(57)【要約】【課題】環境に負荷をかけることなく金属を回収することができる金属回収装置及び金属回収方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る金属回収装置３０１は、特定金属イオンを吸着する酵母３３が存在する槽１１を有し、槽１１に投入された特定金属イオンを含む材料３１から酵母３３に特定金属イオンを吸着させ、特定金属イオンを吸着した酵母３３’を回収する金属吸着手段７１と、金属吸着手段７１が回収した酵母３３’とキレート配位子３５とを槽１２で接触させ、酵母３３’からキレート配位子３５へ特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手段７２と、キレート手段７２が形成したキレート環から特定金属イオンを抽出する金属抽出手段７３と、を備える。【選択図】図１
2011052315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定金属イオンを吸着する酵母が存在する槽を有し、前記槽に投入された前記特定金属イオンを含む材料から前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手段と、
前記金属吸着手段が回収した前記酵母とキレート配位子とを接触させ、前記酵母から前記キレート配位子へ前記特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手段と、
前記キレート手段が形成した前記キレート環から前記特定金属イオンを抽出する金属抽出手段と、
を備える金属回収装置。
【請求項２】
特定金属イオンを吸着する酵母が存在する槽を有し、前記槽に投入された前記特定金属イオンを含む材料から前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手段と、
前記金属吸着手段が回収した前記酵母の生育環境を調整し、前記酵母を沈殿させる環境調整手段と、
を備える金属回収装置。
【請求項３】
前記環境調整手段が沈殿させた前記酵母を熱処理し、前記特定金属イオンを凝縮する熱処理手段をさらに備える請求項２に記載の金属回収装置。
【請求項４】
前記環境調整手段は、前記酵母が含まれる水分のｐＨを２以下とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の金属回収装置。
【請求項５】
前記環境調整手段は、前記酵母が含まれる水分のｐＨを６以上とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の金属回収装置。
【請求項６】
前記特定金属イオンがニッケルイオンであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の金属回収装置。
【請求項７】
特定金属イオンを含む材料と前記特定金属イオンを吸着する酵母とを混合し、前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手順と、
前記金属吸着手順で回収した前記酵母とキレート配位子とを接触させ、前記酵母から前記キレート配位子へ前記特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手順と、
前記キレート手順で形成された前記キレート環から前記特定金属イオンを抽出する金属抽出手順と、
を行う金属回収方法。
【請求項８】
特定金属イオンを含む材料と前記特定金属イオンを吸着する酵母とを混合し、前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手順と、
前記金属吸着手順で回収した前記酵母の生育環境を調整し、前記酵母を沈殿させる環境調整手順と、
を行う金属回収方法。
【請求項９】
前記環境調整手順で沈殿させた前記酵母を熱処理し、前記特定金属イオンを凝縮する熱処理手順をさらに行う請求項８に記載の金属回収方法。
【請求項１０】
前記環境調整手順では、前記酵母が含まれる水分のｐＨを２以下とすることを特徴とする請求項８又は９に記載の金属回収方法。
【請求項１１】
前記環境調整手順では、前記酵母が含まれる水分のｐＨを６以上とすることを特徴とする請求項８又は９に記載の金属回収方法。
【請求項１２】
前記特定金属イオンがニッケルイオンであることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の金属回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酵母を利用して金属を含む物質から金属を回収する金属回収装置及び金属回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルめっき材（ブリキ）や、オーステナイトステンレス鋼等のニッケル合金にニッケル（Ｎｉ）が使用される。ニッケルはレアメタルとして分類されており、その供給が安定しておらず、リサイクルが期待されているものの、現時点では消費されたニッケルが再びリサイクルされることはほとんどない（例えば、非特許文献１を参照。）。ニッケルのリサイクルは、ステンレス鋼廃材に新しい鉄やニッケルを添加して新たな組成のステンレス鋼を生産するような場合のみであった。
【０００３】
一方、微生物を用いて金属を吸着させる技術が近年になって開発され、例えば、ニッケルイオンを選択的に吸着する酵母が作出されている（例えば、非特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】貴金属・レアメタルのリサイクル技術集成,ｐｐ．１８１−１９１（２００７年１０月１９日，株式会社エヌ・ティー・エス発行）
【非特許文献２】「アーミング技術による細胞表層デザインの展開」植田充美他著、生物工学,８６巻，ｐｐ．６１７−６１９（２００８年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のリサイクル方式は、大量の熱エネルギーや大がかりな化学操作を利用しており、環境に対する負荷が大きいという課題があった。そこで、前記課題を解決するために、本発明は、環境に負荷をかけることなく金属を回収することができる金属回収装置及び金属回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る金属回収装置は、酵母を利用して金属イオンを収集し、金属イオンをキレートに移動させることとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る一の金属回収装置は、特定金属イオンを吸着する酵母が存在する槽を有し、前記槽に投入された前記特定金属イオンを含む材料から前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手段と、前記金属吸着手段が回収した前記酵母とキレート配位子とを接触させ、前記酵母から前記キレート配位子へ前記特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手段と、前記キレート手段が形成した前記キレート環から前記特定金属イオンを抽出する金属抽出手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明に係る一の金属回収方法は、特定金属イオンを含む材料と前記特定金属イオンを吸着する酵母とを混合し、前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手順と、前記金属吸着手順で回収した前記酵母とキレート配位子とを接触させ、前記酵母から前記キレート配位子へ前記特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手順と、前記キレート手順で形成された前記キレート環から前記特定金属イオンを抽出する金属抽出手順と、を行う。
【０００９】
本金属回収装置及び本金属回収方法は、熱処理を行わない。また、金属抽出手段も電気化学的方法であり大がかりな化学操作も不要である。従って、本発明は、環境に負荷をかけることなく金属を回収することができる金属回収装置及び金属回収方法を提供することができる。
【００１０】
本発明に係る他の金属回収装置は、特定金属イオンを吸着する酵母が存在する槽を有し、前記槽に投入された前記特定金属イオンを含む材料から前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手段と、前記金属吸着手段が回収した前記酵母の生育環境を調整し、前記酵母を沈殿させる環境調整手段と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係る他の金属回収方法は、特定金属イオンを含む材料と前記特定金属イオンを吸着する酵母とを混合し、前記酵母に前記特定金属イオンを吸着させ、前記特定金属イオンを吸着した前記酵母を回収する金属吸着手順と、前記金属吸着手順で回収した前記酵母の生育環境を調整し、前記酵母を沈殿させる環境調整手順と、を行う。
【００１２】
本金属回収装置及び本金属回収方法も、熱処理を行わない。また、環境調整手段も酵母を沈殿させるだけであり大がかりな化学操作も不要である。従って、本発明は、環境に負荷をかけることなく金属を回収することができる金属回収装置及び金属回収方法を提供することができる。
【００１３】
本発明に係る他の金属回収装置は、前記環境調整手段が沈殿させた前記酵母を熱処理し、前記特定金属イオンを凝縮する熱処理手段をさらに備える。
【００１４】
また、本発明に係る他の金属回収方法は、前記環境調整手順で沈殿させた前記酵母を熱処理し、前記特定金属イオンを凝縮する熱処理手順をさらに行う。
【００１５】
本熱処理装置及び本熱処理方法は、有機物を分解する温度で行うため、従来のように大量の熱エネルギーや大がかりな化学操作が不要である。従って、本発明は、環境に負荷をかけることなく金属を回収することができる金属回収装置及び金属回収方法を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る他の金属回収装置の前記環境調整手段は、前記酵母が含まれる水分のｐＨを２以下又は６以上とすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る他の金属回収方法の前記環境調整手順では、前記酵母が含まれる水分のｐＨを２以下又は６以上とすることを特徴とする。
【００１８】
水分のｐＨを２以下又は６以上とすることで酵母は沈殿する。このため、容易に金属イオンを回収することができる。
【００１９】
本発明に係る金属回収装置及び金属回収方法では、前記特定金属イオンがニッケルイオンであることを特徴とする。本金属回収装置及び本金属回収方法は、レアメタルのニッケルを回収することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、環境に負荷をかけることなく金属を回収することができる金属回収装置及び金属回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る金属回収装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る金属回収方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係る金属回収装置の概略構成図である。
【図４】本発明に係る金属回収方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の金属回収装置３０１の概略構成図である。金属回収装置３０１は、特定金属イオンを吸着する酵母３３が存在する槽１１を有し、槽１１に投入された特定金属イオンを含む材料３１から酵母３３に特定金属イオンを吸着させ、特定金属イオンを吸着した酵母３３’を回収する金属吸着手段７１と、金属吸着手段７１が回収した酵母３３’とキレート配位子３５とを槽１２で接触させ、酵母３３’からキレート配位子３５へ特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手段７２と、キレート手段７２が形成したキレート環から特定金属イオンを抽出する金属抽出手段７３と、を備える。
【００２４】
図２は、金属回収装置３０１が行う金属回収方法のフローチャートである。金属回収装置３０１は、特定金属イオンを含む材料３１と特定金属イオンを吸着する酵母３３とを混合し、酵母３３に特定金属イオンを吸着させ、特定金属イオンを吸着した酵母３３’を回収する金属吸着手順Ｓ０１と、金属吸着手順Ｓ０１で回収した酵母３３’とキレート配位子３５とを接触させ、酵母３３’からキレート配位子３５へ特定金属イオンを移動させてキレート環を形成するキレート手順Ｓ０２と、キレート手順Ｓ０２で形成されたキレート環から特定金属イオンを抽出する金属抽出手順Ｓ０３と、を行う金属回収方法で材料３１から特定金属を回収する。
【００２５】
金属回収装置３０１は、例えば、ニッケルイオンを選択的に吸着する酵母３３を槽１１に投入することで材料３１に含まれるニッケルを回収することができる。以下の説明は、ニッケルを回収する場合を説明するが、ニッケル以外の金属を回収する場合、回収する金属を吸着する酵母を選択することで実現できる。
【００２６】
まず、金属吸着手段７１は金属吸着手順Ｓ０１を行う。金属の廃材は一般にスクラップ置き場などに堆積される。その場合に、ビニールシートなどの上に当該廃材が野積みされることも多い。このようにビニールシート上に金属、たとえばニッケルを含む廃材が堆積されている場合、ビニールシートを槽１１、廃材を材料３１としてニッケルイオンを選択的に吸着する酵母３３を含む水をかけて放置する。放置の期間は適宜設計できるが、吸着に要する時間を考慮すると1ヶ月程度置くことが望ましい。
【００２７】
続いて、ニッケルイオンを吸着した酵母３３’を槽１２に回収する。具体的には、前記廃材からビニールシートに集まる水を回収し、あるいは、当該廃材上にさらに水をかけて洗い流して、酵母を含めて水を回収する。この水の回収は、図１のように槽１１の底付近に取り付けられたノズルに水を集めるようにしてもよい。ノズルを開けることで酵母３３’を含む水を槽１２に集めることができる。また、ビニールシートの各辺の付近に高低差をつけて低い位置で容器に回収してもよいし、紙などのワイパーを用いてふき取る方法でもかまわない。
【００２８】
次に、キレート手段７２はキレート手順Ｓ０２を行う。キレート手順Ｓ０２では、酵母３３’を入れた槽１２にキレート配位子３５を加える。キレート配位子３５は、例えば、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）である。酵母３３’とＥＤＴＡとが接するとニッケルイオンは酵母３３’から分離してＥＤＴＡに移る。ニッケルイオンが付着したＥＤＴＡはキレート環となる。
【００２９】
続いて、金属抽出手段７３は金属抽出手順Ｓ０３を行う。金属抽出手順Ｓ０３では、キレート環からニッケルイオンを取り出す。例えば、図１に示す電気分解のような電気化学的方法でキレート環からニッケルを取り出せばよい。
【００３０】
（実施形態２）
図３は、本実施形態の金属回収装置３０３の概略構成図である。金属回収装置３０３は、特定金属イオンを吸着する酵母３３が存在する槽１１を有し、槽１１に投入された特定金属イオンを含む材料３１から酵母３３に特定金属イオンを吸着させ、特定金属イオンを吸着した酵母３３’を回収する金属吸着手段７１と、金属吸着手段７１が回収した酵母３３’の槽１２内における生育環境を調整し、酵母３３’を沈殿させる環境調整手段８２と、環境調整手段８２が沈殿させた酵母３３”を熱処理し、特定金属イオンを凝縮する熱処理手段８３と、を備える。
【００３１】
図４は、金属回収装置３０３が行う金属回収方法のフローチャートである。金属回収装置３０３は、特定金属イオンを含む材料３１と特定金属イオンを吸着する酵母３３とを混合し、酵母３３に特定金属イオンを吸着させ、特定金属イオンを吸着した酵母３３’を回収する金属吸着手順Ｓ０１と、金属吸着手順Ｓ０１で回収した酵母３３’の槽１２内における生育環境を調整し、酵母３３’を沈殿させる環境調整手順Ｓ１２と、環境調整手順Ｓ１２で沈殿させた酵母３３”を熱処理し、特定金属イオンを凝縮する熱処理手順Ｓ１３と、を行う金属回収方法で材料３１から特定金属を回収する。
【００３２】
金属回収装置３０３は、例えば、ニッケルイオンを選択的に吸着する酵母３３を槽１１に投入することで材料３１に含まれるニッケルを回収することができる。以下の説明は、ニッケルを回収する場合を説明するが、ニッケル以外の金属を回収する場合、回収する金属を吸着する酵母を選択することで実現できる。
【００３３】
まず、金属回収装置３０３は、図１及び図２で説明したように、金属吸着手段７１が金属吸着手順Ｓ０１を行う。
【００３４】
次に、環境調整手段８２は環境調整手順Ｓ１２を行う。環境調整手順Ｓ１２では、酵母３３’を入れた槽１２の育成環境を調整する。酵母は育成環境が悪くなると沈殿する。例えば、槽１２の水のｐＨを変化させるか水の温度を変化させることで酵母を沈殿させることができる。
【００３５】
一般に酵母の生育環境はｐＨ＝３〜５なので、槽１２内の水のｐＨを変化させる場合、２以下にすることで酵母３３’を沈殿させることができる。逆にｐＨを６以上としても酵母３３’を沈殿させることができる。ｐＨを制御するには水の電気分解等の電気化学的方法を採用してもよい。また、図３のように塩酸などの酸又は水酸化ナトリウムなどの塩基を槽１２内に投入してｐＨを調整してもよい。
【００３６】
続いて、熱処理手段８３は熱処理手順Ｓ１３を行う。熱処理手段８３は、例えば、温度調整機能を有する電気炉である。環境調整手順Ｓ１２で得られた沈殿した酵素３３”はニッケルイオンを大量に含む有機物である。このため、熱処理手段８３で酵素３３”を燃やすまたは酵素３３”に熱をかけることによりさらにニッケル成分を濃縮することができる。熱処理手段８３の温度は有機物が分解し無機物が残る温度で適宜設計すればよく、例えば２００℃大気中で酵素３３”を燃焼させることによりニッケル成分が濃縮した無機残渣を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る金属回収装置及び金属回収方法は、廃材から金属を回収するだけでなく、鉱物から金属を精製する場合にも利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１１、１２：槽
１３：アノード
１４：カソード
２０：直流電源
３１：材料
３３、３３’、３３”：酵母
３５：キレート配位子
７１：金属吸着手段
７２：キレート手段
７３：金属抽出手段
８２：環境調整手段
８３：熱処理手段
【図１】
2011052315.tif 000003
【図２】
2011052315.tif 000004
【図３】
2011052315.tif 000005
【図４】
2011052315.tif 000006