JPH088872B2 - 生物抽出法 - Google Patents
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- JPH088872B2 JPH088872B2 JP4114188A JP11418892A JPH088872B2 JP H088872 B2 JPH088872 B2 JP H088872B2 JP 4114188 A JP4114188 A JP 4114188A JP 11418892 A JP11418892 A JP 11418892A JP H088872 B2 JPH088872 B2 JP H088872B2
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- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/345—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
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- 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/18—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes with the aid of microorganisms or enzymes, e.g. bacteria or algae
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- Y10S423/09—Reaction techniques
- Y10S423/17—Microbiological reactions
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
- Y10S435/821—Microorganisms used in the destruction of hazardous or toxic waste
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は一般に、金属を含む産業廃棄物
からの金属の抽出のための生物工学法の分野に含まれ
る。
からの金属の抽出のための生物工学法の分野に含まれ
る。
【０００２】特に本発明は、火力発電所の廃棄物である
石炭フライアッシュ（後文では“ＣＦＡ”）からの例え
ばアルミニウム及びチタンなどの有用な金属の抽出のた
めの生物抽出法に関する。本発明の方法によりＣＦＡに
含まれる金属を可溶化し、回収し、その後精製して例え
ば塩などの有用な金属化合物、ならびに副生成物として
安全に埋め立て地に廃棄することができる、又は例えば
土壌肥料として使用することができる無毒化ＣＦＡ、す
なわち毒性金属を抽出したＣＦＡを与えることができ
る。
石炭フライアッシュ（後文では“ＣＦＡ”）からの例え
ばアルミニウム及びチタンなどの有用な金属の抽出のた
めの生物抽出法に関する。本発明の方法によりＣＦＡに
含まれる金属を可溶化し、回収し、その後精製して例え
ば塩などの有用な金属化合物、ならびに副生成物として
安全に埋め立て地に廃棄することができる、又は例えば
土壌肥料として使用することができる無毒化ＣＦＡ、す
なわち毒性金属を抽出したＣＦＡを与えることができ
る。
【０００３】本発明は又、上記の本発明の生物抽出法を
行うのに有用なチオバシルス株、特にチオバシルス チ
オオキシダンス（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｉｏ
ｏｘｉｄａｎｓ）株に関する。
行うのに有用なチオバシルス株、特にチオバシルス チ
オオキシダンス（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｉｏ
ｏｘｉｄａｎｓ）株に関する。
【０００４】
【発明の背景及び先行技術】ＣＦＡは、アルミニウム
（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃ
ｕ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、セレン
（Ｓｅ）、ほう素（Ｂ）などの多種類の金属を、通常不
溶性金属シリケート又は−酸化物の形で含むことが知ら
れている（Ｆｕｒｕｙａ，Ｋ等（１９８７）、Ｅｎｖｉ
ｒｏｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２１，ｐ．８９８−
９０３）。これらの金属の多くは生物に対して毒性であ
る。ＣＦＡを埋め立て地、海又は他の水路に廃棄する
と、これらの金属がＣＦＡから浸出し、植物及び人間を
含む動物のための水源に入り込む。従ってＣＦＡに含ま
れる種々の金属は環境及び健康に対する危険となる可能
性がある。
（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃ
ｕ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、セレン
（Ｓｅ）、ほう素（Ｂ）などの多種類の金属を、通常不
溶性金属シリケート又は−酸化物の形で含むことが知ら
れている（Ｆｕｒｕｙａ，Ｋ等（１９８７）、Ｅｎｖｉ
ｒｏｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２１，ｐ．８９８−
９０３）。これらの金属の多くは生物に対して毒性であ
る。ＣＦＡを埋め立て地、海又は他の水路に廃棄する
と、これらの金属がＣＦＡから浸出し、植物及び人間を
含む動物のための水源に入り込む。従ってＣＦＡに含ま
れる種々の金属は環境及び健康に対する危険となる可能
性がある。
【０００５】世界的に年間何百万トンのＣＦＡが工業国
で廃棄され、環境汚染及びその結果公衆衛生の危険の重
大な可能性を与えている。従ってエネルギー源として石
炭を用いた発電には、副生成物として生産されるＣＦＡ
を安全に廃棄することが必要である。
で廃棄され、環境汚染及びその結果公衆衛生の危険の重
大な可能性を与えている。従ってエネルギー源として石
炭を用いた発電には、副生成物として生産されるＣＦＡ
を安全に廃棄することが必要である。
【０００６】しかしＣＦＡを安全に廃棄するためのその
無毒化の従来の方法は費用がかかり、又それ自身が環境
汚染を招く可能性がある。例えば通常強酸及び高温を用
いる従来の化学的抽出（Ｇｏｌｄｅｎ，Ｄ．Ｍ．（１９
８６）Ｅｎｅｒｇｙ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１１／１
２，ｐ，１３７７−１３８７）は、一方で費用のかかる
機械及び化学品を必要とし、他方で例えば強酸などの副
生成化学物質を生成し、それも廃棄しなければならず、
そのまま環境及び健康に対する危険となる可能性があ
る。
無毒化の従来の方法は費用がかかり、又それ自身が環境
汚染を招く可能性がある。例えば通常強酸及び高温を用
いる従来の化学的抽出（Ｇｏｌｄｅｎ，Ｄ．Ｍ．（１９
８６）Ｅｎｅｒｇｙ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１１／１
２，ｐ，１３７７−１３８７）は、一方で費用のかかる
機械及び化学品を必要とし、他方で例えば強酸などの副
生成化学物質を生成し、それも廃棄しなければならず、
そのまま環境及び健康に対する危険となる可能性があ
る。
【０００７】従ってＣＦＡから毒性の金属を除去するこ
とによりそれを無毒化する、経済的に受け入れられる方
法、すなわち例えばアルミニウム、チタン、コバルトな
どの有用な金属を商業的量で抽出することができ、それ
自身が毒性副生成物を生産しない方法の確立が長い間望
まれてきた。
とによりそれを無毒化する、経済的に受け入れられる方
法、すなわち例えばアルミニウム、チタン、コバルトな
どの有用な金属を商業的量で抽出することができ、それ
自身が毒性副生成物を生産しない方法の確立が長い間望
まれてきた。
【０００８】以前に種々の酸生産バクテリア、例えばチ
オバシルス株を生物抽出法に使用して種々の金属−含有
源から金属を抽出することが計画されたが、これらの方
法の中で特にＣＦＡの生物抽出を目的としたものはな
く、これらの方法のいずれも安全に廃棄できる生成物を
生産するのに成功せず、すなわちすべて高価で時間のか
かる中和処理を必要とする強酸を生産した。
オバシルス株を生物抽出法に使用して種々の金属−含有
源から金属を抽出することが計画されたが、これらの方
法の中で特にＣＦＡの生物抽出を目的としたものはな
く、これらの方法のいずれも安全に廃棄できる生成物を
生産するのに成功せず、すなわちすべて高価で時間のか
かる中和処理を必要とする強酸を生産した。
【０００９】上記の通りＣＦＡは多くの毒性金属を含
み、従ってＣＦＡの生物抽出に適した微生物はこれらの
毒性金属の存在下で成長することができなければならな
い。
み、従ってＣＦＡの生物抽出に適した微生物はこれらの
毒性金属の存在下で成長することができなければならな
い。
【００１０】さらに世界中の多くの火力発電所は沿岸に
位置しており、その結果無毒化するべきＣＦＡは例えば
海水沈澱プール中に投棄した結果、海水中に存在するこ
とが多い。従ってこのＣＦＡの生物抽出に適した微生物
は海水環境中、すなわち比較的高濃度の塩の存在下で成
長することもできなければならない。
位置しており、その結果無毒化するべきＣＦＡは例えば
海水沈澱プール中に投棄した結果、海水中に存在するこ
とが多い。従ってこのＣＦＡの生物抽出に適した微生物
は海水環境中、すなわち比較的高濃度の塩の存在下で成
長することもできなければならない。
【００１１】これまでＣＦＡの生物抽出に適した、ＣＦ
Ａの存在下の海水をベースとする媒地中で成長すること
ができる酸生産微生物、例えばチオバシルス株を得られ
ることは開示されていなかった。
Ａの存在下の海水をベースとする媒地中で成長すること
ができる酸生産微生物、例えばチオバシルス株を得られ
ることは開示されていなかった。
【００１２】
【発明の目的】ＣＦＡからの金属の生物抽出のための、
環境に好ましく商業的に有用な方法の提供が本発明の目
的である。そのような生物抽出法は、ＣＦＡ中に存在す
る毒性金属の存在下で成長し、これらの金属をＣＦＡか
ら抽出して安全に廃棄できる無毒化ＣＦＡを与えること
ができる選ばれた微生物により行わなければならない。
環境に好ましく商業的に有用な方法の提供が本発明の目
的である。そのような生物抽出法は、ＣＦＡ中に存在す
る毒性金属の存在下で成長し、これらの金属をＣＦＡか
ら抽出して安全に廃棄できる無毒化ＣＦＡを与えること
ができる選ばれた微生物により行わなければならない。
【００１３】さらに商業的に有用な金属、例えばアルミ
ニウム及びチタンなどのＣＦＡからの回収も本発明の目
的である。
ニウム及びチタンなどのＣＦＡからの回収も本発明の目
的である。
【００１４】さらに上記の生物抽出法を行うのに有用な
微生物株、又は微生物株の混合物の提供は、本発明のも
うひとつの目的である。
微生物株、又は微生物株の混合物の提供は、本発明のも
うひとつの目的である。
【００１５】
【発明の概略】本発明は硫酸生産チオバシルス チオオ
キシダンスのある株が、バクテリアのための窒素源を含
み、１０−５０％ｗ／ｖの石炭フライアッシュ（ＣＦ
Ａ）を約１％の沈降硫黄と混合して懸濁した食塩水培地
中で成長することができ、この成長培地中でチオバシル
ス チオオキシダンス株は硫酸を生産することができ、
それが今度はＣＦＡに含まれるアルミニウム、チタン、
バナジウム、セレン、ほう素、モリブデン、コバルトな
どの金属を可溶化するという驚くべき発見に基づいてい
る。
キシダンスのある株が、バクテリアのための窒素源を含
み、１０−５０％ｗ／ｖの石炭フライアッシュ（ＣＦ
Ａ）を約１％の沈降硫黄と混合して懸濁した食塩水培地
中で成長することができ、この成長培地中でチオバシル
ス チオオキシダンス株は硫酸を生産することができ、
それが今度はＣＦＡに含まれるアルミニウム、チタン、
バナジウム、セレン、ほう素、モリブデン、コバルトな
どの金属を可溶化するという驚くべき発見に基づいてい
る。
【００１６】従って本発明は、石炭フライアッシュ（Ｃ
ＦＡ）から金属を抽出するための生物抽出法において： （ａ）海水溶液に少なくとも１種類の窒素源を含む補足
栄養素を挿入し、その中に１０−５０％ｗ／ｖの量のＣ
ＦＡを懸濁し、初期ｐＨが約２．５から約４．０の範囲
内に達するまで硫酸を加えることにより酸性培地を形成
し； （ｂ）該培地中で成長し、硫酸を生産することができる
少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンスの
株を含む培養微生物を該培地に接種し； （ｃ）エアレーション及び撹拌により接種培地に好気性
（有気という場合もある）条件を確立し、好気性条件を
維持して発酵を誘起し、発酵培養のｐＨを該ＣＦＡから
抽出金属が抽出されるレベルに下げ； （ｄ）該発酵培養をＣＦＡラフィネート沈澱物、及びチ
オバシルス チオオキシダンス細胞と抽出金属の懸濁液
を含む上澄みに分離できるようにエアレーション及び撹
拌を中止し、沈澱物から上澄みを分離し； （ｅ）該上澄みをミクロ濾過してチオバシルス チオオ
キシダンス細胞を分離し、それにより金属−含有濾液及
びチオバシルス チオオキシダンス細胞の濃厚懸濁液を
別々に得； （ｆ）所望量の適した塩基を加えることにより濾液のｐ
Ｈを段階的に上げて金属含有留分を沈澱させ、各沈澱の
後に金属含有留分を回収することにより金属−含有濾液
を分別する段階を含むことを特徴とする方法を提供す
る。
ＦＡ）から金属を抽出するための生物抽出法において： （ａ）海水溶液に少なくとも１種類の窒素源を含む補足
栄養素を挿入し、その中に１０−５０％ｗ／ｖの量のＣ
ＦＡを懸濁し、初期ｐＨが約２．５から約４．０の範囲
内に達するまで硫酸を加えることにより酸性培地を形成
し； （ｂ）該培地中で成長し、硫酸を生産することができる
少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンスの
株を含む培養微生物を該培地に接種し； （ｃ）エアレーション及び撹拌により接種培地に好気性
（有気という場合もある）条件を確立し、好気性条件を
維持して発酵を誘起し、発酵培養のｐＨを該ＣＦＡから
抽出金属が抽出されるレベルに下げ； （ｄ）該発酵培養をＣＦＡラフィネート沈澱物、及びチ
オバシルス チオオキシダンス細胞と抽出金属の懸濁液
を含む上澄みに分離できるようにエアレーション及び撹
拌を中止し、沈澱物から上澄みを分離し； （ｅ）該上澄みをミクロ濾過してチオバシルス チオオ
キシダンス細胞を分離し、それにより金属−含有濾液及
びチオバシルス チオオキシダンス細胞の濃厚懸濁液を
別々に得； （ｆ）所望量の適した塩基を加えることにより濾液のｐ
Ｈを段階的に上げて金属含有留分を沈澱させ、各沈澱の
後に金属含有留分を回収することにより金属−含有濾液
を分別する段階を含むことを特徴とする方法を提供す
る。
【００１７】本発明の実行のひとつの具体化に従い、少
なくとも１種類の該チオバシルスチオオキシダンス株を
自然環境から誘導する。その場合、補足栄養素は窒素源
の他にリン酸塩及び硫黄源ならびに必要な場合は界面活
性剤を含み、そのような具体化の場合の典型的補足栄養
素組成はリン酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫黄元素
及び界面活性剤Ｔｗｅｅｎ−８０TMであることが好まし
い。
なくとも１種類の該チオバシルスチオオキシダンス株を
自然環境から誘導する。その場合、補足栄養素は窒素源
の他にリン酸塩及び硫黄源ならびに必要な場合は界面活
性剤を含み、そのような具体化の場合の典型的補足栄養
素組成はリン酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫黄元素
及び界面活性剤Ｔｗｅｅｎ−８０TMであることが好まし
い。
【００１８】本発明の実行の他の具体化の場合、前以て
ＣＦＡの存在下の海水培地中で長期間成長させ、選ばれ
たＣＦＡ順化培養チオバシルス チオオキシダンスを使
用する。そのような選ばれた培養物は基本的に、ＣＦＡ
及び海水から順化培養に利用できるカリウム及びリン酸
塩を補足する必要がなく、界面活性剤の添加も必要とせ
ず、この具体化の場合は基本的に硝酸アンモニウムなど
の窒素源補足で十分である。そのような順化培養の例
は、上記の段階（ｅ）で得られるチオバシルスチオオキ
シダンス細胞濃厚懸濁液である。この濃厚細胞懸濁液
は、再循環して第２及びその後の循環工程で上記段階
（ｂ）の培養微生物として使用することができる。
ＣＦＡの存在下の海水培地中で長期間成長させ、選ばれ
たＣＦＡ順化培養チオバシルス チオオキシダンスを使
用する。そのような選ばれた培養物は基本的に、ＣＦＡ
及び海水から順化培養に利用できるカリウム及びリン酸
塩を補足する必要がなく、界面活性剤の添加も必要とせ
ず、この具体化の場合は基本的に硝酸アンモニウムなど
の窒素源補足で十分である。そのような順化培養の例
は、上記の段階（ｅ）で得られるチオバシルスチオオキ
シダンス細胞濃厚懸濁液である。この濃厚細胞懸濁液
は、再循環して第２及びその後の循環工程で上記段階
（ｂ）の培養微生物として使用することができる。
【００１９】上記両具体化において、培地に挿入するＣ
ＦＡの量は約１０−５０％ｗ／ｖであり、１０−２０％
ｗ／ｖが好ましい。
ＦＡの量は約１０−５０％ｗ／ｖであり、１０−２０％
ｗ／ｖが好ましい。
【００２０】上記の段階（ｂ）に従い培地に接種する培
養微生物は、明記のような再循環を行わない場合、選ば
れた適した培養チオバシルス チオオキシダンスをＣＦ
Ａを含まず補足栄養素を含む酸性海水溶液中で成長させ
て製造した出発培養から形成する。この培養が所望の細
胞数、例えば約２ｘ１０9細胞／ｍｌ及び最適細胞成長
及び硫酸生産を示す約１．２−１．５の低ｐＨに達した
ら、それを０．４５μｍ好ましくは０．２２μｍの市販
のミクロフィルターを用いてミクロ濾過し、濃厚細胞懸
濁液を得、それが上記段階（ｂ）で接種するのに使用す
る培養物となる。このミクロ濾過からの濾液は酸性であ
る。
養微生物は、明記のような再循環を行わない場合、選ば
れた適した培養チオバシルス チオオキシダンスをＣＦ
Ａを含まず補足栄養素を含む酸性海水溶液中で成長させ
て製造した出発培養から形成する。この培養が所望の細
胞数、例えば約２ｘ１０9細胞／ｍｌ及び最適細胞成長
及び硫酸生産を示す約１．２−１．５の低ｐＨに達した
ら、それを０．４５μｍ好ましくは０．２２μｍの市販
のミクロフィルターを用いてミクロ濾過し、濃厚細胞懸
濁液を得、それが上記段階（ｂ）で接種するのに使用す
る培養物となる。このミクロ濾過からの濾液は酸性であ
る。
【００２１】培地に導入するＣＦＡは、最初に酸性水溶
液で洗浄するのが好ましく、出発培養を上記の通りに形
成した場合は出発培養のミクロ濾過からの濾液をこの目
的に使用するのが好ましい。ＣＦＡの予備洗浄は、中で
もＣＦＡに通常存在するヒドロキシドイオンの除去のた
めであり、もしそれらが残っていると発酵培養の初期ｐ
Ｈが上がり、細胞の初期成長が遅くなるか又は培中のｐ
Ｈを２．５−４．０という所望の初期値に下げるために
比較的大量の硫酸を必要とする。
液で洗浄するのが好ましく、出発培養を上記の通りに形
成した場合は出発培養のミクロ濾過からの濾液をこの目
的に使用するのが好ましい。ＣＦＡの予備洗浄は、中で
もＣＦＡに通常存在するヒドロキシドイオンの除去のた
めであり、もしそれらが残っていると発酵培養の初期ｐ
Ｈが上がり、細胞の初期成長が遅くなるか又は培中のｐ
Ｈを２．５−４．０という所望の初期値に下げるために
比較的大量の硫酸を必要とする。
【００２２】必要なら出発培養の濾液を本来の海水と混
合して洗浄に使用することができる。例えば２０％ｖ／
ｖ酸性出発培養濾液及び８０％ｖ／ｖ海水の混合物をＣ
ＦＡの洗浄に使用する。このようにして濾液のｐＨを中
性又はその近辺に上げると環境に好ましい方法でそれを
処分することができ、それがさらに有益である。
合して洗浄に使用することができる。例えば２０％ｖ／
ｖ酸性出発培養濾液及び８０％ｖ／ｖ海水の混合物をＣ
ＦＡの洗浄に使用する。このようにして濾液のｐＨを中
性又はその近辺に上げると環境に好ましい方法でそれを
処分することができ、それがさらに有益である。
【００２３】上記の通り２回目及びその後の生物抽出過
程の循環で、該出発培養は１回目の過程の段階（ｅ）で
得た濃厚細胞懸濁液の割合を増加させることも、置換し
てしまうこともできる。
程の循環で、該出発培養は１回目の過程の段階（ｅ）で
得た濃厚細胞懸濁液の割合を増加させることも、置換し
てしまうこともできる。
【００２４】上記方法の発酵段階は、上記段階（ｃ）の
発酵培養のｐＨが２．０以下、例えば約１．５又はそれ
以下の値に達したら停止させることができる。上記発酵
段階を発酵培養のｐＨが０．４−１．０、より好ましく
は０．６−０．８の値なるまで続けるのが好ましい。
発酵培養のｐＨが２．０以下、例えば約１．５又はそれ
以下の値に達したら停止させることができる。上記発酵
段階を発酵培養のｐＨが０．４−１．０、より好ましく
は０．６−０．８の値なるまで続けるのが好ましい。
【００２５】上記方法の段階（ｄ）の上澄み及びＣＦＡ
ラフィネート沈澱物の分離は、上澄みのデカンテーショ
ン又は細胞及び抽出金属の通過に十分な大きさで、ＣＦ
Ａニフィネート沈澱物の通過を遮るのに十分な小ささの
メッシュサイズのフィルターを用いた濾過により行うこ
とができる。
ラフィネート沈澱物の分離は、上澄みのデカンテーショ
ン又は細胞及び抽出金属の通過に十分な大きさで、ＣＦ
Ａニフィネート沈澱物の通過を遮るのに十分な小ささの
メッシュサイズのフィルターを用いた濾過により行うこ
とができる。
【００２６】典型的にＣＦＡラフィネート沈澱物は処理
する前に、例えば海水を用いて、好ましくは撹拌しなが
ら２回洗浄して沈澱物中に捕獲された抽出金属を除去す
る。最初の洗浄水は再循環し、段階（ｅ）の金属−含有
濾液と合わせ、続いてそこから金属含有留分を沈澱させ
る（段階（ｆ））。
する前に、例えば海水を用いて、好ましくは撹拌しなが
ら２回洗浄して沈澱物中に捕獲された抽出金属を除去す
る。最初の洗浄水は再循環し、段階（ｅ）の金属−含有
濾液と合わせ、続いてそこから金属含有留分を沈澱させ
る（段階（ｆ））。
【００２７】段階（ｅ）は通常０．４５μｍ、好ましく
は０．２２μｍの市販のミクロフィルターを用いたミク
ロ濾過により行い、金属−含有濾液及び濃厚細胞懸濁液
を得る。この濾液中の金属は典型的に溶解及び可溶化金
属塩であり、凝集していたとしても凝集体は比較的小さ
く、すなわち上記の０．４５μｍ好ましくは０．２２μ
ｍフィルターを通過することができる。濃厚細胞懸濁液
に捕獲された抽出金属は、海水と撹拌しながら行う細胞
懸濁液の洗浄及び同ミクロフィルターを通す再濾過によ
り、又は濃厚細胞懸濁液を上記段階（ｂ）に従い該培地
に接種して行う再循環により回収することができる。
は０．２２μｍの市販のミクロフィルターを用いたミク
ロ濾過により行い、金属−含有濾液及び濃厚細胞懸濁液
を得る。この濾液中の金属は典型的に溶解及び可溶化金
属塩であり、凝集していたとしても凝集体は比較的小さ
く、すなわち上記の０．４５μｍ好ましくは０．２２μ
ｍフィルターを通過することができる。濃厚細胞懸濁液
に捕獲された抽出金属は、海水と撹拌しながら行う細胞
懸濁液の洗浄及び同ミクロフィルターを通す再濾過によ
り、又は濃厚細胞懸濁液を上記段階（ｂ）に従い該培地
に接種して行う再循環により回収することができる。
【００２８】分別沈澱の段階（ｆ）は、ＫＯＨ又はＮａ
ＯＨ水溶液などの適した塩基、例えば１０Ｎ ＮａＯＨ
水溶液を用いて行う。上記の通りこの沈澱は、段階
（ｅ）の金属−含有濾液、又は必要な場合この金属−含
有濾液と洗浄ＣＦＡラフィネートの第１洗浄水の混合物
について行うことができる。
ＯＨ水溶液などの適した塩基、例えば１０Ｎ ＮａＯＨ
水溶液を用いて行う。上記の通りこの沈澱は、段階
（ｅ）の金属−含有濾液、又は必要な場合この金属−含
有濾液と洗浄ＣＦＡラフィネートの第１洗浄水の混合物
について行うことができる。
【００２９】本発明は、上記方法を行うのに有用な培養
チオバシルス チオオキシダンスも提供する。この培養
は、ｐＨが０．４という低ｐＨで最高５０％ｗ／ｖのＣ
ＦＡを懸濁させた補足海水溶液中で成長することができ
る少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンス
株を含む。
チオバシルス チオオキシダンスも提供する。この培養
は、ｐＨが０．４という低ｐＨで最高５０％ｗ／ｖのＣ
ＦＡを懸濁させた補足海水溶液中で成長することができ
る少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンス
株を含む。
【００３０】本発明のこの特徴のひとつの具体化によ
り、本文でＣ，Ｄ及びＧ株と呼ぶ３種類のチオバシルス
チオオキシダンス株の混合培養から誘導し、上記の培
養条件で成長することができる培養チオバシルス チオ
オキシダンスを提供する。
り、本文でＣ，Ｄ及びＧ株と呼ぶ３種類のチオバシルス
チオオキシダンス株の混合培養から誘導し、上記の培
養条件で成長することができる培養チオバシルス チオ
オキシダンスを提供する。
【００３１】本発明のこの特徴の別の具体化により、前
述のＣ，Ｄ及びＧ株の混合培養から誘導した、本文でＭ
株と呼ぶチオバシルス チオオキシダンス株を提供す
る。この株の試料をＮａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｃｔ
ｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｍａｒ
ｉｎｅ Ｂａｃｔｅｒｉａ，Ａｂｅｒｄｅｅｎ，Ｓｃｏ
ｔｌａｎｄ（ＮＣＩＭＢ）に受け入れ番号４０４５３と
して供託し、チオバシルス チオオキシダンス ＺＹＲ
１と明示した。
述のＣ，Ｄ及びＧ株の混合培養から誘導した、本文でＭ
株と呼ぶチオバシルス チオオキシダンス株を提供す
る。この株の試料をＮａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｃｔ
ｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｍａｒ
ｉｎｅ Ｂａｃｔｅｒｉａ，Ａｂｅｒｄｅｅｎ，Ｓｃｏ
ｔｌａｎｄ（ＮＣＩＭＢ）に受け入れ番号４０４５３と
して供託し、チオバシルス チオオキシダンス ＺＹＲ
１と明示した。
【００３２】本発明の上記方法の実行に好ましいやり方
を後文に示す。そこから本発明の方法が、経済的に受け
入れられ、環境的に好ましいＣＦＡの無毒化の方法であ
ることが結論される。
を後文に示す。そこから本発明の方法が、経済的に受け
入れられ、環境的に好ましいＣＦＡの無毒化の方法であ
ることが結論される。
【００３３】ここで本発明を以下の実施例及び付随の表
ならびに図においてより詳細に記載するが、これらは本
発明を制限するものではない。
ならびに図においてより詳細に記載するが、これらは本
発明を制限するものではない。
【００３４】
【実施例】実施例１ ：海水−ベース微生物成長培地 同一の海岸、すなわちイスラエルのネスジオナ近くのパ
ルマヒムから約３０ｍの位置から地中海の海水を繰り返
しポンプで汲み上げた。海水の組成をしばしば監視し、
その典型的元素組成を表１に示す。海水に３．５ｇのＫ
Ｈ2ＰＯ4、０．２−０．３ｇのＮＨ4ＳＯ4、１０ｇ／の
元素（すなわち沈降粉末）硫黄及び０．２ｍｌのＴｗｅ
ｅｎ−８０TMを補足し、塩基性海水−ベース成長培地、
ＳＳＷを得、その典型的元素組成も表１に示す。前記の
海水−ベース培地は、Ｂａｌｄｅｎｓｐｅｒｇｅｒ，
Ｊ．等、Ａｒｃｈ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．９９，３２３
−３２９（１９７４）の開示された培地に対応すること
に注意するべきである。
ルマヒムから約３０ｍの位置から地中海の海水を繰り返
しポンプで汲み上げた。海水の組成をしばしば監視し、
その典型的元素組成を表１に示す。海水に３．５ｇのＫ
Ｈ2ＰＯ4、０．２−０．３ｇのＮＨ4ＳＯ4、１０ｇ／の
元素（すなわち沈降粉末）硫黄及び０．２ｍｌのＴｗｅ
ｅｎ−８０TMを補足し、塩基性海水−ベース成長培地、
ＳＳＷを得、その典型的元素組成も表１に示す。前記の
海水−ベース培地は、Ｂａｌｄｅｎｓｐｅｒｇｅｒ，
Ｊ．等、Ａｒｃｈ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．９９，３２３
−３２９（１９７４）の開示された培地に対応すること
に注意するべきである。
【００３５】９００ｍｌの海水に硫黄以外のすべての成
分を溶解し、０．２２μｍのフィルターを用いて溶液を
濾過することによりそれぞれ１００ｍｌの上記海水−ベ
ース培地を調製した。硫黄は別に１００ｍｌの海水中の
懸濁液として用意し、上記濾液溶液に加する。使用した
硫黄は一般に汚染物を含まないが、どのような汚染をも
防ぐために硫黄懸濁液を蒸気中で約３０分煮沸する。こ
の蒸煮は連続３日繰り返すことができる。その後蒸煮硫
黄懸濁液を上記の濾液溶液に加え、通常ｐＨを約３．０
に調節して、表２に化学組成を示す最終的海水−ベース
培地を得る。水道水−ベース成長培地も海水−ベース培
地との比較として表２に示す。この水道水−ベース培地
は、いくつかの微生物株成長の最初の培地として使用し
た。従って表２から明らかな通り、水道水−ベース培地
に含まれる硫酸マグネシウム、塩化カルシウム及び硫酸
第１鉄は海水−ベース培地から省略することができる。
さらにリン酸カリウムも石炭フライアッシュ（ＣＦＡ）
を含む海水−ベース培地から省略することができる。
分を溶解し、０．２２μｍのフィルターを用いて溶液を
濾過することによりそれぞれ１００ｍｌの上記海水−ベ
ース培地を調製した。硫黄は別に１００ｍｌの海水中の
懸濁液として用意し、上記濾液溶液に加する。使用した
硫黄は一般に汚染物を含まないが、どのような汚染をも
防ぐために硫黄懸濁液を蒸気中で約３０分煮沸する。こ
の蒸煮は連続３日繰り返すことができる。その後蒸煮硫
黄懸濁液を上記の濾液溶液に加え、通常ｐＨを約３．０
に調節して、表２に化学組成を示す最終的海水−ベース
培地を得る。水道水−ベース成長培地も海水−ベース培
地との比較として表２に示す。この水道水−ベース培地
は、いくつかの微生物株成長の最初の培地として使用し
た。従って表２から明らかな通り、水道水−ベース培地
に含まれる硫酸マグネシウム、塩化カルシウム及び硫酸
第１鉄は海水−ベース培地から省略することができる。
さらにリン酸カリウムも石炭フライアッシュ（ＣＦＡ）
を含む海水−ベース培地から省略することができる。
【００３６】上記の海水−ベース培地を所望の微生物を
得るための選択過程で使用した。しかし１度選択株が得
られたら、選択株の日常的成長のめたの培地の調製に上
記の特別な硫黄の処理及び無菌処理は必要でない。以下
の実施例で示す生物抽出法のために調製する培地も硫黄
処理又は無菌処理は必要でなく、すべての培地成分を上
記の通りに混合することが必要である。
得るための選択過程で使用した。しかし１度選択株が得
られたら、選択株の日常的成長のめたの培地の調製に上
記の特別な硫黄の処理及び無菌処理は必要でない。以下
の実施例で示す生物抽出法のために調製する培地も硫黄
処理又は無菌処理は必要でなく、すべての培地成分を上
記の通りに混合することが必要である。
【００３７】微生物が石炭フライアッシュ（ＣＦＡ）の
存在下の海水中で成長する能力を分析するためのいくつ
かの実験で、前記の海水に窒素源として１．０ｇの硝酸
アンモニウムのみを加えて補足した海水−ベース培地を
調製した。
存在下の海水中で成長する能力を分析するためのいくつ
かの実験で、前記の海水に窒素源として１．０ｇの硝酸
アンモニウムのみを加えて補足した海水−ベース培地を
調製した。
【００３８】
【表１】 表１ 海水（パルマヒム）及び それから誘導した海水−ベース培地（ＳＳＷ）の化学組成 ─────────────────────────────────── 海水 ＳＳＷ ｇ／Ｌ ｇ／Ｌ ナトリウム １４．０ １４．０ カリウム ０．５０ １．６０ ほう素 ０ ０ カルシウム ０．５１４ ０．５４９ アルミニウム ０ ０ マグネシウム １．６ １．６ 鉄 ０ ０ チタン ０ ０ 亜鉛 ０．０ １４ ０．０１４ ニッケル ０ ０ モリブデン ０ ０ 銅 ０．００７５ ０．００４３ コバルト ０ ０ カドミウム ０ ０ クロム ０ ０ 硫酸塩 ３．３９ ３．３９ リン酸塩 ０．０１３ ２．４ セレン ０ ０ ひ素 ０ ０ 水銀 ０ ０ バナジウム ０ ０ マンガン ０ ０ ───────────────────────────────────
【００３９】
【表２】 表２ チオバシルス成長のための培地の組成 ─────────────────────────────────── 水道水−ベース 海水−ベース 成分 （ｇ／Ｌ） （ｇ／Ｌ） ─────────────────────────────────── （ＮＨ4）2ＳＯ4 ０．２ ０．２ ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ０．５ − ＣａＣｌ2 ０．２５ − ＫＨ2ＰＯ4 ３．５ ３．５ ＦｅＳＯ4 ０．００５ − Ｔｗｅｅｎ−８０TM ２００μＬ ２００μＬ 硫黄（沈降） １０．０ １０．０ ───────────────────────────────────実施例２ 石炭フライアッシュ（ＣＦＡ） ＣＦＡは、イスラエルのハデラの“マオア デイビッ
ド”発電所の燃焼石炭から得た。良く混合したＣＦＡの
山から試料を得た。このＣＦＡ試料の典型的金属酸化物
組成を表３に示す（イスラエル電力会社のＢｏｋｅｒ，
Ｙ．ＩＥＣ Ｒｅｐｏｒｔ ＥＣＤ−８７−６，１９８
７を参照）。これらの金属酸化物の他に、ＣＦＡは種々
の微生物、植物及び動物に有毒なＣｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｖａ，Ｍｏ，Ｓｅ，Ｂなどの種々の金
属も含む。
ド”発電所の燃焼石炭から得た。良く混合したＣＦＡの
山から試料を得た。このＣＦＡ試料の典型的金属酸化物
組成を表３に示す（イスラエル電力会社のＢｏｋｅｒ，
Ｙ．ＩＥＣ Ｒｅｐｏｒｔ ＥＣＤ−８７−６，１９８
７を参照）。これらの金属酸化物の他に、ＣＦＡは種々
の微生物、植物及び動物に有毒なＣｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｖａ，Ｍｏ，Ｓｅ，Ｂなどの種々の金
属も含む。
【００４０】
【表３】 表３ 石炭フライアッシュ（ＣＦＡ）の酸化物の化学組成 ─────────────────────────────────── 酸化物 ％ ＳｉＯ2 ４８ Ａｌ2Ｏ3 ３０ Ｆｅ2Ｏ3 ５．７ ＣａＯ ７．２ ＭｇＯ ２．５ ＴｉＯ2 １．３ Ｋ2Ｏ ０．６ Ｎａ2Ｏ ０．４ ＳＯ3 ３．７ Ｐ2Ｏ5 ０．９ ───────────────────────────────────実施例３ 微生物株の供給源 以下の供給源から基となる３種類のチオバシルス チオ
オキシダンスの株を得た： １）Ｃ株：熱水から単離したチオバシルス チオオキシ
ダンス Ｖｕｌｃ ６Ｔ（Ｓｕｌｆａｔａｒａ，イタリ
アのナプレスの近く）。この株はＦｅｄｅｒａｌＩｎｓ
ｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈａｎｎｏｖ
ｅｒ Ｇｅｒｍａｎｙから得た。
オキシダンスの株を得た： １）Ｃ株：熱水から単離したチオバシルス チオオキシ
ダンス Ｖｕｌｃ ６Ｔ（Ｓｕｌｆａｔａｒａ，イタリ
アのナプレスの近く）。この株はＦｅｄｅｒａｌＩｎｓ
ｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈａｎｎｏｖ
ｅｒ Ｇｅｒｍａｎｙから得た。
【００４１】２）Ｄ株：Ｈａｎｎｏｖｅｒ，Ｇｅｒｍａ
ｎｙの近くのＨａｒｚ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓの採鉱水か
ら単離したチオバシルス チオオキシダンス Ｒａｍ
８Ｔ。この株もＦｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｆｏｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｎａｔｕｒａｌ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈａｎｎｏｖｅｒ Ｇｅｒｍａ
ｎｙから得た。
ｎｙの近くのＨａｒｚ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓの採鉱水か
ら単離したチオバシルス チオオキシダンス Ｒａｍ
８Ｔ。この株もＦｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｆｏｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｎａｔｕｒａｌ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈａｎｎｏｖｅｒ Ｇｅｒｍａ
ｎｙから得た。
【００４２】３）Ｇ株：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｙｐｅ
Ｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＡＴＣＣ），
Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，ＭＤ，ＵＳＡに受け入れ番号ＡＴ
ＣＣ８０８５として供託されたチオバシルス チオオキ
シダンス株。この株は、ＡＴＣＣから購入した。
Ｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＡＴＣＣ），
Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，ＭＤ，ＵＳＡに受け入れ番号ＡＴ
ＣＣ８０８５として供託されたチオバシルス チオオキ
シダンス株。この株は、ＡＴＣＣから購入した。
【００４３】実施例４ ＣＦＡを含む海水−ベース培地で成長することができ、
ＣＦＡからの金属の生物抽出に適したチオバシルス チ
オオキシダンス株の単離及び選択 海水培地（実施例１）中に５０％ｗ／ｖのＣＦＡ（実施
例２）を懸濁させた培地に、３種類の基となる株（実施
例３）の混合物を接種した。上記条件下、すなわち食塩
水環境下で及び実施例２に記載のＣＦＡ中に含まれる種
々の毒性金属又は金属酸化物、すなわちＡｌ2Ｏ3，Ｔｉ
Ｏ2，Ｍｏ，Ｓｅ，Ｂ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ及びＣｒなど
の存在下で成長できる生存性チオバシルス チオオキシ
ダンス株の選択のために、この混合培養を４カ月以上成
育した。２カ月の培養の後のｐＨの減少により混合培養
中の少なくともいくらかのバクテリアの生存能力が観察
され、約３．０の最初のｐＨは３カ月の培養の後約０．
４に達した。このｐＨの減少は、培養中に残った生存バ
クテリアによる硫酸生産を示している。培養をさらに少
なくとも１カ月同培地中に保存し、すなわち残存バクテ
リアを培地中の上記毒性金属、特に少なくとも４，００
０ｐｐｍの量で存在するアルミニウムの存在による選択
圧下においたままにした。その後残存バクテリアをＣＦ
Ａを含む新しい培地に移し、さらに少なくとも７日培養
して選択した生存バクテリアを成長させた。
ＣＦＡからの金属の生物抽出に適したチオバシルス チ
オオキシダンス株の単離及び選択 海水培地（実施例１）中に５０％ｗ／ｖのＣＦＡ（実施
例２）を懸濁させた培地に、３種類の基となる株（実施
例３）の混合物を接種した。上記条件下、すなわち食塩
水環境下で及び実施例２に記載のＣＦＡ中に含まれる種
々の毒性金属又は金属酸化物、すなわちＡｌ2Ｏ3，Ｔｉ
Ｏ2，Ｍｏ，Ｓｅ，Ｂ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ及びＣｒなど
の存在下で成長できる生存性チオバシルス チオオキシ
ダンス株の選択のために、この混合培養を４カ月以上成
育した。２カ月の培養の後のｐＨの減少により混合培養
中の少なくともいくらかのバクテリアの生存能力が観察
され、約３．０の最初のｐＨは３カ月の培養の後約０．
４に達した。このｐＨの減少は、培養中に残った生存バ
クテリアによる硫酸生産を示している。培養をさらに少
なくとも１カ月同培地中に保存し、すなわち残存バクテ
リアを培地中の上記毒性金属、特に少なくとも４，００
０ｐｐｍの量で存在するアルミニウムの存在による選択
圧下においたままにした。その後残存バクテリアをＣＦ
Ａを含む新しい培地に移し、さらに少なくとも７日培養
して選択した生存バクテリアを成長させた。
【００４４】さらに行ったこのような培養期間又は成長
サイクルは典型的に、５０％ｗ／ｖのＣＦＡの存在下の
上記海水培地中で行い、培地の初期ｐＨは約３．０であ
り、７−１４日成長させた前の培地の１０％ｖ／ｖの量
で新しい培地を接種した（又は基になる培養の場合約４
カ月間）。上記の成長サイクルの最後に（混合株の基に
なる培養の後に少なくとも３サイクルが必要である）、
（ｉ）海水−ベース成長培地中、（ｉｉ）成長培地に加
えるＣＦＡ（５０％ｗ／ｖ）中に含まれる量の毒性金属
及び金属酸化物の存在下；及び（ｉｉｉ）培地の酸性条
件下、すなわち最初がｐＨ３．０で長い培養期間（１カ
月かそれ以上）後に生存成長バクテリアによる硫酸生産
の結果約ｐＨ０．４から約０．８に減少する条件下で成
長することができる選ばれたチオバシルス チオオキシ
ダンスバクテリアを含むことを特徴とする最終的混合培
養を得ることができた。
サイクルは典型的に、５０％ｗ／ｖのＣＦＡの存在下の
上記海水培地中で行い、培地の初期ｐＨは約３．０であ
り、７−１４日成長させた前の培地の１０％ｖ／ｖの量
で新しい培地を接種した（又は基になる培養の場合約４
カ月間）。上記の成長サイクルの最後に（混合株の基に
なる培養の後に少なくとも３サイクルが必要である）、
（ｉ）海水−ベース成長培地中、（ｉｉ）成長培地に加
えるＣＦＡ（５０％ｗ／ｖ）中に含まれる量の毒性金属
及び金属酸化物の存在下；及び（ｉｉｉ）培地の酸性条
件下、すなわち最初がｐＨ３．０で長い培養期間（１カ
月かそれ以上）後に生存成長バクテリアによる硫酸生産
の結果約ｐＨ０．４から約０．８に減少する条件下で成
長することができる選ばれたチオバシルス チオオキシ
ダンスバクテリアを含むことを特徴とする最終的混合培
養を得ることができた。
【００４５】上記の選択した混合培養のチオバシルスは
Ｍ株と命名し、前記の親株と区別した。このＭ株の純粋
培養物の試料を、１９９１年１１月４日にＮａｔｉｏｎ
ａｌＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ
ｌ ａｎｄ ＭａｒｉｎｅＢａｃｔｅｒｉａ（ＮＣＩＭ
Ｂ）に受け入れ番号ＮＣＩＭＢ ４０４５３にて供託
し、チオバシルス チオオキシダンス ＺＹＲ １と示
した。
Ｍ株と命名し、前記の親株と区別した。このＭ株の純粋
培養物の試料を、１９９１年１１月４日にＮａｔｉｏｎ
ａｌＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ
ｌ ａｎｄ ＭａｒｉｎｅＢａｃｔｅｒｉａ（ＮＣＩＭ
Ｂ）に受け入れ番号ＮＣＩＭＢ ４０４５３にて供託
し、チオバシルス チオオキシダンス ＺＹＲ １と示
した。
【００４６】チオバシルス チオオキシダンスＭ株の最
適成長条件の決定のために多くの実験も行った。それに
より、これらのチオバシルスの最適成長は、１％の元素
硫黄、硝酸アンモニウム（１ｇ／−）及び最高５０％の
ＣＦＡを補足し、最初のｐＨ値が約３．０の海水−ベー
ス培地により得られることが明らかになった。さらにＴ
ｗｅｅｎ−８０TMを２００μｌ／−（すなわち２００ｐ
ｐｍ）の濃度で最初に成長培地に加えると、水中の硫黄
の混和性が増し、バクテリアの成長速度が増加すること
がわかった。この効果は、最初の培養の１０％ｖ／ｖの
接種により開始する、ＣＦＡを含むその後の培養ではあ
まり強くない。
適成長条件の決定のために多くの実験も行った。それに
より、これらのチオバシルスの最適成長は、１％の元素
硫黄、硝酸アンモニウム（１ｇ／−）及び最高５０％の
ＣＦＡを補足し、最初のｐＨ値が約３．０の海水−ベー
ス培地により得られることが明らかになった。さらにＴ
ｗｅｅｎ−８０TMを２００μｌ／−（すなわち２００ｐ
ｐｍ）の濃度で最初に成長培地に加えると、水中の硫黄
の混和性が増し、バクテリアの成長速度が増加すること
がわかった。この効果は、最初の培養の１０％ｖ／ｖの
接種により開始する、ＣＦＡを含むその後の培養ではあ
まり強くない。
【００４７】実施例５： 基になるチオバシルス チオオキシダンスＣ，Ｄ及びＧ
株に対するチオバシルスチオオキシダンスＭ株（ＮＣＩ
ＭＢ）の比較分析 （ａ）実施例４に述べた通り、基になる３種類のＣ，Ｄ
及びＧ株に５０％ｗ／ｖのＣＦＡを含む培地を接種する
ことにより開始した混合培養の成長を繰り返した後、Ｍ
株を選択した。試験実験においてＣ，Ｄ，Ｇ及びＭ株
を、１０％ｗ／ｖのＣＦＡを含む前記海水培地中で別々
に成長させた。
株に対するチオバシルスチオオキシダンスＭ株（ＮＣＩ
ＭＢ）の比較分析 （ａ）実施例４に述べた通り、基になる３種類のＣ，Ｄ
及びＧ株に５０％ｗ／ｖのＣＦＡを含む培地を接種する
ことにより開始した混合培養の成長を繰り返した後、Ｍ
株を選択した。試験実験においてＣ，Ｄ，Ｇ及びＭ株
を、１０％ｗ／ｖのＣＦＡを含む前記海水培地中で別々
に成長させた。
【００４８】このような条件下でＭ株は成長性が良く、
Ｇ株は成長が可能であるが、Ｃ及びＤ株は両方とも１０
％のＣＦＡの存在下で成長することができないことが観
察された。しかしＣ及びＤ株は１０％のＣＦＡの存在
下、すなわちこのＣＦＡ中に含まれる種々の金属及び／
又は金属酸化物の存在下で成長できないが、これらの株
の供給源であるＦｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｆｏｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｎａｔｕｒ
ａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈａｎｎｏｖｅｒ，Ｇｅｒ
ｍａｎｙ，のＤｒ．Ｂｏｓｅｃｋｅｒによるデータは、
非−誘発／非−適応Ｃ及びＤ株は１，０００ｐｐｍのＣ
ｕ，Ｎｉ及びＣｒの存在下で成長でき、Ｄ株は５０，０
００ｐｐｍのＮｉの存在下でさえ生存することを示して
いるに注意しなければならない。従ってこれは、Ｍ株が
新規チオバシルス チオオキシダンス株であり、基とな
るＣ，Ｄ及びＧ株の混合物の誘導体であり、Ｃｕ，Ｎｉ
及びＣｒの他にＣＦＡ中に含まれる金属及び／又は金属
酸化物に抵抗性である、例えばＡｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｓ
ｅ，Ｍｏ，Ｂ，Ｖａなどに抵抗性であることを特徴とす
るらしいことを示している。この点に関して、Ｍ株が１
０，０００ｐｐｍのＡｌの存在下でも生存できることに
注意しなければならない。
Ｇ株は成長が可能であるが、Ｃ及びＤ株は両方とも１０
％のＣＦＡの存在下で成長することができないことが観
察された。しかしＣ及びＤ株は１０％のＣＦＡの存在
下、すなわちこのＣＦＡ中に含まれる種々の金属及び／
又は金属酸化物の存在下で成長できないが、これらの株
の供給源であるＦｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｆｏｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｎａｔｕｒ
ａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｈａｎｎｏｖｅｒ，Ｇｅｒ
ｍａｎｙ，のＤｒ．Ｂｏｓｅｃｋｅｒによるデータは、
非−誘発／非−適応Ｃ及びＤ株は１，０００ｐｐｍのＣ
ｕ，Ｎｉ及びＣｒの存在下で成長でき、Ｄ株は５０，０
００ｐｐｍのＮｉの存在下でさえ生存することを示して
いるに注意しなければならない。従ってこれは、Ｍ株が
新規チオバシルス チオオキシダンス株であり、基とな
るＣ，Ｄ及びＧ株の混合物の誘導体であり、Ｃｕ，Ｎｉ
及びＣｒの他にＣＦＡ中に含まれる金属及び／又は金属
酸化物に抵抗性である、例えばＡｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｓ
ｅ，Ｍｏ，Ｂ，Ｖａなどに抵抗性であることを特徴とす
るらしいことを示している。この点に関して、Ｍ株が１
０，０００ｐｐｍのＡｌの存在下でも生存できることに
注意しなければならない。
【００４９】（ｂ）蛋白質プロファイル分析において、
チオバシルス チオオキシダンスＣ，Ｄ，Ｇ及びＭ株に
より生産された蛋白質をＳＤＳポリアクリルアミドゲル
電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分析した。
チオバシルス チオオキシダンスＣ，Ｄ，Ｇ及びＭ株に
より生産された蛋白質をＳＤＳポリアクリルアミドゲル
電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分析した。
【００５０】それぞれの株を２００ｍｌの培養フラスコ
に入れたｐＨが２．５−３．０の海水培地（ＣＦＡを含
まない）５００ｍｌ中で、撹拌しながら３０℃の温度で
４８時間成長させた。その後この培養の３００ｍｌを遠
心により濃縮し（７５０ｘ）濃厚細胞懸濁液を２００μ
ｌの０．９％ＮａＣｌ溶液（Ｈ2Ｏ中）に再懸濁した。
再懸濁細胞を遠心し（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ）、上澄みを
捨て、１０ｍＭのトリス、１．０ｍＭのＥＤＴＡ、２．
５％のＳＤＳを含むｐＨが８．０のＳＤＳ緩衝液１００
μｌにペレット化細胞を再懸濁した。得られた全細胞懸
濁液を５分間煮沸し、β−メルカプトエタノールを最終
濃度が５％になるまで加えた。煮沸全細胞懸濁液のそれ
ぞれからの試料に、高速電気泳動装置（Ｐｈａｒｍａｃ
ｉａ，Ｓｗｅｄｅｎ）で各試料ウェル当たり約１μｌの
ポリアクリルアミドゲルを負荷し、６５Ｖで１時間電気
泳動を行った。上記の電気泳動実験に分子量マーカー標
準試料も含んで行い、それは以下の蛋白質を含んでい
た：α−ラクトアルブミン−分子量１４，４００；トリ
プシン−インヒビター−分子量２０，１００；カルボニ
ックアンヒドラーゼ−分子量３０，０００；オバルブミ
ン−分子量４３，０００；アルブミン−分子量６７，０
００；及びＰＨＢ−ヒドロキシラーゼβ−分子量９４，
０００。
に入れたｐＨが２．５−３．０の海水培地（ＣＦＡを含
まない）５００ｍｌ中で、撹拌しながら３０℃の温度で
４８時間成長させた。その後この培養の３００ｍｌを遠
心により濃縮し（７５０ｘ）濃厚細胞懸濁液を２００μ
ｌの０．９％ＮａＣｌ溶液（Ｈ2Ｏ中）に再懸濁した。
再懸濁細胞を遠心し（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ）、上澄みを
捨て、１０ｍＭのトリス、１．０ｍＭのＥＤＴＡ、２．
５％のＳＤＳを含むｐＨが８．０のＳＤＳ緩衝液１００
μｌにペレット化細胞を再懸濁した。得られた全細胞懸
濁液を５分間煮沸し、β−メルカプトエタノールを最終
濃度が５％になるまで加えた。煮沸全細胞懸濁液のそれ
ぞれからの試料に、高速電気泳動装置（Ｐｈａｒｍａｃ
ｉａ，Ｓｗｅｄｅｎ）で各試料ウェル当たり約１μｌの
ポリアクリルアミドゲルを負荷し、６５Ｖで１時間電気
泳動を行った。上記の電気泳動実験に分子量マーカー標
準試料も含んで行い、それは以下の蛋白質を含んでい
た：α−ラクトアルブミン−分子量１４，４００；トリ
プシン−インヒビター−分子量２０，１００；カルボニ
ックアンヒドラーゼ−分子量３０，０００；オバルブミ
ン−分子量４３，０００；アルブミン−分子量６７，０
００；及びＰＨＢ−ヒドロキシラーゼβ−分子量９４，
０００。
【００５１】電気泳動蛋白質バンドを染色し（Ｃｏｏｍ
ａｓｓｉｅのブリリアントブルー）、標準的方法で展開
し、結果を図１に示す。図１において、列１及び２は上
記の分子量マーカーに対応するバンドを示し、それぞれ
の分子量は図の左端に示してあり、３−６列はそれぞれ
示した通りＤ，Ｃ，Ｍ及びＧ株に対応し、図の右端の矢
印は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ法の間の蛋白質の移動の方向を
示す。図１から、４株の蛋白質バンドの数は少ないこと
が観察され、各株により生産される蛋白質の数が比較的
少ないことを示している。さらにＣ，Ｄ及びＧ株の蛋白
質バンドプロファイルは部分的にのみ類似しており、こ
れらの株が密接に関連してはいないことを示している。
しかしＧ及びＭ株の蛋白質バンドプロファイルは非常に
類似しており、Ｍ株がおそらくＧ株から誘導されたもの
であることを示している。
ａｓｓｉｅのブリリアントブルー）、標準的方法で展開
し、結果を図１に示す。図１において、列１及び２は上
記の分子量マーカーに対応するバンドを示し、それぞれ
の分子量は図の左端に示してあり、３−６列はそれぞれ
示した通りＤ，Ｃ，Ｍ及びＧ株に対応し、図の右端の矢
印は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ法の間の蛋白質の移動の方向を
示す。図１から、４株の蛋白質バンドの数は少ないこと
が観察され、各株により生産される蛋白質の数が比較的
少ないことを示している。さらにＣ，Ｄ及びＧ株の蛋白
質バンドプロファイルは部分的にのみ類似しており、こ
れらの株が密接に関連してはいないことを示している。
しかしＧ及びＭ株の蛋白質バンドプロファイルは非常に
類似しており、Ｍ株がおそらくＧ株から誘導されたもの
であることを示している。
【００５２】しかし、上記の電気泳動は単に約３２ｍｍ
の距離で蛋白質を分離できるだけであり、従ってＧ及び
Ｍ株からの蛋白質の大きさにおける小さい差は、このに
ような電気泳動分離によって分解することはできないこ
とに注意しなければならない。さらにＳＤＳ−ＰＡＧＥ
により分析した上記株は、非−選択的条件下、すなわち
ＣＦＡを含まず比較的高ｐＨ（ｐＨ２．５−３．０）で
成長させており、すなわち培養は０．４−０．８の低ｐ
Ｈに達するのに十分な程長く成長していないので、図１
で観察された蛋白質バンドは、非−誘発条件下の株によ
り生産される蛋白質を示しており、従って誘発条件下
（ＣＦＡ，低ｐＨ）で種々の株、特にＧ及びＭ株により
生産される蛋白質の変化を上記ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析に
おいて解明することは期待できない。
の距離で蛋白質を分離できるだけであり、従ってＧ及び
Ｍ株からの蛋白質の大きさにおける小さい差は、このに
ような電気泳動分離によって分解することはできないこ
とに注意しなければならない。さらにＳＤＳ−ＰＡＧＥ
により分析した上記株は、非−選択的条件下、すなわち
ＣＦＡを含まず比較的高ｐＨ（ｐＨ２．５−３．０）で
成長させており、すなわち培養は０．４−０．８の低ｐ
Ｈに達するのに十分な程長く成長していないので、図１
で観察された蛋白質バンドは、非−誘発条件下の株によ
り生産される蛋白質を示しており、従って誘発条件下
（ＣＦＡ，低ｐＨ）で種々の株、特にＧ及びＭ株により
生産される蛋白質の変化を上記ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析に
おいて解明することは期待できない。
【００５３】（ｃ）従って第２のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析
を行い、その方法は上記の通りであるがＧ及びＭ株のみ
を比較し、誘発Ｇ及びＭ株の試料も含めた。各Ｇ及びＭ
株を別々に培養フラスコ中で、培地（海水培地）を５０
％ｗ／ｖのＣＦＡで補足し、ｐＨ３．０とし、撹拌しな
がら成長させる（１００ｍｌ培養物／５００ｍｌ培養フ
ラスコ）ことにより誘発を行った。培養物を７−１０日
間インキュベートし、その段階でｐＨは上記の通り０．
６−０．８に下がる。Ｇ及びＭ株の標準培養も培地にＣ
ＦＡを含まずに同様の方法で成長させた。上記の通り培
養を濃縮し、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析用の試料を調製し
た。この分析のＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルは、大きさの類似
した蛋白質バンドの分離を良くすることができる１０−
１５％勾配ゲルを使用した。さらにこのゲルは、上記の
低分子量蛋白質マーカーの他に高分子量蛋白質マーカ
ー：分子量６７，０００、分子量１４０，０００、分子
量２３２，０００、分子量４４０，０００及び分子量６
６９，０００も含んだ。図２において、列１及び２は、
上記の分子量マーカーに対応するバンドを示し、それぞ
れの分子量を図の左端に示してあり、列３−６はＧ及び
Ｍ株の培養からの種々の試料を示し、その中で列３及び
５はＣＦＡの非存在下で成長した株を示し、列４及び６
はＣＦＡの存在下で成長した株を示し、図の右端の矢印
はＳＤＳ−ＰＡＧＥ法の間の蛋白質の移動の方向を示
す。
を行い、その方法は上記の通りであるがＧ及びＭ株のみ
を比較し、誘発Ｇ及びＭ株の試料も含めた。各Ｇ及びＭ
株を別々に培養フラスコ中で、培地（海水培地）を５０
％ｗ／ｖのＣＦＡで補足し、ｐＨ３．０とし、撹拌しな
がら成長させる（１００ｍｌ培養物／５００ｍｌ培養フ
ラスコ）ことにより誘発を行った。培養物を７−１０日
間インキュベートし、その段階でｐＨは上記の通り０．
６−０．８に下がる。Ｇ及びＭ株の標準培養も培地にＣ
ＦＡを含まずに同様の方法で成長させた。上記の通り培
養を濃縮し、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析用の試料を調製し
た。この分析のＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルは、大きさの類似
した蛋白質バンドの分離を良くすることができる１０−
１５％勾配ゲルを使用した。さらにこのゲルは、上記の
低分子量蛋白質マーカーの他に高分子量蛋白質マーカ
ー：分子量６７，０００、分子量１４０，０００、分子
量２３２，０００、分子量４４０，０００及び分子量６
６９，０００も含んだ。図２において、列１及び２は、
上記の分子量マーカーに対応するバンドを示し、それぞ
れの分子量を図の左端に示してあり、列３−６はＧ及び
Ｍ株の培養からの種々の試料を示し、その中で列３及び
５はＣＦＡの非存在下で成長した株を示し、列４及び６
はＣＦＡの存在下で成長した株を示し、図の右端の矢印
はＳＤＳ−ＰＡＧＥ法の間の蛋白質の移動の方向を示
す。
【００５４】図２に示すこの分析の結果により以下が示
される。ＣＦＡの存在下で両方を成長させた時、Ｇ及び
Ｍ株の間に認識できる差はなかった（列４及び６−それ
ぞれＧ及びＭ株）。ＣＦＡの非存在下で両方を成長させ
た時、Ｇ及びＭ株の間に認識できる差はなく（列３及び
５−それぞれＧ及びＭ株）、この結果は上記の図１に示
された結果と一致した。しかし、ＣＦＡの非存在下及び
ＣＦＡの存在下で成長させた株の間で差が認められる
（列４に対する列３−Ｇ株；及び列６に対する列５−Ｍ
株）。このような差には、ＣＦＡの存在下で成長させた
株の場合の分子量が約３０，０００の蛋白質バンドの消
失又は減少、ならびにＣＦＡの存在下で成長させた株の
場合の分子量が約４３，０００の蛋白質バンドの強度の
増加が含まれる。分子量６７，０００のちょうど下に、
類似の強度の増加又は新しい蛋白質バンドの可能性さえ
現れる（列１−上記低分子量マーカー；及び列２−上記
高分子量マーカーにおけるマーカー蛋白質に関する前記
の分子量決定）。
される。ＣＦＡの存在下で両方を成長させた時、Ｇ及び
Ｍ株の間に認識できる差はなかった（列４及び６−それ
ぞれＧ及びＭ株）。ＣＦＡの非存在下で両方を成長させ
た時、Ｇ及びＭ株の間に認識できる差はなく（列３及び
５−それぞれＧ及びＭ株）、この結果は上記の図１に示
された結果と一致した。しかし、ＣＦＡの非存在下及び
ＣＦＡの存在下で成長させた株の間で差が認められる
（列４に対する列３−Ｇ株；及び列６に対する列５−Ｍ
株）。このような差には、ＣＦＡの存在下で成長させた
株の場合の分子量が約３０，０００の蛋白質バンドの消
失又は減少、ならびにＣＦＡの存在下で成長させた株の
場合の分子量が約４３，０００の蛋白質バンドの強度の
増加が含まれる。分子量６７，０００のちょうど下に、
類似の強度の増加又は新しい蛋白質バンドの可能性さえ
現れる（列１−上記低分子量マーカー；及び列２−上記
高分子量マーカーにおけるマーカー蛋白質に関する前記
の分子量決定）。
【００５５】従って上記により、Ｇ及びＭ株は両方共Ｃ
ＦＡの存在下で成長させると、ＣＦＡの非存在下で成長
させた場合と比較して、分子量が約４３，０００，６
７，０００及び６７，０００近辺により大量の又は新し
い蛋白質を生産し、ＣＦＡの存在下で成長させると分子
量が３０，０００の蛋白質の生産をやめるか又は大きく
減少させると結論することができる。
ＦＡの存在下で成長させると、ＣＦＡの非存在下で成長
させた場合と比較して、分子量が約４３，０００，６
７，０００及び６７，０００近辺により大量の又は新し
い蛋白質を生産し、ＣＦＡの存在下で成長させると分子
量が３０，０００の蛋白質の生産をやめるか又は大きく
減少させると結論することができる。
【００５６】実施例６ 選択したチオバシルス チオオキシダンスＭ株（ＮＣＩ
ＭＢ ４０４５３）の活性保存培養の保存及びその日常
的培養 ポリプロピレン振盪フラスコ中で、１０％ｗ／ｖのＣＦ
Ａを補足した海水−ベース成長培地（実施例２）で３０
℃にて撹拌しながら保存培養中で、単離し選択したＭ株
（実施例４）の成長を継続的に維持した。バクテリア細
胞による正常な硫酸生産によりｐＨが減少する少なくと
も７日間の培養の後、周期的に水酸化アンモニウムの添
加により培養のｐＨを３．０に調節しなおす。約２週間
の間隔で培養中の最終濃度が約１％ｗ／ｖとなるように
元素硫黄を補充する。通常このような保存培養は、５０
０ｍｌの振盪フラスコにそれぞれ１００ｍｌの培養物を
入れて成長させる。
ＭＢ ４０４５３）の活性保存培養の保存及びその日常
的培養 ポリプロピレン振盪フラスコ中で、１０％ｗ／ｖのＣＦ
Ａを補足した海水−ベース成長培地（実施例２）で３０
℃にて撹拌しながら保存培養中で、単離し選択したＭ株
（実施例４）の成長を継続的に維持した。バクテリア細
胞による正常な硫酸生産によりｐＨが減少する少なくと
も７日間の培養の後、周期的に水酸化アンモニウムの添
加により培養のｐＨを３．０に調節しなおす。約２週間
の間隔で培養中の最終濃度が約１％ｗ／ｖとなるように
元素硫黄を補充する。通常このような保存培養は、５０
０ｍｌの振盪フラスコにそれぞれ１００ｍｌの培養物を
入れて成長させる。
【００５７】ＣＦＡから種々の金属を抽出するためのＣ
ＦＡ生物抽出の目的に培養を使用する場合、１−５０％
ｗ／ｖのＣＦＡを含む新しい培地に保存培養からの１０
％ｖ／ｖの接種剤を加え、培養のｐＨを２．５−３．０
に調節することによりＭ株の上記保存培養を誘発又は順
化させる。上記の新しい培地の調製のためにＣＦＡを加
える場合、最初にＣＦＡに０．０５Ｍ−０．１Ｍの硫酸
をフラッシする。０．１Ｍの硫酸を用いてフラッシした
場合、フラッシしたＣＦＡが培地に加えられるとｐＨを
約３．０−４．０に調節し、対数状態の短い培養を促進
する、すなわちバクテリアの成長が速く、接種後短期間
で対数状態又は急速成長状態に達する。
ＦＡ生物抽出の目的に培養を使用する場合、１−５０％
ｗ／ｖのＣＦＡを含む新しい培地に保存培養からの１０
％ｖ／ｖの接種剤を加え、培養のｐＨを２．５−３．０
に調節することによりＭ株の上記保存培養を誘発又は順
化させる。上記の新しい培地の調製のためにＣＦＡを加
える場合、最初にＣＦＡに０．０５Ｍ−０．１Ｍの硫酸
をフラッシする。０．１Ｍの硫酸を用いてフラッシした
場合、フラッシしたＣＦＡが培地に加えられるとｐＨを
約３．０−４．０に調節し、対数状態の短い培養を促進
する、すなわちバクテリアの成長が速く、接種後短期間
で対数状態又は急速成長状態に達する。
【００５８】これらの誘発培養につき、バクテリア数及
び培地のｐＨの減少速度の標準的決定、すなわち培養中
の硫酸生産により；及びＳｈｅｎｄｒｉｋａｒ，Ａ．
Ｄ．及びＥｎｓｏｒ，Ｄ．Ｓ．，Ａｄｖ．Ｅｎｖｉｒｏ
ｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１７，５３−１１１（１
９８６）に記載の方法に従った標準的ＩＣＰ分析による
溶解量の増加、すなわち抽出元素の増加により、その成
長レベル及びその生物抽出効率に関する分析を繰り返し
た。
び培地のｐＨの減少速度の標準的決定、すなわち培養中
の硫酸生産により；及びＳｈｅｎｄｒｉｋａｒ，Ａ．
Ｄ．及びＥｎｓｏｒ，Ｄ．Ｓ．，Ａｄｖ．Ｅｎｖｉｒｏ
ｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１７，５３−１１１（１
９８６）に記載の方法に従った標準的ＩＣＰ分析による
溶解量の増加、すなわち抽出元素の増加により、その成
長レベル及びその生物抽出効率に関する分析を繰り返し
た。
【００５９】実施例７ 発酵系 ２種類の発酵系を適用する： ａ）２．０リットルのガラスの“Ｂｉｏｆｌｏ”モデル
Ｃ ３０発酵系（Ｎｅｗ Ｂｒａｎｓｗｉｃｋ Ｓｃｉ
ｅｎｔｉｆｉｃ，Ｅｄｉｓｏｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）。この
系は、成長培養へのＣＦＡの導入（１−５０％ｗ／ｖ）
のための長期間培養及び大規模発酵培養のための高速成
長、対数状態培養の調製に使用した。
Ｃ ３０発酵系（Ｎｅｗ Ｂｒａｎｓｗｉｃｋ Ｓｃｉ
ｅｎｔｉｆｉｃ，Ｅｄｉｓｏｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）。この
系は、成長培養へのＣＦＡの導入（１−５０％ｗ／ｖ）
のための長期間培養及び大規模発酵培養のための高速成
長、対数状態培養の調製に使用した。
【００６０】ｂ）１４．０リットルの“Ｍａｇｎａｆｅ
ｒｍ”発酵系（Ｎｅｗ Ｂｒａｎｓｗｉｃｋ Ｓｃｉｅ
ｎｔｉｆｉｃ，Ｅｄｉｓｏｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）。この系
は、頂点にポリプロピレンのヘッドプレートを持ち、ポ
リプロピレン撹拌装置及びそれに埋め込んだ制御プロー
ブを備えたガラスの培養容器から成る。
ｒｍ”発酵系（Ｎｅｗ Ｂｒａｎｓｗｉｃｋ Ｓｃｉｅ
ｎｔｉｆｉｃ，Ｅｄｉｓｏｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）。この系
は、頂点にポリプロピレンのヘッドプレートを持ち、ポ
リプロピレン撹拌装置及びそれに埋め込んだ制御プロー
ブを備えたガラスの培養容器から成る。
【００６１】上記の発酵系のいずれかで培養を成長させ
る場合、発酵器の温度は３０℃に保持し、ｐＨを監視し
て制御し、空気流及び撹拌速度を手動で制御し、最大培
養成長及び細胞生存率を与える所望のレベルを得る。典
型的発酵プロファイルを図４に示す。図４は１４−３０
日の培養細胞を示し、培養中の細胞数の顕著な増加と共
に培地中に硫酸を放出する生存細胞の成長に伴う培地の
ｐＨの一定の減少が見られる。
る場合、発酵器の温度は３０℃に保持し、ｐＨを監視し
て制御し、空気流及び撹拌速度を手動で制御し、最大培
養成長及び細胞生存率を与える所望のレベルを得る。典
型的発酵プロファイルを図４に示す。図４は１４−３０
日の培養細胞を示し、培養中の細胞数の顕著な増加と共
に培地中に硫酸を放出する生存細胞の成長に伴う培地の
ｐＨの一定の減少が見られる。
【００６２】実施例８ 生物抽出法 以下において、成長するチオバシルス チオオキシダン
スＭ株（ＮＣＩＭＢ４０４５３）（実施例４）の作用に
よりＣＦＡを濾過し、そこから金属を抽出する典型的生
物抽出法を記載する。この方法の工程系統図を図３に示
す。
スＭ株（ＮＣＩＭＢ４０４５３）（実施例４）の作用に
よりＣＦＡを濾過し、そこから金属を抽出する典型的生
物抽出法を記載する。この方法の工程系統図を図３に示
す。
【００６３】図３に示す通り、成長する振盪フラスコ培
養（実施例６）から小規模の出発培養を取り、１４−
“Ｍａｇｎａｆｅｒｍ”型発酵器（実施例７）中で９−
成長培地にそれを接種することにより、方法の発酵段階
のための出発培養（１）を調製する。成長培地は、ＫＨ
2ＰＯ4、（ＮＨ4）2ＳＯ4、元素硫黄及びＴｗｅｅｎ−
８０TMを補足した海水−ベース培地であるか、あるいは
実施例１に記載の通り硝酸アンモニウムをバクテリアの
ための窒素源として補足しただけの海水−ベース培地で
あることもできる。
養（実施例６）から小規模の出発培養を取り、１４−
“Ｍａｇｎａｆｅｒｍ”型発酵器（実施例７）中で９−
成長培地にそれを接種することにより、方法の発酵段階
のための出発培養（１）を調製する。成長培地は、ＫＨ
2ＰＯ4、（ＮＨ4）2ＳＯ4、元素硫黄及びＴｗｅｅｎ−
８０TMを補足した海水−ベース培地であるか、あるいは
実施例１に記載の通り硝酸アンモニウムをバクテリアの
ための窒素源として補足しただけの海水−ベース培地で
あることもできる。
【００６４】成長振盪フラスコ培養から取る、発酵のた
めの出発培養の調製用の接種剤の量は、初期細胞数が約
２ｘ１０8細胞／ｍｌとなるのに十分な量（又は９−成
長培地中に合計約１８ｘ１０11細胞）である。その後上
記接種培地を４００−６００ｒｐｍで撹拌し、溶解酸素
（ＤＯ）量を約６ｐｐｍに保つために空気を発酵器の底
から１−２−／分の速度で散布する。５．０ＭのＫＯＨ
又は１５％のＮＨ4ＯＨを培養に導入することができる
自動滴定器（２）を用いて培養のｐＨを３．０に保つ。
培養は、約５日間又はバクテリア数が培養１ｍｌ当たり
約２ｘ１０9細胞に達するまでインキュベートする。こ
の成長サイクルの最後にｐＨ調節器をはずし、さらに３
−５日間でバクテリアの硫酸生産によりｐＨを１．２−
１．５に下げ、この段階の培養が出発培養（１）とな
る。
めの出発培養の調製用の接種剤の量は、初期細胞数が約
２ｘ１０8細胞／ｍｌとなるのに十分な量（又は９−成
長培地中に合計約１８ｘ１０11細胞）である。その後上
記接種培地を４００−６００ｒｐｍで撹拌し、溶解酸素
（ＤＯ）量を約６ｐｐｍに保つために空気を発酵器の底
から１−２−／分の速度で散布する。５．０ＭのＫＯＨ
又は１５％のＮＨ4ＯＨを培養に導入することができる
自動滴定器（２）を用いて培養のｐＨを３．０に保つ。
培養は、約５日間又はバクテリア数が培養１ｍｌ当たり
約２ｘ１０9細胞に達するまでインキュベートする。こ
の成長サイクルの最後にｐＨ調節器をはずし、さらに３
−５日間でバクテリアの硫酸生産によりｐＨを１．２−
１．５に下げ、この段階の培養が出発培養（１）とな
る。
【００６５】生物抽出法の発酵段階は、５−の上記出発
培養（１）を取り、０．４５μｍのミクロ濾過膜カート
リッジ（３）（ＰｅｌｉｃｏｎTM系に入れられた膜面積
が１５ｆｔ2の０．４５μｍカートリッジ、Ｍｉｌｌｉ
ｐｏｒｅ Ｃｏｒｐ.,Ｉ１.,Ｕ．Ｓ．Ａ．）を通すミク
ロ濾過によりその中のバクテリア細胞を濃縮し、濃縮細
胞懸濁液を、磁気駆動ポリプロピレンヘッドを用いた標
準装置などの循環装置及び空気の入り口（４）を備えた
５０−のプラスチック容器中の３５−の新しい海水培地
（上記）に移すことにより開始する。この発酵培養培地
中のバクテリアの初期力価は１−２ｘ１０8細胞／ｍｌ
である。発酵培地の初期ｐＨは、上記のように１５％Ｎ
Ｈ4ＯＨなどの塩基の添加（５）により滴定してｐＨ
３．５に制御する。その後培養のｐＨが約２．５に下が
る約１−２日後まで発酵培養を成長させる。この段階で
１０ｋｇの洗浄ＣＦＡ（６）を上記発酵培養に加えるこ
とにより、方法の生物抽出段階が開始する。洗浄ＣＦＡ
（６）は、上記ミクロ濾過段階の酸性上澄み液（７）
（約５−）を取り、海水（８）で希釈し（１：５希
釈）、循環装置を備えた４０−５０−の適した容器中に
約２５−の希釈上澄み液を得ることにより調製する
（９）。１０ｋｇのＣＦＡ（１０）（実施例３）を希釈
上澄み液（９）中に懸濁し、約１時間懸濁液を循環させ
て洗浄する。循環を止め、洗浄ＣＦＡ（６）を落ち着か
せ、例えばＣＦＡの洗浄の間のヒドロキシドイオンの放
出により中和された洗浄溶液（又は中和溶液）の上澄み
液（１１）を排水し、捨てる。
培養（１）を取り、０．４５μｍのミクロ濾過膜カート
リッジ（３）（ＰｅｌｉｃｏｎTM系に入れられた膜面積
が１５ｆｔ2の０．４５μｍカートリッジ、Ｍｉｌｌｉ
ｐｏｒｅ Ｃｏｒｐ.,Ｉ１.,Ｕ．Ｓ．Ａ．）を通すミク
ロ濾過によりその中のバクテリア細胞を濃縮し、濃縮細
胞懸濁液を、磁気駆動ポリプロピレンヘッドを用いた標
準装置などの循環装置及び空気の入り口（４）を備えた
５０−のプラスチック容器中の３５−の新しい海水培地
（上記）に移すことにより開始する。この発酵培養培地
中のバクテリアの初期力価は１−２ｘ１０8細胞／ｍｌ
である。発酵培地の初期ｐＨは、上記のように１５％Ｎ
Ｈ4ＯＨなどの塩基の添加（５）により滴定してｐＨ
３．５に制御する。その後培養のｐＨが約２．５に下が
る約１−２日後まで発酵培養を成長させる。この段階で
１０ｋｇの洗浄ＣＦＡ（６）を上記発酵培養に加えるこ
とにより、方法の生物抽出段階が開始する。洗浄ＣＦＡ
（６）は、上記ミクロ濾過段階の酸性上澄み液（７）
（約５−）を取り、海水（８）で希釈し（１：５希
釈）、循環装置を備えた４０−５０−の適した容器中に
約２５−の希釈上澄み液を得ることにより調製する
（９）。１０ｋｇのＣＦＡ（１０）（実施例３）を希釈
上澄み液（９）中に懸濁し、約１時間懸濁液を循環させ
て洗浄する。循環を止め、洗浄ＣＦＡ（６）を落ち着か
せ、例えばＣＦＡの洗浄の間のヒドロキシドイオンの放
出により中和された洗浄溶液（又は中和溶液）の上澄み
液（１１）を排水し、捨てる。
【００６６】発酵培養（１２）への洗浄ＣＦＡ（６）の
添加の後、この培養のｐＨを最高４．０まで上げる。例
えば洗浄ＣＦＡ中にまだ存在する大量のヒドロキシドイ
オンの放出によりｐＨがもっと高い値に上昇する場合、
硫酸の添加によりｐＨを４に調節するか又は洗浄ＣＦＡ
の添加後ｐＨが４．０よりずっと低い場合、上記のよう
なＮＨ4ＯＨなどの塩基の添加によりｐＨを約４．０と
することができる。その後、継続的混合及び空気供給条
件（磁気駆動循環及び底における空気の散布）下で培養
温度を２５℃−４０℃として上記培養をインキュベート
することにより生物抽出発酵（１４）を行う。培養のｐ
Ｈが０．５に達するまでインキュベーションを続け、通
常これは２−３週間の発酵で起こる。この段階で循環及
び空気供給を止めることにより生物抽出段階を終結す
る。その後生物抽出ＣＦＡを容器の底に落ち着かせ、残
りの濁った上澄みを、ミクロ濾過装置（１６）が上記の
０．４５μｍＰｅｌｉｃｏｎTM系（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ
Ｃｏｒｐ．，ＩＬ，ＵＳＡ）である透明器（１５）、
例えばサイクロン分離器を通して容器からポンプで汲み
上げ、透明の金属−含有濾液（１７）（約３５−）及び
濃厚バクテリア懸濁液（１８）を得る。落ち着かせた生
物抽出後のＣＦＡ（１９）を３０−の新しい海水で２回
洗浄する（２０）。第１の洗浄上澄み液（２１）は透明
金属−含有濾液（１７）と合わせ、第２の洗浄ＣＦＡ懸
濁液（又は安定化ＣＦＡ）（２２）は、投棄するか又は
さらに処理する。上記の金属−含有濾液及び第１の生物
抽出ＣＦＡ洗浄液を合わせた液（２３）（合計体積が約
６５−）を以下の実施例に述べるように加工してその中
に含まれる種々の金属を得る。
添加の後、この培養のｐＨを最高４．０まで上げる。例
えば洗浄ＣＦＡ中にまだ存在する大量のヒドロキシドイ
オンの放出によりｐＨがもっと高い値に上昇する場合、
硫酸の添加によりｐＨを４に調節するか又は洗浄ＣＦＡ
の添加後ｐＨが４．０よりずっと低い場合、上記のよう
なＮＨ4ＯＨなどの塩基の添加によりｐＨを約４．０と
することができる。その後、継続的混合及び空気供給条
件（磁気駆動循環及び底における空気の散布）下で培養
温度を２５℃−４０℃として上記培養をインキュベート
することにより生物抽出発酵（１４）を行う。培養のｐ
Ｈが０．５に達するまでインキュベーションを続け、通
常これは２−３週間の発酵で起こる。この段階で循環及
び空気供給を止めることにより生物抽出段階を終結す
る。その後生物抽出ＣＦＡを容器の底に落ち着かせ、残
りの濁った上澄みを、ミクロ濾過装置（１６）が上記の
０．４５μｍＰｅｌｉｃｏｎTM系（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ
Ｃｏｒｐ．，ＩＬ，ＵＳＡ）である透明器（１５）、
例えばサイクロン分離器を通して容器からポンプで汲み
上げ、透明の金属−含有濾液（１７）（約３５−）及び
濃厚バクテリア懸濁液（１８）を得る。落ち着かせた生
物抽出後のＣＦＡ（１９）を３０−の新しい海水で２回
洗浄する（２０）。第１の洗浄上澄み液（２１）は透明
金属−含有濾液（１７）と合わせ、第２の洗浄ＣＦＡ懸
濁液（又は安定化ＣＦＡ）（２２）は、投棄するか又は
さらに処理する。上記の金属−含有濾液及び第１の生物
抽出ＣＦＡ洗浄液を合わせた液（２３）（合計体積が約
６５−）を以下の実施例に述べるように加工してその中
に含まれる種々の金属を得る。
【００６７】上記の濃厚バクテリア細胞懸濁液（１８）
は、次の洗浄ＣＦＡ（６）の１０ｋｇバッチの添加前に
このバクテリア懸濁液を出発培養からのミクロ濾過接種
剤に加えることにより再循環して別の生物発酵段階を開
始し、強力な、すなわち速い初期発酵成長相（４）を得
ることができる。これに関して、上記生物抽出法を行う
ためにそこから５−を採取した最初の９−出発培養も補
充して本方法の次の循環に使用することができる。この
場合、５−の新しい海水培地を残った４−の出発培地
（１）に加え、再成長させて前記の所望の培養ｐＨ及び
細胞数を得る。この第２循環の出発培養及びその後の出
発培養は、最初の細胞数がずっと高く、すなわち１ｘ１
０9細胞／ｍ−以上なので最初よりずっと短時間で所望
の細胞数及び培養ｐＨに達する。
は、次の洗浄ＣＦＡ（６）の１０ｋｇバッチの添加前に
このバクテリア懸濁液を出発培養からのミクロ濾過接種
剤に加えることにより再循環して別の生物発酵段階を開
始し、強力な、すなわち速い初期発酵成長相（４）を得
ることができる。これに関して、上記生物抽出法を行う
ためにそこから５−を採取した最初の９−出発培養も補
充して本方法の次の循環に使用することができる。この
場合、５−の新しい海水培地を残った４−の出発培地
（１）に加え、再成長させて前記の所望の培養ｐＨ及び
細胞数を得る。この第２循環の出発培養及びその後の出
発培養は、最初の細胞数がずっと高く、すなわち１ｘ１
０9細胞／ｍ−以上なので最初よりずっと短時間で所望
の細胞数及び培養ｐＨに達する。
【００６８】実施例９ 金属回収 図３に示す通り、金属−含有濾液及び生物抽出され洗浄
されたＣＦＡ（実施例８）からの第１洗浄上澄み液を合
わせた出発溶液（２３）を加工して例えばＡｌ，Ｔｉ，
Ｆｅ及びＣｏなどの種々の金属を回収する。チタン及び
アルミニウムの濃縮及びその後の精製に関して図３に示
したこの金属回収法は、上記出発溶液（２３）からの連
続した金属沈澱（２４−２７）により行う。各沈澱段階
は、出発溶液に１０Ｎ ＮａＯＨを加え、溶液のｐＨを
上げ金属を溶液から沈澱させることにより誘起される。
ｐＨの上昇は段階的に行い、各段階で所望のｐＨを得、
各段階で沈澱金属を集める。従ってこれらの沈澱からの
最終的上澄み液（２８）は中和溶液であり、ＣＦＡ洗浄
（６）からの中和溶液（１１）と共に安全に捨てること
ができる。
されたＣＦＡ（実施例８）からの第１洗浄上澄み液を合
わせた出発溶液（２３）を加工して例えばＡｌ，Ｔｉ，
Ｆｅ及びＣｏなどの種々の金属を回収する。チタン及び
アルミニウムの濃縮及びその後の精製に関して図３に示
したこの金属回収法は、上記出発溶液（２３）からの連
続した金属沈澱（２４−２７）により行う。各沈澱段階
は、出発溶液に１０Ｎ ＮａＯＨを加え、溶液のｐＨを
上げ金属を溶液から沈澱させることにより誘起される。
ｐＨの上昇は段階的に行い、各段階で所望のｐＨを得、
各段階で沈澱金属を集める。従ってこれらの沈澱からの
最終的上澄み液（２８）は中和溶液であり、ＣＦＡ洗浄
（６）からの中和溶液（１１）と共に安全に捨てること
ができる。
【００６９】この回収法により得られる典型的金属沈澱
プロファイルを表４に示す。この表から、例えばほとん
どのアルミニウムがｐＨ３．１−４．７で溶液から沈澱
し、ほとんどのチタンがｐＨ１．５−３．１で溶液から
沈澱することが明らかである。
プロファイルを表４に示す。この表から、例えばほとん
どのアルミニウムがｐＨ３．１−４．７で溶液から沈澱
し、ほとんどのチタンがｐＨ１．５−３．１で溶液から
沈澱することが明らかである。
【００７０】しかし表４から明らかな通り上記沈澱金属
は種々の金属の濃縮混合物であり、その精製された形態
ではない。さらに表４はこの方法で沈澱する種々の金属
の選ばれた例を与えているだけであり、各沈澱留分のす
べての金属含有物を示しているわけではない。この目的
のために、１系列の生物抽出実験及びそれに続く沈澱の
後に集めた沈澱金属混合物を分析する別の試験を行っ
た。これらの試験の結果を表５，６及び７に示す。これ
らはそれぞれアルミニウム濃縮粉末、チタン濃縮粉末及
びコバルト濃縮粉末に関する。
は種々の金属の濃縮混合物であり、その精製された形態
ではない。さらに表４はこの方法で沈澱する種々の金属
の選ばれた例を与えているだけであり、各沈澱留分のす
べての金属含有物を示しているわけではない。この目的
のために、１系列の生物抽出実験及びそれに続く沈澱の
後に集めた沈澱金属混合物を分析する別の試験を行っ
た。これらの試験の結果を表５，６及び７に示す。これ
らはそれぞれアルミニウム濃縮粉末、チタン濃縮粉末及
びコバルト濃縮粉末に関する。
【００７１】アルミニウム濃縮粉末（表５）は、ｐＨ
３．１−４．７で沈澱した上記抽出物の１．０ｇを取
り、乾燥し、それを０．１ＮのＨＣｌに溶解して標準的
ＩＣＰ分析を行った。
３．１−４．７で沈澱した上記抽出物の１．０ｇを取
り、乾燥し、それを０．１ＮのＨＣｌに溶解して標準的
ＩＣＰ分析を行った。
【００７２】チタン濃縮粉末（表６）は、それぞれ上記
の通り乾燥した抽出沈澱である２種類の試料Ｍ１及びＭ
２をｐＨ１．５で１ｇづつ取り、これらを０．１ＮのＨ
Ｃｌに溶解して標準的ＩＣＰ分析を行った。
の通り乾燥した抽出沈澱である２種類の試料Ｍ１及びＭ
２をｐＨ１．５で１ｇづつ取り、これらを０．１ＮのＨ
Ｃｌに溶解して標準的ＩＣＰ分析を行った。
【００７３】同様に、コバルト濃縮粉末（表７）は、ｐ
Ｈ９．０で乾燥した抽出沈澱１ｇの試料を取り、それを
０．１ＮのＨＣｌに溶解して標準的ＩＣＰ分析を行っ
た。
Ｈ９．０で乾燥した抽出沈澱１ｇの試料を取り、それを
０．１ＮのＨＣｌに溶解して標準的ＩＣＰ分析を行っ
た。
【００７４】上記の各濃縮粉末から純粋な形態で所望の
金属を得るため、熔融などの基本的に周知の標準法を行
うこともできる。
金属を得るため、熔融などの基本的に周知の標準法を行
うこともできる。
【００７５】
【表４】
【００７６】
【表５】
【００７７】
【表６】 表６ チタン濃縮粉末の分析 ─────────────────────────── 元素 重量％ Ｍ１ Ｍ２ ─────────────────────────── Ｎａ １．００ ０．１０ Ｎｉ ＜０．１０ ＜０．１０ Ｃａ ０．３０ ０．３０ Ａｌ ６．５８ ６．０５ Ｍｇ ０．８０ ０．８０ Ｆｅ ８．６０ １０．００ Ｋ ０．２０ ２．４０ Ｔｉ ０．２１８ ０．２５３ Ｍｎ ＜０．１０ ＜０．１０ Ｃｏ ０．０５４ ０．０５０ Ｓ ８．６０ ８．７０ Ｓｉ ２．７０ ２．７０ Ｐ ４．９０ ５．７０ ───────────────────────────
【００７８】
【表７】 上記実施例８及び９で述べた生物抽出及び金属回収法を
多数回繰り返し、又無機酸（１．０Ｍ Ｈ2ＳＯ4）のみ
を用いたＣＦＡの抽出と比較し、以下の結論及び追加の
観察を行った： （ａ）チオバシルスは、培養中でそれが生産した硫酸を
経てＣＦＡ粒子と相互作用する。チタンは、最高培養成
長に達してから通常数日以内に主にｐＨ１．０で抽出さ
れる。モリブデン、セレン及びほう素などの毒性元素
は、培養のｐＨが約１．４に落ちた時に抽出され、処理
ＣＦＡをこの段階で無毒性にする。
多数回繰り返し、又無機酸（１．０Ｍ Ｈ2ＳＯ4）のみ
を用いたＣＦＡの抽出と比較し、以下の結論及び追加の
観察を行った： （ａ）チオバシルスは、培養中でそれが生産した硫酸を
経てＣＦＡ粒子と相互作用する。チタンは、最高培養成
長に達してから通常数日以内に主にｐＨ１．０で抽出さ
れる。モリブデン、セレン及びほう素などの毒性元素
は、培養のｐＨが約１．４に落ちた時に抽出され、処理
ＣＦＡをこの段階で無毒性にする。
【００７９】（ｂ）無機酸を適用すると、アルミニウム
が２段階で抽出される： （ｉ）２４時間続く高速段階；及び （ｉｉ）約３５日間の低速定常速度の段階。
が２段階で抽出される： （ｉ）２４時間続く高速段階；及び （ｉｉ）約３５日間の低速定常速度の段階。
【００８０】（ｃ）無機酸を抽出剤として使用した場
合、アルミニウム及びチタンの抽出収率は主に温度に影
響される。１％のＣＦＡの場合、温度が３０℃から６０
℃に上がると収率は２倍、すなわち１０％から２０％に
なる。又、所望のｐＨにおけるインキュベーションの持
続も収率に影響する：インキュベーションが長い程収率
が高い。無機酸を使用した場合、インキュベーションの
延長による収率の増加は２４時間後に小さくなる。しか
し、チオバシルス チオオキシダンス培養を適用した場
合、酸濃度が低いのでより長い期間酸の作用を保つこと
が重要であり、酸がインキュベーション中を通じて生産
されるので上記金属の抽出収率は、上記の通り金属の抽
出のための所望のｐＨにおける培養の持続期間に影響さ
れる。生物酸、すなわちチオバシルスにより生産される
酸（発酵培養中約０．２ＭのＨ2ＳＯ4）による金属の抽
出収率は無機酸（０．１ＭのＨ2ＳＯ4）の場合に匹敵
し、過程がいくらか長いが、これは無機酸を用いる抽出
がより高価で大量の酸、酸に耐性の機械及び酸性副生成
物をその処理の前に中和するための大量の塩基を必要と
するという事実により帳消しになる。
合、アルミニウム及びチタンの抽出収率は主に温度に影
響される。１％のＣＦＡの場合、温度が３０℃から６０
℃に上がると収率は２倍、すなわち１０％から２０％に
なる。又、所望のｐＨにおけるインキュベーションの持
続も収率に影響する：インキュベーションが長い程収率
が高い。無機酸を使用した場合、インキュベーションの
延長による収率の増加は２４時間後に小さくなる。しか
し、チオバシルス チオオキシダンス培養を適用した場
合、酸濃度が低いのでより長い期間酸の作用を保つこと
が重要であり、酸がインキュベーション中を通じて生産
されるので上記金属の抽出収率は、上記の通り金属の抽
出のための所望のｐＨにおける培養の持続期間に影響さ
れる。生物酸、すなわちチオバシルスにより生産される
酸（発酵培養中約０．２ＭのＨ2ＳＯ4）による金属の抽
出収率は無機酸（０．１ＭのＨ2ＳＯ4）の場合に匹敵
し、過程がいくらか長いが、これは無機酸を用いる抽出
がより高価で大量の酸、酸に耐性の機械及び酸性副生成
物をその処理の前に中和するための大量の塩基を必要と
するという事実により帳消しになる。
【００８１】（ｄ）チオバシルスの最適成長は、１％の
元素硫黄、硝酸アンモニウム及び最高５０％のＣＦＡを
補足し、ｐＨが約３．０の海水−ベース培地中で達成さ
れる。ＣＦＡ中の初期存在量の約１４％になるアルミニ
ウムの最高抽出率、及び約２０％になるチタンの最高抽
出率は、わずか１０−２０％のＣＦＡを補足した上記培
養中で得られる。最高の結果を得るために、培養は十分
エアレーションし、撹拌し、１ｘ１０9細胞／ｍｌ以上
の成長を支え、ｐＨを０．８−０．６に下げなければな
らない。
元素硫黄、硝酸アンモニウム及び最高５０％のＣＦＡを
補足し、ｐＨが約３．０の海水−ベース培地中で達成さ
れる。ＣＦＡ中の初期存在量の約１４％になるアルミニ
ウムの最高抽出率、及び約２０％になるチタンの最高抽
出率は、わずか１０−２０％のＣＦＡを補足した上記培
養中で得られる。最高の結果を得るために、培養は十分
エアレーションし、撹拌し、１ｘ１０9細胞／ｍｌ以上
の成長を支え、ｐＨを０．８−０．６に下げなければな
らない。
【００８２】上記の（実施例８及び９）生物抽出法及び
続く金属回収に関して、これが一方で環境的に好ましい
方法であり、他方で濃縮粉末中のアルミニウム、チタン
及びコバルトの量を考慮すると経済的に存続可能な方法
であることは明らかである。世界で年間何百万トンのＣ
ＦＡが生産されることを考えると、上記方法を大規模に
適用して何トンものこれら有用な金属を得ることが可能
である。方法そのものは再循環できる硫酸生産バクテリ
アを比較的安価な発酵器及び培地（海水は豊富で自由で
ある）中で使用しており、安価である。方法の副生成物
は無毒性で、安全に投棄でき、生物抽出ＣＦＡは、例え
ば埋め立て材料又は土壌肥料として使用することさえで
きる。ＣＦＡ中に最初に存在する金属の一部が抽出され
るだけであるが（表４−７により明らかな通り）、生物
抽出ＣＦＡに残る金属は溶解が非常に困難な金属であ
り、つまりこの処理ＣＦＡに、いわゆる“酸性雨”を含
む通常の環境条件を与えても金属は滲出しない。さらに
金属回収法には、酸性金属−含有溶液からの、塩基を用
いた金属の沈澱が含まれ、その結果捨てる上澄み液が基
本的に中性のｐＨとなり、そのままで環境に受け入れら
れる。
続く金属回収に関して、これが一方で環境的に好ましい
方法であり、他方で濃縮粉末中のアルミニウム、チタン
及びコバルトの量を考慮すると経済的に存続可能な方法
であることは明らかである。世界で年間何百万トンのＣ
ＦＡが生産されることを考えると、上記方法を大規模に
適用して何トンものこれら有用な金属を得ることが可能
である。方法そのものは再循環できる硫酸生産バクテリ
アを比較的安価な発酵器及び培地（海水は豊富で自由で
ある）中で使用しており、安価である。方法の副生成物
は無毒性で、安全に投棄でき、生物抽出ＣＦＡは、例え
ば埋め立て材料又は土壌肥料として使用することさえで
きる。ＣＦＡ中に最初に存在する金属の一部が抽出され
るだけであるが（表４−７により明らかな通り）、生物
抽出ＣＦＡに残る金属は溶解が非常に困難な金属であ
り、つまりこの処理ＣＦＡに、いわゆる“酸性雨”を含
む通常の環境条件を与えても金属は滲出しない。さらに
金属回収法には、酸性金属−含有溶液からの、塩基を用
いた金属の沈澱が含まれ、その結果捨てる上澄み液が基
本的に中性のｐＨとなり、そのままで環境に受け入れら
れる。
【００８３】本発明の主たる特徴及び態様は以下の通り
である。
である。
【００８４】１．石炭フライアッシュ（ＣＦＡ）から金
属を抽出するための生物抽出法において： （ａ）海水溶液に少なくとも１種類の窒素源を含む補足
栄養素を挿入し、その中に１０−５０％ｗ／ｖの量のＣ
ＦＡを懸濁し、初期ｐＨが約２．５から約４．０の範囲
内に達するまで硫酸を加えることにより酸性培地を形成
し； （ｂ）該培地中で成長し、硫酸を生産することができる
少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンスの
株を含む培養微生物を該培地に接種し； （ｃ）エアレーション及び撹拌により接種培地に有気条
件を確立し、有気条件を維持して発酵を誘起し、発酵培
養物のｐＨを該ＣＦＡから抽出金属が抽出されるレベル
に下げ； （ｄ）該発酵培養物をＣＦＡラフィネート沈澱物、及び
チオバシルス チオオキシダンス細胞と抽出金属の懸濁
液を含む上澄みに分離できるようにエアレーション及び
撹拌を中止し、沈澱物から上澄みを分離し； （ｅ）該上澄みをミクロ濾過してチオバシルス チオオ
キシダンス細胞を分離し、それにより金属−含有濾液及
びチオバシルス チオオキシダンス細胞の濃厚懸濁液を
別々に得； （ｆ）所望量の適した塩基を加えることにより濾液のｐ
Ｈを段階的に上げて金属含有留分を沈澱させ、各沈澱の
後に金属含有留分を回収することにより金属−含有濾液
を分別する段階を含むことを特徴とする方法。
属を抽出するための生物抽出法において： （ａ）海水溶液に少なくとも１種類の窒素源を含む補足
栄養素を挿入し、その中に１０−５０％ｗ／ｖの量のＣ
ＦＡを懸濁し、初期ｐＨが約２．５から約４．０の範囲
内に達するまで硫酸を加えることにより酸性培地を形成
し； （ｂ）該培地中で成長し、硫酸を生産することができる
少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンスの
株を含む培養微生物を該培地に接種し； （ｃ）エアレーション及び撹拌により接種培地に有気条
件を確立し、有気条件を維持して発酵を誘起し、発酵培
養物のｐＨを該ＣＦＡから抽出金属が抽出されるレベル
に下げ； （ｄ）該発酵培養物をＣＦＡラフィネート沈澱物、及び
チオバシルス チオオキシダンス細胞と抽出金属の懸濁
液を含む上澄みに分離できるようにエアレーション及び
撹拌を中止し、沈澱物から上澄みを分離し； （ｅ）該上澄みをミクロ濾過してチオバシルス チオオ
キシダンス細胞を分離し、それにより金属−含有濾液及
びチオバシルス チオオキシダンス細胞の濃厚懸濁液を
別々に得； （ｆ）所望量の適した塩基を加えることにより濾液のｐ
Ｈを段階的に上げて金属含有留分を沈澱させ、各沈澱の
後に金属含有留分を回収することにより金属−含有濾液
を分別する段階を含むことを特徴とする方法。
【００８５】２．第１項に記載の方法において、培地が
１０−２０％ｗ／ｖのＣＦＡを含むことを特徴とする方
法。
１０−２０％ｗ／ｖのＣＦＡを含むことを特徴とする方
法。
【００８６】３．第１又は２項に記載の方法において、
少なくとも１種類の該チオバシルスチオオキシダンス株
を自然環境から誘導し、培地にリン、窒素及び硫黄を補
足することを特徴とする方法。
少なくとも１種類の該チオバシルスチオオキシダンス株
を自然環境から誘導し、培地にリン、窒素及び硫黄を補
足することを特徴とする方法。
【００８７】４．第３項に記載の方法において、培地に
リン酸カリウム、硫酸アンモニウム、元素硫黄及び界面
活性剤を補足することを特徴とする方法。
リン酸カリウム、硫酸アンモニウム、元素硫黄及び界面
活性剤を補足することを特徴とする方法。
【００８８】５．第１又は２項に記載の方法において、
該微生物培養が前以てＣＦＡの存在下で長期間成長させ
た選択順化チオバシルス チオオキシダンス培養であ
り、培地に窒素源のみを補足することを特徴とする方
法。
該微生物培養が前以てＣＦＡの存在下で長期間成長させ
た選択順化チオバシルス チオオキシダンス培養であ
り、培地に窒素源のみを補足することを特徴とする方
法。
【００８９】６．第５項に記載の方法において、該窒素
源が硝酸アンモニウムであることを特徴とする方法。
源が硝酸アンモニウムであることを特徴とする方法。
【００９０】７．第１−６項のいずれかに記載の方法に
おいて、接種に用いるチオバシルスチオオキシダンス培
養を、初期ｐＨが約２．５−４．０の酸性補足海水溶液
中、ＣＦＡの非存在下で、細胞数が約２ｘ１０9細胞／
ｍｌに達し、培地のｐＨが約１．２−１．５に下がるま
でチオバシルス チオオキシダンスを培養し、得られた
培養をミクロ濾過して濃厚細胞懸濁液及び酸性濾液を別
々に得ることにより調製することを特徴とする方法。
おいて、接種に用いるチオバシルスチオオキシダンス培
養を、初期ｐＨが約２．５−４．０の酸性補足海水溶液
中、ＣＦＡの非存在下で、細胞数が約２ｘ１０9細胞／
ｍｌに達し、培地のｐＨが約１．２−１．５に下がるま
でチオバシルス チオオキシダンスを培養し、得られた
培養をミクロ濾過して濃厚細胞懸濁液及び酸性濾液を別
々に得ることにより調製することを特徴とする方法。
【００９１】８．第１−７項のいずれかに記載の方法に
おいて、該チオバシルス チオオキシダンス培養を本文
でＣ，Ｄ及びＧ株と呼ぶ３種類のチオバシルス チオオ
キシダンス株の混合培養から誘導することを特徴とする
方法。
おいて、該チオバシルス チオオキシダンス培養を本文
でＣ，Ｄ及びＧ株と呼ぶ３種類のチオバシルス チオオ
キシダンス株の混合培養から誘導することを特徴とする
方法。
【００９２】９．第１−７項のいずれかに記載の方法に
おいて、チオバシルス チオオキシダンス ＺＹＲ
１，ＮＣＩＭＢ ４０４５３を使用することを特徴とす
る方法。
おいて、チオバシルス チオオキシダンス ＺＹＲ
１，ＮＣＩＭＢ ４０４５３を使用することを特徴とす
る方法。
【００９３】１０．第１−９項のいずれかに記載の方法
において、該培地に導入するＣＦＡを最初に酸性溶液で
洗浄することを特徴とする方法。
において、該培地に導入するＣＦＡを最初に酸性溶液で
洗浄することを特徴とする方法。
【００９４】１１．第１０項に記載の方法において、第
７項に従って得た酸性濾液を含む海水溶液で洗浄を行う
ことを特徴とする方法。
７項に従って得た酸性濾液を含む海水溶液で洗浄を行う
ことを特徴とする方法。
【００９５】１２．第１−１１項のいずれかに記載の方
法において、第１項の段階（ｃ）の発酵培養のｐＨが
２．０以下に達した時に発酵を停止することを特徴とす
る方法。
法において、第１項の段階（ｃ）の発酵培養のｐＨが
２．０以下に達した時に発酵を停止することを特徴とす
る方法。
【００９６】１３．第１２項に記載の方法において、発
酵培養のｐＨが約１．５かそれ以下の値になった時に発
酵を停止することを特徴とする方法。
酵培養のｐＨが約１．５かそれ以下の値になった時に発
酵を停止することを特徴とする方法。
【００９７】１４．第１３項に記載の方法において、発
酵培養のｐＨが０．４−１．０の値になった時に発酵を
停止することを特徴とする方法。
酵培養のｐＨが０．４−１．０の値になった時に発酵を
停止することを特徴とする方法。
【００９８】１５．第１４項に記載の方法において、発
酵培養のｐＨが０．６−０．８の値になった時に発酵を
停止することを特徴とする方法。
酵培養のｐＨが０．６−０．８の値になった時に発酵を
停止することを特徴とする方法。
【００９９】１６．第１−１５項のいずれかに記載の方
法において、第１項の段階（ｄ）で得られる該ＣＦＡラ
フィネートを集め、新しい海水で洗浄することを特徴と
する方法。
法において、第１項の段階（ｄ）で得られる該ＣＦＡラ
フィネートを集め、新しい海水で洗浄することを特徴と
する方法。
【０１００】１７．第１６項に記載の方法において、該
ＣＦＡラフィネートの第１の洗浄からの海水を再循環
し、第１項の段階（ｅ）で得られる金属抽出のための濾
液と合わせることを特徴とする方法。
ＣＦＡラフィネートの第１の洗浄からの海水を再循環
し、第１項の段階（ｅ）で得られる金属抽出のための濾
液と合わせることを特徴とする方法。
【０１０１】１８．チオバシルス チオオキシダンス
ＺＹＲ １，ＮＣＩＭＢ ４０４５３の純粋培養物。
ＺＹＲ １，ＮＣＩＭＢ ４０４５３の純粋培養物。
【図１】図１は、実施例５に記載の種々のチオバシルス
チオオキシダンス株のゲル電気泳動分析の図である。
チオオキシダンス株のゲル電気泳動分析の図である。
【図２】図２は、実施例５に記載のチオバシルス チオ
オキシダンスＧ及びＭ株のゲル電気泳動比較分析の図で
ある。
オキシダンスＧ及びＭ株のゲル電気泳動比較分析の図で
ある。
【図３】図３は、実施例８及び９に記載の本発明の方法
の工程系統図である。
の工程系統図である。
【図４】図４は、実施例７に記載の発酵法の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｒ 1:01） (72)発明者 モシエ・デイ・ホワイト イスラエル・リシヨンレジオン75203・ハ ゲフエンストリート19／19 (72)発明者 ジヨセフ・シー・フレミング イスラエル・ネスジオナ70400ハイリシム ストリート20
Claims (2)
- 【請求項１】 石炭フライアッシュ（ＣＦＡ）から金属
を抽出するための生物抽出法において： （ａ）海水溶液に少なくとも１種類の窒素源を含む補足
栄養素を挿入し、その中に１０−５０％ｗ／ｖの量のＣ
ＦＡを懸濁し、初期ｐＨが約２．５から約４．０の範囲
内に達するまで硫酸を加えることにより酸性培地を形成
し； （ｂ）該培地中で成長し、硫酸を生産することができる
少なくとも１種類のチオバシルス チオオキシダンス
（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｉｏｏｘｉｄａｎ
ｓ）の株を含む培養微生物を該培地に接種し； （ｃ）エアレーション及び撹拌により接種培地に好気性
条件を確立し、好気性条件を維持して発酵を誘起し、該
ＣＦＡから抽出金属が抽出されるレベルに発酵培養のｐ
Ｈを下げ； （ｄ）該発酵培養をＣＦＡラフィネート沈澱物、及びチ
オバシルスチオオキシダンス細胞と抽出金属の懸濁液を
含む上澄みに分離できるようにエアレーション及び撹拌
を中止し、沈澱物から上澄みを分離し； （ｅ）該上澄みをミクロ濾過してチオバシルス チオオ
キシダンス細胞を分離し、それにより金属−含有濾液及
びチオバシルス チオオキシダンス細胞の濃厚懸濁液を
別々に得； （ｆ）所望量の適した塩基を加えることにより濾液のｐ
Ｈを段階的に上げて金属含有留分を沈澱させ、各沈澱の
後に金属含有留分を回収することにより金属−含有濾液
を分別する段階を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 Ｃｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｎ，
Ｖａ，Ｍｏ，Ｓｅ，Ａｌ，Ｔｉ及びＢからなる群より選
ばれる１種以上の金属に耐性を有し、かつ海水をベース
とする培地中で増殖しうるチオバシルス チオオキシダ
ンス。
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