい。
用語「貧液」は、貴水溶液と比較して僅かな量の溶解した目的金属を含有する水溶液を指す。極端な場合には、目的金属は貧液中に全く存在しない場合があることが認識されている。
用語「接触させる」は、２つ以上の溶液または物質間の混合および相互作用を指す。これの一例は、貴水溶液と微生物との接触である。これの更なる例は、浸出液と固体原料物質との接触である。
用語「生物吸着する」および「バイオソルベント」および「バイオソープション」等は、本発明の方法およびシステムに関連して使用される場合、金属を吸着、吸着もしくは吸収するために使用される微生物、または微生物への金属の吸着、吸着もしくは吸収プロセスを指す。
用語「原料」は、処理される投入物質を指す。
用語「固体原料物質」は、処理のための投入物質となり得る様々な金属源の固体物質を指す。例としては、鉱石、尾鉱、電子廃棄物が挙げられる。
用語「微生物」は、藻類または細菌または菌類または原生生物または古細菌を指す。それは微生物の混合物に対して複数の意味で使用されてもよい。
用語「金属を含む微生物」は、１つまたは複数の目的金属を生物吸着した微生物を意味する。
用語「ｐｐｍ」は、百万分の一を意味し、別の基質と比較した基質の濃度に関する。それは、２つの基質間の重量：重量比を指す。水溶液の場合、ｐｐｍとｍｇ／Ｌはほぼ同等である。
用語「ｒｃｆ」は相対遠心力を意味する。
用語「デカントした」または「デカントする」等は、固体画分を沈降させた固体／水性混合物から水溶液の上部を移すことを指す。
用語「浸出液」は、目的金属を水性形態に溶解することができる水溶液を指す。
用語「電子廃棄物」は、電子廃棄物または電気および電子機器の廃棄物（一般的にＷＥＥＥと呼ばれる）を指す。
「システム」は、配管、および原料から金属の抽出を可能にするために典型的に用いられる他の機構を備える。一例として、「システム」は、容器、導管、ポンプ、圧力弁、熱交換器、フィルター、装置（圧力センサー、流量センサー、ｐＨセンサー）およびミキシングティー（静止型混合器）を備えることができる。
ディスカッション
以下の説明は、本発明の特定の実施形態、すなわち貴水溶液または固体原料物質からの金の回収に焦点を合わせているが、本発明が関連する技術分野の当業者に知られるように、本発明は代替の目的金属の製造に適用可能であることを理解されたい。
前述したように、本発明者らは、金属イオンおよび／または固体原料物質を含有する水溶液から金属を回収する方法を考案した。特に、本発明は、既存の方法を上回るいくつかのコストおよび環境上の利点を有する方法で水溶液から金属を回収する方法を提供する。
本発明の特定の態様では、目的金属を含有する貴水溶液から目的金属を回収する方法が提供され、方法は、
（ａ）目的金属の少なくとも一部が微生物に生物吸着するように、微生物を貴水溶液と接触させることを含むバイオソープション工程であって、微生物が金属を含み、貴水溶液は貧液になる、バイオソープション工程と、
（ｂ）貧液から金属を含む微生物を実質的に分離することを含む、分離する工程と、
（ｃ）金属を含む微生物から目的金属の回収を含む回収工程と、を含む。
図１は、微生物をバイオソープション容器１内で目的金属イオンを含有する貴水溶液と接触させる本発明の実施形態を示す。本発明は、目的金属イオンの希薄流を濃縮するのに特に有用であり、したがって、いくつかの実施形態では、貴水溶液は、１０００ｐｐｍを超える、または５００ｐｐｍを超える、または２００ｐｐｍを超える、または１００ｐｐｍを超える、または５０ｐｐｍを超える、または２０ｐｐｍを超える、または１０ｐｐｍを超える、または５ｐｐｍを超える、または１ｐｐｍを超える目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約０．１ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約０．１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約０．５ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約０．５ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、約１ｐｐｍ～１５００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～５００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～２００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～５０ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ～２０ｐｐｍの目的金属を含有する。
本発明の方法によれば、特定の実施形態では、目的金属イオンを含有する浸出液は貴水溶液として働く。非限定的な例として、金が目的金属である場合、貴水溶液を、チオ尿素系溶液、またはチオ硫酸塩系溶液、またはチオシアネート系溶液、またはシアン化物系溶液、またはハロゲン系溶液、または王水系溶液に目的金属を溶解することによって作製することができ、好適な状態の例は、Ａｙｌｍｏｒｅ、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ １５、ページ５０１－５３９（２００５）に見出すことができる。
貴液と接触すると、微生物は、少なくとも５０％の目的金属を生物吸着するのに必要な期間にわたって目的金属を生物吸着する。特定の実施形態では、微生物を、少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％の目的金属を生物吸着するように貴水と接触させる。時間は、好ましくは、約０．５～４８時間、または約０．５～２４時間、または約０．５～１２時間、または約０．５～４時間の間、または約１～３時間である。
本発明の特定の好ましい実施形態では、微生物は、貴液中で別の金属または複数の金属上に目的金属を優先的に生物吸着する。次いで、別の金属が貧液中に残っている間に、別の金属が分離工程において目的金属から分離される。実施例７および８は、バイオソープション工程の優先的性質を示す。優先的なバイオソープションの係数は、貴液中の金属の比率にある程度依存し、例えば金属が既に同量である場合、質量比は別の金属が大過剰にある場合ほど大きくは変化しない可能性がある。しかし、好ましくは、微生物は、バイオソープション工程において、別の金属上に目的金属を優先的に生物吸着する。このため、貴液中の目的金属の別の金属に対する質量比は、微生物にバイオ吸着される目的金属の別の金属に対する比と比較して、少なくとも２倍、または少なくとも３倍、または少なくとも５倍、または少なくとも８倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも２０倍、または少なくとも５０倍、または少なくとも１００倍、または少なくとも２００倍大きくなる。比率の増加の上限は、ある程度出発比率に依存するであろうが、１，０００以上であってもよい。好ましくは、目的金属は金である。好ましくは、別の金属は銅およびニッケルのうちの１つまたは複数から選択される。
いくつかの微生物が金属イオンを生物吸着することができる。微生物は、好ましくは藻類または細菌、好ましくはグラム陰性菌またはグラム陽性菌、例えばシュードモナス、大腸菌、バチルス、デスルホビブリオ、プレクトネマ、クプリアヴィドゥス、クロストリジウム、またはデルフチア由来のものである。微生物は、目的金属が生理学的に妥当な量、例えば０．５ｐｐｍ未満で見出される環境から選択されるのが好ましい。金属イオンを生物吸着することができる微生物の例としては、グラム陰性菌の緑膿菌および大腸菌、グラム陽性菌の枯草菌、ならびに出芽酵母菌類が挙げられる。Ｎａｎｃｈａｒａｉａｈら（Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３４、ページ１３７－１５５（２０１６））は、本発明の方法に従って目的金属を生物吸着させるために用いることができる広範囲の微生物を特定しており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。バイオソープション事象の大部分は本質的に吸着性である（即ち、金属イオンは細胞壁または膜部分との受動的相互作用により微生物の表面に結合する）が、あるものは吸収性である（即ち、金属イオンは微生物により積極的に取り込まれる）。
目的金属イオンが金である特定の実施形態では、微生物、例えばグラム陰性菌の緑膿菌、シュードモナス・プチダおよびデスルホビブリオ・デスルフリカンス、グラム陽性菌の枯草菌および／または藻類のラン藻は、金を生物吸着することが示されている（Ｒｅｉｔｈら、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ Ｊｏｕｒｎａｌ １，ページ５６７－５８４（２００７））。特定の好ましい実施形態では、微生物、例えばグラム陰性菌のクプリアヴィドゥス・メタリドゥランスおよびデルフチア・アシドボランスは、生理学的に妥当な濃度で金が見出される環境から選ばれる（Ｒｅａら、ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｅｃｏｌｏｇｙ ９２，ページｆｉｗ０８２（２０１６））。別の好ましい実施形態では、微生物、例えばグラム陽性菌のクロストリジウム・オートエタノゲナムは、他の工業プロセスで使用されるものから選ばれる（Ａｂｒｉｎｉら、Ａｒｃｈ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ １６１，ページ３４５－３５１（１９９４））。
環境中よりもむしろ、本発明において使用する場合、微生物は一般的に単培養物、または少なくとも限られた２～５の微生物の混合物である。更に、自然環境では、微生物は一般的に、低濃度、例えば０．５ｐｐｍ未満の目的金属にのみ曝される。本発明の好ましい実施形態では、貴液は、比較的多量の、例えば０．５ｐｐｍ超または１ｐｐｍ超の目的金属を含有する。したがって、微生物はそれでも高濃度の目的金属を生物吸着する能力を有することは驚くべきことである。追加的または代替的に、目的金属が低濃度または高濃度であっても、微生物が比較的短期間、例えば１２時間未満で目的金属を生物吸着することができることは驚くべきことである。
本発明者らは、金が目的金属である本発明において、クプリアヴィドゥス・メタリドゥランス（Ｃ．メタリドゥランス）が特に有用であることを見出した。本発明者らはＣ．メタリドゥランスが比較的容易に成長し、金の生物吸着に優れ、および／または目的金属を比較的速く生物吸着し、および／または金を優先的に生物吸着するのに適しており（実施例７および８を参照）、および／または貴液中に存在する別の金属に対して比較的許容性がある。
目的金属イオンが金であり、貴水溶液がチオ硫酸塩系溶液、またはシアン化物系溶液、または塩化物系溶液である特定の実施形態では、Ｃ．メタリドゥランスを用いてそれぞれ金－チオ硫酸塩錯体、または第一金シアン化合物、または塩化金酸塩を生物吸着することができる（Ｒｅｉｔｈら、ＰＮＡＳ １０６，ページ１７７５７－１７７６２（２００９）；Ｅｔｓｃｈｍａｎｎら、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ ４３８，ページ１０３－１１１（２０１６））。
目的金属イオンの少なくとも部分的なバイオソープションの際に、溶液は貧液になり、ここで貧液は貴液よりも少ない目的金属を含有する。特定の実施形態において、貧液は、０．１ｐｐｍ未満、または１ｐｐｍ未満、または２ｐｐｍ未満、または５ｐｐｍ未満、または１０ｐｐｍ未満、または２０ｐｐｍ未満、または５０ｐｐｍ未満、または１００ｐｐｍ未満の目的金属を含有する。好ましくは、貧液は、約０．００１～１００ｐｐｍ、または約０．００１～５０ｐｐｍ、または約０．００１～５０ｐｐｍ、または約０．０１～５０ｐｐｍの目的金属を含有する。特定の実施形態では、貴水溶液は、貧液よりも少なくとも１０倍多い目的金属を含有する。好ましくは、貴水溶液は、貧液よりも少なくとも２０倍、または少なくとも４０倍、または少なくとも４５倍、または少なくとも５０倍多い目的金属を含有する。
微生物を、バイオソープション容器１内の貴水溶液と接触させる前に、当業者によく知られている任意の方法によって別の容器内で培養することができることが認識されている。一例として、微生物は、好適な増殖培地を含むバイオリアクター（図示せず）内で培養され、そしてバイオソープション容器１に移されることができる。微生物を移す前に濃縮してもよく、または更に濃縮することなく直接送ってもよい。特定の実施形態では、微生物は重力分離により濃縮され、最小容量の増殖培地中の濃縮微生物スラリーとしてバイオソープション容器１に送られる。関連する実施形態では、濃縮微生物スラリーを、バイオソープション容器１に送る前に別の溶液で洗浄してもよい。
特定の実施形態では、対数増殖期中期または増殖定常期に達するまで微生物はリッチな液体媒地（例えば栄養のある培養液またはトリプシン大豆培養液）で培養される。
図１を参照すると、目的金属の少なくとも部分的なバイオソープションの際に、分離モジュール３において金属を含む微生物は貧液から分離される。分離工程の最初の部分はバイオソープション工程と同じ容器内で行うことができ、金属を含む微生物は単に重力分離によって濃縮されることができると予想される。別の実施形態では、金属を含む微生物および貧液は、分離のために導管手段２を介して分離モジュール３に送られる。微生物を貧液から分離するための手段の例は当業者によく知られているであろう。しかし、一例として、金属を含む微生物を、重力分離、遠心分離、濾過またはそれらの組み合わせによって分離することができ、それぞれの場合に貧液は金属を含む微生物から除去される。
実質的に分離するという言及は、金属を含む微生物から貧液の少なくとも一部を物理的に分離することを意味すると解釈されるべきである。物理的に分離するとは、それらを別々の非接触位置に有すること、例えば同じ容器内で層が接触しているのではなく別々の容器に入れることを指す。
特定の実施形態では、金属を含む微生物を、バイオソープション容器１または分離モジュール３内である期間にわたって貧液から重力分離する。重力分離の後、貧液の少なくとも一部をデカントする、サイフォンで取り出す、あるいは濃縮金属を含む微生物を残して除去し、これを回収モジュール５に送って回収工程を実施することができる。
特定の実施形態では、分離工程は、貧液から金属を含む微生物の重力分離を含み、貧液の少なくとも５０％が除去される。好ましくは貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が除去される。一例として、貧液を除去する前に、微生物の溶液を、最大２時間、または最大６時間、または最大１２時間、または最大２４時間、または最大４８時間、または最大で７２時間、重力により沈殿させることができる。
別の実施形態では、金属を含む微生物を、貧液の重力分離および除去によって分離モジュール３において貧液から分離することができる。当業者であれば、金属を含む微生物から、分離後に導管手段４を介して回収モジュール５に送ることができる貧液を分離するのに必要な適切な状態および装置を認識するであろう。
特定の実施形態では、分離工程は遠心分離によって金属を含む微生物を分離することを含み、遠心分離中に貧液の少なくとも５０％が金属を含む微生物から除去される。好ましくは、貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が遠心分離の間に除去される。
当業者であれば、遠心分離の作業は処理される液体の体積および必要とされる分離速度に依存するであろうことを認識するであろう。好適な連続流遠心分離またはデカンタ遠心分離装置を含む本発明の方法およびシステムと共に使用することができるいくつかの遠心分離システムもある。
更なる実施形態では、金属を含む微生物を、分離モジュール３内で濾過によって貧液から分離することができる。当業者であれば、金属を含む微生物から、分離後に導管手段４を介して回収モジュール５に送ることができる貧液を分離するのに必要な適切な状態および装置を認識するであろう。
特定の実施形態では、分離工程は、濾過により金属を含む微生物を分離することを含み、濾過中、貧液の少なくとも５０％が金属を含む微生物から除去される。好ましくは貧液の少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％が濾過中に除去される。
一例として、金属を含む微生物を含有する溶液を、約０．４５μｍ、または約０．６５μｍ、または約０．８μｍ、または約１μｍの細孔径を有するフィルターを通して真空下で濾過して、貧液を除去することができる。別の例として、クロスフロー濾過装置または膜バイオリアクター装置を使用して貧液を除去することができる。
分離工程はいくつかの理由で重要である。分離工程は、貴液中の他の成分から金属を含む微生物、したがって金属を除去する。貴液中の他の成分は有毒または腐食性、例えばシアン化物または酸である可能性がある。分離工程はまた、目的金属の濃縮を可能にする。分離工程に続いて、乾燥させた金属を含む微生物は、好ましくは１００ｐｐｍを超える、または２００ｐｐｍを超える、または５００ｐｐｍを超える、または１０００ｐｐｍを超える、または３０，００ｐｐｍを超えるの目的金属を含む。更に、本発明者らは、貴液から分離される微生物への目的金属の重要な濃縮係数を示した。貴水溶液から微生物への目的金属の濃縮係数（即ち、濃縮された目的金属が貴液よりも微生物中に存在する倍数）は、５より大きい、または１０より大きい、または２０より大きい、または５０より大きいまたは１００より大きい、または９００より大きい。例えば、実施例１では、貴液から微生物への目的金属の濃縮係数９９０を示す。湿った微生物バイオマスは、通常、その乾燥質量の５倍、即ち、乾燥質量は湿った質量の約２０％である（Ｌｕｒｉａ， Ｔｈｅ Ｂａｃｔｅｒｉａ， ｖｏｌ．１．Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｉｎｃ．， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ページ１－３４（１９６０））と推定される。したがって、乾燥した微生物の濃縮係数を推定するために、実施例１および５で使用される湿った微生物バイオマスの計算された金属濃縮係数を、５倍にすることができる。微生物の乾燥は実施例８に例示されている。例えば、金属を抽出するために浸出液が湿式精錬で使用されるが、金属はまだ浸出液から回収されなければならないので、この濃度は重要である。
分離工程は、場合によっては金属の選択的分離および／または濃縮も可能にし、例えば、実施例７は優先的なバイオソープション、次いで銅からの金の分離および／または濃縮を示す。金は微生物に選択的に生物吸着され、そのため分離工程において微生物に生物吸着される金は貧液中の銅から分離される。
当業者であれば、回収モジュール５において金属を含む微生物から目的金属を回収する好適な回収手段を認識するであろう。しかし、非限定的な例として、微生物の状態を変えることにより金属を含む微生物から金属を脱着することができる。例えば、本発明の特定の実施形態では、微生物のｐＨを変えることによって、例えば微生物を酸または塩基を含有する溶液と接触させることによって、金属を含む微生物から金属を脱着することができる。このような実施形態では、微生物を特定のｐＨを有する液体と接触させて、液体中への目的金属の脱着を誘発させる。特定の実施形態では、系の特性に応じて、接触した液体のｐＨは貧液よりも高いｐＨであるが、他の実施形態では、ｐＨはより低い。
一例として、状態は、５未満のｐＨ、または４未満のｐＨ、または３未満のｐＨ、または２未満のｐＨであってもよい。更なる例として、状態は、８を超えるｐＨ、または９を超えるｐＨ、または１０を超えるｐＨ、または１１を超えるｐＨ、または１２を超えるｐＨであってもよい。
別の実施形態では、金属を含む微生物を化合物を含有する液体と接触させて液体中への目的金属の脱着を誘発させることができる。一例として、水性システインを特定の実施形態で使用して目的金属の脱着を誘発させることができる。目的金属が金である特定の実施形態では、約０．３ｍＭ、または約１ｍＭ、または約１０ｍＭ、または約３０ｍＭ、または約６０ｍＭのシステイン溶液を金属を含む微生物と接触させることができる（Ｋｅｎｎｅｙら、Ｇｅｏｃｈｉｍｉｃａ ｅｔ Ｃｏｓｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ ８２，ページ５１－６０（２０１２））。関連する実施形態では、チオ硫酸塩水溶液、チオ尿素水溶液、チオシアネート水溶液、シアン化物水溶液または他のチオール配位子を用いて、微生物からの金の脱着を誘発させることができる。実施例１０に示すように、塩素ガスを用いて状態を変えることができる。追加的または代替的に、他の状態、例えば酸化還元電位または温度の変化を用いて目的金属の脱着を促進させることができる。
次に、濃縮溶液を、分離および精製手順、例えば不純物の沈殿、溶媒抽出、吸着およびイオン交換を行い、目的金属を単離および／または更に濃縮することができる。続いて、溶液を、電解精製プロセス、化学還元、または目的金属回収のための結晶化、または当業者が知っている他の方法によって処理することができる。
別の実施形態では、当業者に公知の従来の乾式精錬または湿式精錬技術を用いて灰から分離されることができる目的金属を回収するために、分離された金属を含む微生物を乾燥させて燃焼してもよい（Ｈｅｎｎｅｂｅｌら、Ｎｅｗ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３２，ページ１２１－１２７（２０１５））。
回収工程が目的金属を金属またはイオン形態で回収できることは明らかであろう。したがって、目的金属を回収するという言及は、金属性金属または金属イオンの回収を含むと解釈されるべきである。
本発明の方法およびシステムの特定の実施形態では、目的金属は金である。そのような実施形態では、分離された金を含む微生物を、水分含有量を最小限に抑えるために周囲温度または３０℃もしくは５０℃で乾燥させ、そして発生する灰の損失を最小限に抑えるために例えばガストーチによって穏やかに灰化することができる。そしてこの灰を硝酸で処理して卑金属を可溶化し、濾過し、そして金含有残渣を王水（硝酸１対塩酸３）で処理して塩化金酸の溶液を生成することができる。関連する実施形態では、金を含む微生物は、事前の灰化を必要とせずに上記の酸処理を直接行ってもよい。金は、当業者に公知の方法を用いて塩化金酸から沈殿させそして精錬することができる。
本発明の別の態様によれば、目的金属を回収する方法が提供され、方法は、
（ａ）目的金属を含有する貴水溶液を形成するために、浸出液で固体原料物質から目的金属を溶解させることを含む溶解工程と、
（ｂ）少なくとも一部の目的金属イオンが微生物に生物吸着するように、微生物を貴水溶液と接触させることであって、微生物が金属を含むようになり、貴水溶液が貧液となる、接触させることを含むバイオソープション工程と、
（ｃ）金属を含む微生物を貧液から実質的に分離することを含む分離工程と、
（ｄ）金属を含む微生物から目的金属の回収を含む回収工程と、を含む。
図２を参照すると、目的金属を、適切な浸出液と接触させることによって、溶解容器６内で固体原料物質から選択的に溶解させることができる。当業者は、特定の目的金属を選択的に溶解するための好適な浸出液を理解するであろう。非限定的な例として、金が目的金属である場合、浸出液は、チオ尿素系溶液、またはチオ硫酸塩系溶液、またはチオシアネート系溶液、またはシアン化物系溶液、またはハロゲン系溶液、または王水系溶液から選択されることができ、好適な状態の例は、Ａｙｌｍｏｒｅ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ １５，ページ５０１－５３９（２００５）に見出すことができる。
特定の実施形態では、貴水溶液を製造するために、固体原料物質を浸出液と、少なくとも５０％の目的金属、または少なくとも６０％の目的金属、または少なくとも７０％の目的金属、または少なくとも８０％の目的金属、または少なくとも９０％の目的金属、または少なくとも９５％の目的金属を溶解するのに必要な期間、接触させる。特定の実施形態では、固体原料物質／浸出液混合物を、溶解を促進するために３０℃を超える、または４０℃を超える、または５０℃を超えるまで穏やかに加熱する必要がある場合がある。同様に、混合物を攪拌、超音波処理、振動または他の方法で処理して溶解を促進してもよい。
固体原料物質は、目的金属残渣を含む任意の物質であってもよい。一例として、固体原料物質は、目的金属を含む金属鉱石、砂、粘土、残渣、または廃棄物を含むことができる。非限定的な例として、目的金属が金である本発明の特定の実施形態では、固体原料物質は、金選鉱プロセスから取り出される金鉱石または電子廃棄物から取り出されるプリント回路基板である。特定の実施形態では、固体原料物質は、浸出液と接触する前に少なくとも部分的にまたは完全に粉砕されてもよい。しかし、これは、目的金属が固体原料物質上に表面被覆されている実施形態のような全ての場合において、必ずしも必要とは限らない。
特定の実施形態では、固体原料物質は、５％未満、または１％未満、または０．１％未満、または０．０１％未満、または０．００１％未満、または０．０００１％未満の目的金属を含む固体物質を含む。特定の実施形態では、目的金属は金である。
固体原料物質が金鉱石または電子廃棄物の金である特定の実施形態では、浸出液はチオ尿素系溶液、チオ硫酸塩系溶液、チオシアネート系溶液、またはシアン化物系溶液から、またはハロゲン系溶液、または王水系溶液から選択されることができ、好適な状態の例は、Ａｙｌｍｏｒｅ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ １５，ページ５０１－５３９（２００５）に見出すことができる。
図２を参照すると、溶解容器６内の浸出液中に目的金属が少なくとも部分的に溶解すると、貴水溶液は導管手段７を介してバイオソープション容器１に送られ、ここで前述のバイオソープション－分離－回収プロセスは完了する。当業者は、溶解容器６およびバイオソープション容器１は、使用される方法および状態に応じて同じ容器でも異なる容器でもよいと認識するであろう。本発明の特定の実施形態では、溶解容器６とバイオソープション容器１は別々の容器である。
特に指示しない限り、本明細書に記載の方法に記載の工程の順序は非常に好ましく、プロセスが効率的な収率と経済的に実行可能な回収方法を確実に提供するように発明者によって行われた試験によって最適化された。
実施例１ 王水に溶解された金のバイオソープション
物質および方法：
微生物培養物を無菌状態下で増殖させたが、その後の処理を非滅菌溶液および装置を用いて行った。
１．２５ｍＬの栄養培養液（０．５％ペプトン、０．３％酵母エキス）にクプリアヴィドゥス・メタリドゥランス株ＣＨ３４（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｓａｍｍｌｕｎｇ ｖｏｎ Ｍｉｋｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｅｎ ｕｎｄ Ｚｅｌｌｋｕｌｔｕｒｅｎ ＧｍｂＨ＃２８３９）を接種し、３０℃、約２００ｒｐｍで定常期まで少なくとも１６時間増殖させた。
２．培養物を３，１００ｒｃｆで１５分間遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレット（約０．１ｇ）を０．１Ｍ過塩素酸ナトリウム３０ｍＬに再懸濁して洗浄した。この遠心分離／洗浄工程を１０ｍＬ体積で再度繰り返した。
３．培養物を上記のように再度遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレットを２５ｍＬの０．１Ｍ過塩素酸ナトリウム、２５μＭ塩化金酸（約５ｐｐｍのＡｕ）、ｐＨ４（水酸化ナトリウムで調整）で再懸濁した（貴液）。金／微生物混合物のｐＨを調べ、必要に応じて水酸化ナトリウムまたは塩酸を用いて４．０～４．５に調整した。
４．金／微生物混合物を室温で２時間培養した。微生物を懸濁状態に保つために、混合物を終始オービタルシェーカーで穏やかに撹拌した。
５．混合物を工程２に従って遠心分離し、上澄み（貧液）を捨て、そしてペレットを４℃で保存した。
６．工程５からのペレット（バイオソープションペレット）（約１００μＬ体積）を水１００ｍＬに再懸濁し、７０％硝酸１ｍＬを加え、そして誘導結合プラズマ質量分析法により総金含有量について分析した（Ｗａｔｅｒｃａｒｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｌｔｄ，Ａｕｃｋｌａｎｄ， Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄにより提供されるサービス）。
結果：
バイオソープション期間（工程４）の終わりに、混合物のｐＨを調べたところ、４．５～５．０であることがわかった。
分析のために提出された体積に基づいて、総金含有量はｍｇ／Ｌで報告され、生物吸収された量とバイオソープション収率を計算するために用いられた（表１）。総金含有量の精度は１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000001
バイオ吸収された金の量に基づくと、貴液は、貧液よりも約４倍多い目的金属（金）を含有していた。
表１のデータを使用して、貧液上澄みに残った金の濃度を約１ｐｐｍ（［０．１２５ｍｇ～０．０９９ｍｇ］／０．０２５Ｌ）であると逆算した。バイオソープションプロセスによる濃縮係数、即ち貴液からバイオソープションペレット（湿った微生物）へのＡｕ濃度の増加も、元のバイオソープションペレットの体積約１００μＬ（表２）を用いて計算された。湿った微生物バイオマスは、通常、その乾燥質量の５倍であると推定され、即ち、乾燥質量は、湿った質量の約２０％である（Ｌｕｒｉａ，Ｔｈｅ Ｂａｃｔｅｒｉａ，ｖｏｌ．１Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ページ１－３４（１９６０））。したがって、これは貴液から乾燥微生物へのＡｕの濃縮係数の約９９０に近い。
Figure 0007182795000002
実施例２ 塩化金のバイオソープションおよび脱着
物質および方法：
微生物培養物を無菌状態下で増殖させたが、その後の処理を非滅菌溶液および装置を用いて行った。
１． トリプシン大豆培養液６００ｍＬ（１．７％トリプトン、０．３％ソイトン、０．２５％グルコース、０．５％塩化ナトリウム、０．２５％リン酸二カリウム）に枯草菌株（Ehrenberg 1835）Cohn 1872（Landcare Research New Zealand Ltd＃20567）またはシュードモナス・プチダ株（Trevisan 1889）Migula （Landcare Research New Zealand Ltd #15057）を接種し、３０℃、約２００ｒｐｍで少なくとも１６時間、定常期まで増殖させた。
２． 各培養物を２，５００ｒｃｆで１０分間遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレットを水３００ｍＬに再懸濁した。この遠心分離／洗浄工程を２回繰り返した。
３． 各培養物を上記のように再度遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレットを０．１Ｍ過塩素酸ナトリウム２０ｍＬに再懸濁した。この遠心分離／洗浄工程を２回繰り返した。
４． 各培養物を上記のように再度遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレットの湿った質量を秤量した。各ペレットを０．１Ｍ過塩素酸ナトリウムに再懸濁して２５０ｇ／Ｌの濃度にした。
５． ２５μＭ塩化金酸（約５ｐｐｍのＡｕ）ｐＨ４（水酸化ナトリウムで調整）（貴液）１１７．５ｍＬに、２５０ｇ／Ｌ微生物溶液２．４ｍＬを加えて、１２０ｍＬ中、約５ｇ／Ｌの微生物の最終濃度にした。これは、枯草菌とＰ．プチダの両方に対して別々に行われた。金／微生物混合物のｐＨを調べ、必要に応じて水酸化ナトリウムまたは塩酸を用いて３．０～４．０に調整した。
６． 各金／微生物混合物を３０℃で２時間培養した。微生物を懸濁状態に保つために、各混合物を終始オービタルシェーカーで穏やかに撹拌した。
７． 各混合物を工程２に従って遠心分離し、上澄み（貧液）をデカントし、４℃で保存した。
８． 各ペレットを上澄み７ｍＬに再懸濁し、０．１１ｇのＬ-システイン塩酸塩一水和物を加え、そしてｐＨを１Ｍ ＮａＯＨで７．９～８．１に調整した。各混合物に上澄みを補充して最終体積を１０ｍＬとし、システイン濃度を約６２ｍＭとした。
９． 各システイン／金／微生物混合物を、ステップ６に従って３０℃で２時間培養した。
１０． 各混合物を工程２に従って遠心分離し、上澄みをデカントした。上澄みとペレットの両方を４℃で保存した。
１１． 以下の枯草菌およびＰ．プチダ試料を、誘導結合プラズマ質量分析法により総金含有量について分析した（Watercare Services Ltd, Auckland, New Zealandにより提供されるサービス）。
ａ． 貧液上澄み（工程７）：７０％硝酸１ｍＬを加えて１００ｍＬ
ｂ． 脱着上澄み（工程１０）：７ｍＬを水で１００ｍＬにし（約１４．３倍希釈）、７０％硝酸１ｍＬを加える
結果：
枯草菌培養物６００ｍＬからの洗浄ペレットの湿った質量は３ｇであり、したがって０．１Ｍ過塩素酸ナトリウム１２ｍＬに再懸濁して２５０ｇ／Ｌの濃度とした。Ｐ．プチダでは、質量および再懸濁はそれぞれ２．６ｇおよび１０．４ｍＬであった。
バイオソープション期間（工程６）の最後に、各混合物のｐＨを調べたところ、３．０～４．０であることがわかった。
分析のために提出された体積に基づいて、総金含有量はｍｇ／Ｌで報告され、生物吸収された量または脱着量、および金の投入量と比較する場合の収率を計算するために用いられる（表３）。総金含有量の精度は１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000003
枯草菌については、貴液は、貧液よりも約４９倍多い目的金属を含有していた。Ｐ．プチダについては、貴液は、貧液よりも約１６倍多い目的金属を含有していた。
表３の結果は、枯草菌およびＰ．プチダの両方が貴液から９０％を超える金を生物吸着したことを示す。回収工程（工程８～１０）に続いて、Ｐ．プチダはシステイン状態を用いて容易に金を脱着することが見出された。枯草菌はシステイン状態を用いて金を容易に放出しないが、必要ならば別の状態を用いて回収率を高めることができると考えられる。
これらの結果を用いて、バイオソープションプロセスからの濃縮係数を、１０ｍＬの脱着上澄み体積を用いて計算した（表４）。この実施例では、濃縮係数は貴液から回収されるＡｕ（即ち、脱着上澄み）に対する濃度の変化である。枯草菌のより低い値は、バイオソープションステップよりもむしろ、上記のより低い脱着速度によるものである。
Figure 0007182795000004
実施例３：金溶解性浸出液
物質および方法：
約１６ｐｐｍのＡｕおよび約２６０ｐｐｍのＡｇを含有する（＜１００μｍの粒子径に粉砕された）金含有石英鉱石の試料は、ニュージーランドのコロマンデル地域の鉱山の採掘で得られた。プリント回路基板は、廃棄されたデスクトップコンピュータから収集され、金メッキされたコネクタピンを有する部分はボードから切り取られ、典型的な電子廃棄物原料として使用された。
１． 金の浸出液は以下のように調製された：
ａ． チオ硫酸塩系浸出液：０．２Ｍチオ硫酸ナトリウム五水和物、０．４Ｍアンモニア、１２ｍＭ硫酸銅五水和物；１Ｍ硫酸を用いてｐＨを９．５～１０．０に調整した。
ｂ． チオ尿素系浸出液：０．１３Ｍチオ尿素、５ｍＭ塩化鉄（ＩＩＩ）；１Ｍ硫酸を用いてｐＨを１．０～１．５に調整した。
２． 各原料／浸出液の組み合わせを５００ｍＬの平底ガラス瓶に別々に入れ、１００ｍＬの浸出液を次の各金原料に加えた。
ａ． 金粉２～２０ｍｇ
ｂ． （Ａｕ約０．４ｍｇ含有）粉砕鉱石２５ｇ
ｃ． 電子廃棄物の２つの約０．５ｃｍ２の金メッキされたピン部分
３． 反応液を３０℃、約１００ｒｐｍで２０時間培養した。空気が交換できるように瓶の蓋を緩めた。
４． （粉砕された鉱石固体を沈殿させるために）反応物を放置し、貴浸出液をデカントした。以下の試料を、誘導結合プラズマ質量分析法により総金含有量について分析した（Ｗａｔｅｒｃａｒｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｌｔｄ，Ａｕｃｋｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄにより提供されるサービス）：
ａ． 金粉末（チオ硫酸塩系浸出液）：２０ｍＬを水で１００ｍＬにし（２倍希釈）、７０％硝酸１ｍＬを加えた。
ｂ． 金粉末（チオ尿素系浸出液）：１０ｍＬを水で１００ｍＬにし（２倍希釈）、７０％硝酸１ｍＬを加えた。
ｃ． 粉砕鉱石（チオ硫酸塩系浸出液）：５０ｍＬを水で１００ｍＬにし（２倍希釈）、７０％硝酸１ｍＬを加えた。
ｄ． 粉砕鉱石（チオ尿素系浸出液）：５０ｍＬを水で１００ｍＬにし（２倍希釈）、７０％硝酸１ｍＬを加えた。
ｅ． 電子廃棄物（チオ硫酸塩系浸出液）：５０ｍＬを水で１００ｍＬにし（２倍希釈）、７０％硝酸１ｍＬを加えた。
結果：
チオ硫酸塩系浸出液の場合、初期酸化還元電位は（標準水素電極に対して）２３０～２６０ｍＶと測定された。浸出の終わりには、これは１６０～１８０ｍＶであった。チオ尿素系浸出液の場合、これらの値はそれぞれ３６０～４００ｍＶ、および３４０～３７０ｍＶであった。チオ硫酸塩系浸出液の出発色は水色で、浸出の終わりまでに濃青色に変化した。チオ尿素系浸出液の出発色は肌色であり、浸出の終わりまでに無色に変化した（白色沈殿物形成を伴う）。
浸出液中で金粉末の溶解を観察することができた。粉砕された鉱石については、明白な変化は明らかではなかったが、電子廃棄物については、金めっきの変色および溶解が観察された。リストにある他の原料に同様の結果をもたらさないと信じる理由はないが、電子廃棄物はチオ尿素系浸出液で試験されなかった。
分析のために提出された体積に基づいて、総金含有量はｍｇ／Ｌで報告され、原料から浸出した量、および該当する場合、金投入量と比較した収率を算出するために用いられた（表５）。総金含有量の精度は１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000005
 Lix.：浸出液、*：電子廃棄物Auの推定投入量
実施例４：塩素浸出液
物質および方法：
典型的な電子廃棄物原料として、プリント回路基板を廃棄されたデスクトップコンピュータから収集し、金メッキされたコネクタピンを有する部分をボードから切り取った。
１． 電子廃棄物の５個の約１ｃｍ２の金メッキされたピン部分（総質量１．２１ｇ）を平底反応フラスコに入れ、水１００ｍＬを加えた。フラスコをマグネチックスターラプレート上に置き、撹拌子を入れた。電子廃棄物がフラスコの周りを動き続けるのに好適な速度で撹拌を行った。
２． 塩素ガスをゆっくりと反応液に注入して、塩素系浸出液を形成した。
ａ． シリンジポンプを用いて、別のフラスコ内の過マンガン酸カリウム３ｇに３２％塩酸１２ｍＬを９ｍＬ／時で滴下することにより塩素ガスを発生させた。
ｂ． 中和するために、電子廃棄物反応フラスコからの過剰の塩素ガスを７ｍＭチオ硫酸ナトリウム五水和物溶液５０ｍＬに注入することによって逃がした。
３． ７時間後、反応が完了したことが観察され、貴浸出液を別のフラスコにデカントした。
４． 貴浸出液５ｍＬを誘導結合プラズマ質量分析法による総金含有量の分析のために送った（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｕｃｋｌａｎｄ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｃｅｎｔｒｅ， Ａｕｃｋｌａｎｄ， Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄにより提供されるサービス）。
結果：
分析のために提出された体積に基づいて、総金含有量はｍｇ／Ｌで報告され、原料から浸出した量を計算するために用いられた（表６）。総金含有量の精度は１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000006
原料から浸出した金の量は、電子廃棄物の全質量の割合としては比較的少ないが、これは浸出可能な金の量を反映する。０．８％は質量基準で８，０００ｐｐｍに相当し、これは当業者にとって高濃度である。
実施例５：塩素溶液からのバイオソープション
物質および方法：
微生物培養物を無菌状態下で増殖させたが、その後の処理を非滅菌溶液および装置を用いて行った。
実施例４に従って、電子廃棄物原料から金を含む塩素系浸出液を調製した。
１． 実施例１に従って、クプリアヴィドゥス・メタリドゥランス株ＣＨ３４、２５ｍＬを培養した。
２． 培養物を４，０００ｒｃｆで１２分間遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレット（約０．１ｇ）を０．８５％生理食塩水３０ｍＬに再懸濁して洗浄した。この遠心分離／洗浄工程を２回繰り返した。
３． 培養物を上記のように再度遠心分離し、上澄みを捨てた。
４． 電子廃棄物原料からの金を有する（約９５ｐｐｍのＡｕ）塩素系浸出液３０ｍＬに空気を４５分間穏やかに注入して残留塩素ガスを追い出し、水酸化ナトリウムでｐＨを４．５～５．０に調整した。そしてこの溶液を用いて工程３からの微生物ペレットを再懸濁した。
５． 金／微生物混合物を室温で２２時間培養した。微生物を懸濁状態に保つために、混合物を終始オービタルシェーカーで穏やかに撹拌した。
６． 混合物を工程２に従って遠心分離し、上澄みをデカントし、４℃で保存した。ペレットを水３０ｍＬに再懸濁して洗浄し、ステップ２に従って遠心分離した。
７． 上澄みを捨て、ペレットを水２ｍＬに再懸濁した。これを４℃で保存した。
８． 以下の試料を、誘導結合プラズマ質量分析法により総金含有量について分析した（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｕｃｋｌａｎｄ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｃｅｎｔｒｅ， Ａｕｃｋｌａｎｄ， Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄにより提供されるサービス）：
ａ． 貧液上澄み（工程６）：５ｍＬ
ｂ． バイオソープションペレット（工程７）：１ｍＬ
結果：
分析のために提出された体積に基づいて、総金含有量はｍｇ／Ｌで報告され、生物吸収された量とバイオソープション収率を計算するために用いられた（表７）。総金含有量の精度は１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000007
貴液は、貧液よりも約２倍多い目的金属を含有していた。
これらの結果を用いて、バイオソープションプロセスからの濃縮係数、即ち貴液から湿ったバイオソープションペレットへのＡｕの濃度の増加を計算した（表８）。これは貴液から乾燥バイオマスへのＡｕの濃縮係数の約３４．５に近い。
Figure 0007182795000008
実施例６：貧液から含む微生物を分離
物質および方法：
微生物培養物を無菌状態下で増殖させたが、その後の処理を非滅菌溶液および装置を用いて行った。
一例として、金／微生物混合物を実施例６に従って調製した。
１． 金を含む微生物を貧浸出液から分離するために、試料を遠心分離または濾過によって処理した。
ａ． 遠心分離：混合物を３，０００から８，０００ｒｃｆで少なくとも１０分間遠心分離し、そして貧浸出液上澄みを金を含む微生物ペレットからデカントした。洗浄のために、ペレットを一定量の洗浄液に再懸濁し、続いて別の遠心分離工程で回収した。
ｂ． 濾過：全ての液体が通過するまで数分間、混合物を約２０ｃｍＨｇの真空下で０．４５μｍのＰＶＤＦフィルターにそそいだ。濾液は貧浸出液であり、残渣は金を含む微生物であった。洗浄のために、一定量の洗浄液を残渣に加え、そして真空下で濾過した。金を含む微生物が再懸濁されるまで、一定量の洗浄液を用いて５０ｍＬのＦａｌｃｏｎチューブ内でフィルターを洗浄することによって残留物を回収し、その後フィルターを廃棄した。
結果：
遠心分離または濾過の両方は、金を含む微生物から貧浸出液を分離するのに十分に役立つ。
実施例７：金／銅溶液からの金の優先的バイオソープション
物質および方法：
微生物培養物を無菌状態下で増殖させたが、その後の処理を非滅菌溶液および装置を用いて行った。
１． 実施例１に従って、クプリアヴィドゥス・メタリドゥランス株ＣＨ３４、１２０ｍＬを培養した。
２． 培養物を６等分し、４，３５０ｒｃｆで１０分間遠心分離し、上澄みを捨て、そしてペレットを０．８５％食塩水３０ｍＬに再懸濁して洗浄した。この遠心分離／洗浄工程を合計２回繰り返し、最後の洗浄上澄みを捨てた。
３． ペレット（平均０．１５ｇの湿重量）を、元の調整されたｐＨ５．５、０．８５％生理食塩水中の３２５μＭ（約６４ｐｐｍ）～１０μＭ（約２ｐｐｍ）の範囲の塩化金酸の２倍塩化金酸段階希釈液３０ｍＬに再懸濁した。
４． ペレットを再懸濁する前に、塩化銅も各希釈試料に加えて３２．５ｍＭ（２，０６０ｐｐｍ）の最終濃度にした。
５． 金／銅／微生物混合物を室温で４時間培養した。微生物を懸濁状態に保つために、混合物を終始オービタルシェーカーで穏やかに撹拌した。
６． 混合物を工程２に従って遠心分離し、そして上澄みを捨てた。ペレットを工程２に従って水に再懸濁／洗浄し、そして最後に水１．２ｍＬに再懸濁した（総体積は１．３ｍＬと推定される）。
７． 工程６の各試料の半分（０．６５ｍｌ）を酸混合物（６９％硝酸３ｍＬ、１ｍＬ）４ｍＬ中に分解し、そして誘導結合プラズマ質量分析法（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｕｃｋｌａｎｄ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｃｅｎｔｒｅ，Ａｕｃｋｌａｎｄ，Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄにより提供されるサービス）によって総金および銅含有量を分析した。
結果：
分析のために提出された体積に基づいて、総金属含有量はｍｇ／Ｌで報告され、生物吸収された量とバイオソープション収率を計算するために用いられた（表９）。総金含有量の精度は１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000009
これは、微生物（この場合はＣ．メタリドゥランス）が金属を選択的に生物吸着することができることを示している。この場合、金は銅よりも非常に選択的に生物吸着された。これにより、分離工程、すなわち金属を含む微生物を貧液から分離することにおいて金属を選択的に分離することができる。この場合、金を含む微生物を銅の大部分を保持している貧液から分離することができる。
表９から、金の銅に対する質量比はバイオソープション後に変化することが分かる。例えば、試料「３２５μＭ Ａｕ」では、金属投入時の金対銅の比は約１：３２であり、バイオソープションの後、この比率は金が優勢で約９：１であることがわかる。これにより、質量比が２８８倍に増加する。サンプル「１０μＭ Ａｕ」についても同様に、金対銅の比は１：１，０００から１：３に増加し、銅に対して３００倍を超える濃縮度である。
実施例８：金属を含む微生物の金／銅／ニッケル溶液から金の優先バイオソープションおよび乾燥
物質および方法：
１． （実施例５と同様の方法で生成した）湿ったＣ．メタリドゥランス・バイオマス８４ｇを、穏やかに攪拌しながら２２℃で２．２５時間、（実施例４と同様の方法で電子廃棄物を浸出させて生成した）金、銅、およびニッケルを含む浸出液２５０ｍＬと接触させた。
２． 混合物を遠心分離機ジャー中で４，０００ｒｃｆで４０分間遠心分離し、そして上澄みを取っておいた。ペレットを１．１Ｌの水中に再懸濁して洗浄し、上記のように遠心分離し、そして洗浄上澄みを取っておいた。
３． ペレット化した金属を含むバイオマスをトレイに広げ、７２時間かけて乾燥させ、約２２ｇの乾燥質量を得た。
４． この乾燥バイオマス１２５ｍｇを粉砕し、王水４ｍＬ中で分解し、島津ＡＡ－６３００（島津製作所、京都、日本）を用いてメーカーの使用説明書に従って原子吸光分析法により金、銅およびニッケルの総含有量について分析した。
結果：
総金属含有量はｍｇ／Ｌで報告され、生物吸着された各金属の量およびバイオソープション収率を計算するために使用した（表１０）。総金属含有量の精度は、１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000010
 *：貴浸出液（250 mL）に含まれる総金属量
表１０のデータを使用して、浸出液２５０ｍＬのバイオソープションプロセスおよびその後の乾燥による濃縮係数を、乾燥させた金属を含むバイオマス２２グラムを使用して計算した（表１１）。
Figure 0007182795000011
金は濃度が約１０倍増加し、銅は濃度がわずか約３倍増加するが、ニッケルは濃度がほぼ同しであることが分かる。
実施例９：精錬による微生物からの金属の回収
物質および方法：
（原子吸光分析法により、３６，２５０ｍｇ／ｋｇ［ｐｐｍ］の金、１，６８６ｍｇ／ｋｇの銅、および８２ｍｇ／ｋｇのニッケルを含有すると以前測定された；実施例８参照）金属を含む微生物の試料を有機物を灰化除去し、生物吸着された金属を回収した。
１． 乾燥させた金属を含む微生物粉末０．５ｇを等量の四ホウ酸ナトリウムフラックスと混合し、るつぼに入れた。
２． フラックスが溶解し始めるまで、混合物をメチルアセチレン・プロパジエン・プロパンガストーチで注意深く加熱した。それから炎の強さを徐々に増加させ、有機物をゆっくり焼き飛ばした。
３． るつぼ内に残っている溶融金属残渣を単一の塊に凝固させ、冷却させ、続いて秤量した。
４． 冷却した金属ボタンを王水４ｍＬ中で分解し、そして得られた溶液を、島津ＡＡ－６３００（島津製作所、京都、日本）を用いてメーカーの使用説明書に従って原子吸光分析により金、銅およびニッケルの総含有量について分析した。
結果：
精錬後に得られた金属ボタンの質量は２０．９４ｍｇであった。総金属含有量はｍｇ／Ｌで報告され、金属収率を計算するために使用された（表１０）。総金属含有量の精度は、１５～２０％のばらつきと推定された。
Figure 0007182795000012
実施例１０：化学的溶解および沈殿による微生物からの金の回収
物質および方法：
実施例９と同様に、塩素系浸出液抽出を用いることにより、金属を含む微生物から生物吸着された金属を回収した。
１． 水１００ｍＬを反応容器に入れ、４５分間塩素ガスを充填した。
２． 乾燥させた金属を含む微生物粉末０．３ｇ（実施例８参照）を浸出液に加え、穏やかに撹拌しながら一晩反応させた。
３． 次に溶液に空気を注入して過剰の塩素を除去し、メタ重亜硫酸ナトリウム０．５ｇを加えて溶液から金属イオン、例えば金を沈殿させた。
結果：
金属を含む微生物粉末の金属含有量は、以前に３６，２５０ｐｐｍのＡｕ、１，６８８ｐｐｍのＣｕ、および８２ｐｐｍのＮｉであると測定された（実施例８参照）。２２℃で２４時間放置した後、溶液中に目に見える沈殿物が形成された。これは金粉末であった。
全般
読者が過度の実験をすることなく本発明を実施することができるように、本明細書では特定の好ましい実施形態を参照して本発明を説明した。しかしながら、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの構成要素およびパラメータをある程度変形または変更すること、あるいは既知の均等物に置き換えることができることを容易に理解するであろう。このような変更および等価物は、あたかも個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれることが理解されよう。本文書の読者の理解を高めるために表題、見出しなどが提供されており、本発明の範囲を限定するものとして読まれるべきではない。
上記および下記に引用した全ての出願、特許および刊行物の全開示は、もしあれば、参照により本明細書中に組み込まれる。
本明細書におけるいかなる先行技術への言及は、その先行技術がアメリカ合衆国または世界のいずれかの国における共通の一般的知識の一部を形成するという承認またはいかなる形態の示唆でもなく、またそのように解釈されるべきではない。
本明細書およびそれに続く特許請求の範囲を通して、文脈から判断して明らかに他の意味に解釈すべき場合を除いて、「含む」、「含んでいる」などの語は、排他的な意味ではなく包括的な意味、即ち「含むが、これに限定されない」で解釈されるべきである。

Claims (13)

  1. 溶解した目的金属を含有する貴水溶液から前記目的金属を回収する方法であって、前記方法は、
    （ａ） 前記溶解した目的金属の少なくとも一部が微生物に生物吸着するように、前記微生物を前記貴水溶液と接触させることを含むバイオソープション工程であって、前記微生物は金属を含み、貴水溶液は貧液になる、バイオソープション工程と、
    （ｂ） 前記貧液から前記金属を含む微生物を実質的に分離することを含む、分離する工程と、
    （ｃ） 前記貴水溶液から前記微生物への前記目的金属の濃縮係数が５より大きい、前記金属を含む微生物から前記目的金属の回収を含む回収工程と、を含み、前記貴水溶液は、１０ｐｐｍを超える前記目的金属を含有し、前記貧水溶液が１ｐｐｍ未満の前記目的金属を含有し、前記目的金属は金である、方法。
  2. 前記貴水溶液から前記微生物への前記目的金属の濃縮係数が１０より大きい、請求項１記載の方法。
  3. 前記バイオソープション工程において、前記微生物は前記貴水溶液と約０．５～４８時間接触している、請求項１又は２記載の方法。
  4. 前記微生物は、グラム陰性菌またはグラム陽性菌である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記分離工程は、
    前記貧水溶液から前記金属を含む微生物の重力分離、および前記貧液の除去、
    または遠心分離および前記貧液の除去、
    または貧液から金属を含む微生物の濾過、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記貧水溶液の少なくとも６０％が除去される、請求項５に記載の方法。
  7. 前記回収工程は、前記金属を含む微生物を、前記微生物が前記目的金属を実質的に脱着を引き起こす状態と接触させることを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記状態は、前記目的金属の脱着を引き起こす化合物を含有する溶液であり、前記化合物は、システイン、またはチオ硫酸塩、またはチオ尿素のうちのいずれか１つまたは複数から選択される、請求項７に記載の方法。
  9. 前記目的金属の脱着を引き起こす前記状態は、５未満のｐＨである、請求項７に記載の方法。
  10. 前記回収工程は、前記目的金属を脱着するために前記金属を含む微生物の燃焼または化学的溶解を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記貴液は、少なくとも１つの別の金属を含み、前記微生物は、前記バイオソープション工程において、別の金属よりも優先的に前記目的金属を生物吸着し、前記分離工程において、前記別の金属（複数可）は前記貧液中に残る、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記微生物は、前記微生物中の目的金属の前記別の金属に対する質量比が、前記貴液中の前記質量比と比較した場合少なくとも２倍増加するように、前記バイオソープション工程において前記別の金属よりも優先的に前記目的金属を生物吸着する、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記別の金属は銅およびニッケルのうちの１つまたは複数から選択される、請求項１１又は１２記載の方法。
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