(57)【要約】【課題】廃電子基板等の使用済電子機器部品から効率よく金属を生物浸出する方法を提供する。【解決手段】好酸性鉄酸化細菌である、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）ＮＥ１０６Ｇ株、又はそれを含む微生物混合体を低濃度の第一鉄イオンを添加した希硫酸性培地で培養し、その後、廃電子基板等の金属含有電子部品と接触させて、有価金属を浸出させ、回収する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能な、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
【請求項２】
配列表の配列番号１の３８〜７８８番の塩基配列、又はそれと９０．５％以上の配列同一性を有する塩基配列；
配列表の配列番号１の１〜８７３番の塩基配列、又はそれと８８．７％以上の配列同一性を有する塩基配列；
配列表の配列番号１の１〜８７８番の塩基配列、又はそれと９１．２％以上の配列同一性を有する塩基配列；又は
配列表の配列番号１の１〜８８８番の塩基配列、又はそれと９２．８％以上の配列同一性を有する塩基配列
からなる１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の一部を有する、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
【請求項３】
１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能である、請求項２に記載の好酸性鉄酸化細菌。
【請求項４】
配列表の配列番号１の塩基配列、又はそれと９９．９％以上の配列同一性を有する塩基配列からなる、１６ＳｒＲＮＡ遺伝子を有する、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
【請求項５】
Sulfobacillus thermosulfidooxidans NITE P-01909である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の好酸性鉄酸化細菌。
【請求項６】
金属含有固体に、１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で比増殖速度が最大となる好酸性鉄酸化細菌、又は１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能な、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌を作用させ、金属を液体中に浸出させて金属溶液を得る工程を含む、金属溶液の製造方法。
【請求項７】
１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中でスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌を増殖させ、培養物を得る工程；及び
培養物に金属含有固体を添加し、金属含有固体に好酸性鉄酸化細菌に作用させ、金属を液体中に浸出させて金属溶液を得る工程
を含む、金属溶液の製造方法。
【請求項８】
金属が、銅、亜鉛、コバルト、ニッケル、マンガン、カドミウム及びタングステンからなる群より選択されるいずれかである、請求項５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
好酸性鉄酸化細菌が、単離された形態または混合培養体の形態である、請求項５〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
開放系、及び/又は非滅菌の環境で実施される、請求項５〜９のいずれか１項に記載の生産方法。
【請求項１１】
金属含有固体が、廃電子基板又は使用済電子機器部品である、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の生産方法。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれか1項に定義された金属溶液の製造のための工程、及び金属溶液から金属を回収する工程、及び回収した金属を使用する工程を含む、金属使用製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規微生物である好酸性鉄酸化細菌、または好酸性細菌の混合培養体を用いて、廃電子基板などの金属含有廃棄物から、有用金属を浸出させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃電子基板等の使用済電子機器部品には、金、銀、銅、亜鉛などベースメタルのほか、各種のレアメタル等多岐にわたる有価金属が含有されている。現状では、既存の製錬技術により金属の回収・再資源化が行われているが、鉱種が多岐にわたること、及び各金属の含有量が低いため、多様な鉱種を回収・再資源化することは、技術的にも経済的にも多くの課題が残されている。
【０００３】
微生物を用いた生物浸出（バイオリーチング）による、廃電子基板等の使用済電子機器部品からの金属回収方法が数多く提案されている。例えば、酸性鉄酸化細菌であるAcidithiobacillus ferrooxidans（非特許文献１、２）、またはAcidithiobacillus ferrooxidansと他の細菌との混合培養体（非特許文献３、４）による、廃電子基板からの銅や亜鉛、ニッケル、アルミニウムのバイオリーチングが提案されている。また、中程度高温性鉄酸化細菌Sulfobacillus thermosulfidooxidansと従属栄養細菌を用いた廃電子基板からの金属浸出も提案されている（非特許文献５）。また廃電子基板以外では、例えばSulfobacillus sp.と他の細菌との混合培養体を用いた亜鉛−マンガン二次電池等からの亜鉛、マンガンのバイオリーチングが提案されている（非特許文献６、７）。好酸性鉄酸化細菌以外では、例えば真菌類を用いた金属の浸出について開示されている（非特許文献８）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Yang, T., Xu, Z., Wen, J., Yang, L. 2009. Factors influencing bioleaching copper from waste printed circuit boards by Acidithiobacillus ferrooxidans. Hydrometallurgy, 97, 29-32.
【非特許文献２】Yang, Y., Chen, S., Li, S., Chen, M., Chen, H., Liu, B. 2014. Bioleaching waste printed circuit boards by Acidithiobacillus ferrooxidans and its kinetics aspect.Journal of Biotechnology, 173, 24-30.
【非特許文献３】Wang, J., Bai, J., Xu, J., Liang, B. 2009. Bioleaching of metals from printed wire boards by Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans and their mixture. Journal of Hazardous Materials, 172, 1100-1105.
【非特許文献４】Liang, G., Mo, Y., Zhou, Q. 2010. Novel strategies of bioleaching metals from printed circuit boards (PCBs) in mixed cultivation of two acidophiles. Enzyme and Microbial Technology, 47, 322-326.
【非特許文献５】Ilyas, S., Anwar, M.A., Niazi, S.B., Ghauri, M.A. 2007. Bioleaching of metals from electronic scrap by moderately thermophilic acidophilic bacteria. Hydrometallurgy, 88, 180-188.
【非特許文献６】Xin, B., Chen, B., Duan, N., Zhou, C. 2011. Extraction of manganese from electrolytic manganese residue by bioleaching. Bioresource Technology, 102, 1683-1687.
【非特許文献７】Xin, B., Jiang, W., Aslam, H., Zhang, K., Liu, C., Wang, R., Wang, Y. 2012. Bioleaching of zinc and manganese from spent Zn-Mn batteries and mechanism exploration. Bioresource Technology, 106, 147-153.
【非特許文献８】Brandl, H., Bosshard, R., Wegmann, M. 2001. Computer-munching microbes: metal leaching from electro scrap by bacteria and fungi. Hydrometallurgy, 59, 319-326.
【非特許文献９】Johnson, D.B., Macvicar, J.H.M., Rolfe, S. 1987. A new medium for the isolation and enumeration of Thiobacillus ferrooxidans and acidophilic heterotrophic bacteria. Journal of Microbiological Methods, 7, 9-18.
【非特許文献１０】Miyata, N., Tani, Y., Iwahori, K., Soma, M. 2004. Enzymatic formation of manganese oxides by an Acremonium-like hyphomycete fungus, strain KR21-2. FEMS Microbiology Ecology, 47, 101-109.
【非特許文献１１】Ghauri, M.A., Khalid, A.M., Grant, S., Heaphy, S., Grant W.D. 2003. Phylogenetic analysis of different isolates of Sulfobacillus spp. recovered from uranium rich environments and recovery of genes using integron specific primers. Extremophiles, 7, 341-345.
【非特許文献１２】Ilyas, S., Ruan, C., Bhatti, H.N., Ghauri, M.A., Anwar, M.A. 2010. Column bioleaching of metals from electronic scrap. Hydrometallurgy, 101, 135-140.
【非特許文献１３】Simkins, S., Alexander, M. 1984. Models for mineralization kinetics with the variables of substrate concentration and population density. Applied and Environmental Microbiology, 47, 1299-1306.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の分類群に属する好酸性鉄酸化細菌により、希硫酸溶液中で第一鉄イオンを酸化して第二鉄イオンを生じさせ、この第二鉄イオンを酸化剤として、廃電子基板等の使用済み電子機器部品から有価金属を浸出する報告がなされている。しかし、従来の報告では、効率よく金属を浸出するために、数〜数十グラム／Ｌの第一鉄イオンを加えており、また、浸出反応中に第二鉄イオンが酸化鉄となって沈積することがしばしば報告されている。このため、好酸性鉄酸化細菌を用いた廃電子基板等の生物浸出に関して、より低濃度の鉄イオンで効率よく浸出し得るか、検討する余地がある。
【０００６】
そこで本発明は、低濃度の第一鉄イオンの添加によって、廃電子基板等の使用済み電子機器部品から有価金属を生物浸出することができる新規な微生物及びこれを用いた生物浸出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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明者らは、秋田県内の酸性河川流域内で採取した環境試料から、１ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地で最も速い増殖速度を示し、かつ、硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸ニッケル及び硫酸マンガンをそれぞれ０．１Ｍずつ含む培地でも増殖できる高い重金属耐性をもった好酸性鉄酸化細菌を取得した。この好酸性鉄酸化細菌の混合培養体及び純粋培養体を用いて、パーソナルコンピュータを由来とした廃電子基板の粉砕物から、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、ニッケルを効率よく浸出することに成功した。
【０００８】
好酸性鉄酸化細菌の分離株は、その菌学的性質から上記文献に記載されているいずれの菌株とも一致せず、金属含有廃棄物を対象としたバイオリーチングに適用される新規な微生物であることが確認された。本株の混合培養体及び純粋培養体を用いて廃電子基板のバイオリーチングを実施し、従来の十分の一以下の鉄イオン濃度でも効率よく有価金属を浸出できることが確認されたので、本発明に至った。
【０００９】
本発明は以下を提供する。
［１]  １．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能な、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
［２]  配列表の配列番号１の３８〜７８８番の塩基配列、又はそれと９０．５％以上の配列同一性を有する塩基配列；
配列表の配列番号１の１〜８７３番の塩基配列、又はそれと８８．７％以上の配列同一性を有する塩基配列；
配列表の配列番号１の１〜８７８番の塩基配列、又はそれと９１．２％以上の配列同一性を有する塩基配列；又は
配列表の配列番号１の１〜８８８番の塩基配列、又はそれと９２．８％以上の配列同一性を有する塩基配列
からなる１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の一部を有する、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
［３]  １．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能である、２に記載 の好酸性鉄酸化細菌。
［４]  配列表の配列番号１の塩基配列、又はそれと９９．９％以上 の配列同一性を有する塩基配列からなる、１６ＳｒＲＮＡ遺伝子を有する、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
［５]  Sulfobacillus thermosulfidooxidans NITE P-01909である、１〜４のいずれか１項に記載の好酸性鉄酸化細菌。
［６]  金属含有固体に、１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で比増殖速度が最大となる好酸性鉄酸化細菌、又は１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能な、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌を作用させ、金属を液体中に浸出させて金属溶液を得る工程を含む、金属溶液の製造方法。
［７]  １．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中でスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌を増殖させ、培養物を得る工程；及び
培養物に金属含有固体を添加し、金属含有固体に好酸性鉄酸化細菌に作用させ、金属を液体中に浸出させて金属溶液を得る工程
を含む、金属溶液の製造方法。
［８]  金属が、銅、亜鉛、コバルト、ニッケル、マンガン、カドミウム及びタングステンからなる群より選択されるいずれかである、５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
［９]  好酸性鉄酸化細菌が、単離された形態または混合培養体の形態である、５〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
［１０]  開放系、及び/又は非滅菌の環境で実施される、５〜９のいずれか１項に記載の生産方法。
［１１]  金属含有固体が、廃電子基板又は使用済電子機器部品である、５〜１０のいずれか１項に記載の生産方法。
［１２]  ５〜１１のいずれか1項に定義された金属溶液の製造のための工程、及び金属溶液から金属を回収する工程、及び回収した金属を使用する工程を含む、金属使用製品の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、廃電子基板等の使用済み電子機器部品から、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、ニッケル等の金属を低濃度の第一鉄イオン存在下で、効率よく生物浸出することができる。本発明の方法は、あらかじめ好酸性鉄酸化細菌を培養し、十分に第一鉄イオンを酸化させた後に廃電子基板試料を添加するため、試料の接触時間が短縮でき、さらに厳密なpH制御により第二鉄イオンの析出を抑制することができるため、効率的でかつ経済性に優れたプロセスを構築できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株（Sulfobacillus thermosulfidooxidans NITE P-01909）のグラム染色像である。
【図２】１６ｓ ｒＲＮＡ遺伝子配列に基づく好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の系統分類を示す分子系統樹である。
【図３】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の分離源となった好酸性鉄酸化細菌の混合培養体の細菌群集構造を示す分子系統樹である。１６ｓ ｒＲＮＡ遺伝子配列のクローンライブラリー法によって解析した結果である。
【図４】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体の最大比増殖速度に与える第一鉄イオン濃度の影響を示すグラフである。
【図５】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体を用いたバイオリーチングの結果である。廃電子基板試料は粒径０．２５ｍｍ以下に粉砕。
【図６】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体を用いたバイオリーチングに及ぼす第一鉄イオン濃度の影響を示す結果である。廃電子基板試料は粒径０．２５ｍｍ以下に粉砕。
【図７】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の純粋培養体を用いたバイオリーチングの結果である。廃電子基板試料は粒径０．２５ｍｍ以下に粉砕。
【図８】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の１６ｓ ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列。網掛した範囲が、S. thermosulfidooxidans クローンＭＴ−１３の部分配列に対応する箇所である（８７３塩基長）。アスタリスクがついている箇所で、ＮＥ１０６ＧとクローンＭＴ−１３とは塩基が異なる（９９箇所）。
【図９】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の１６ｓ ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列。網掛した範囲が、S. thermosulfidooxidans クローンＭＴ−１６の部分配列に対応する箇所である（８７８塩基長）。アスタリスクがついている箇所で、ＮＥ１０６ＧとクローンＭＴ−１６とは塩基が異なる（７７箇所）。
【図１０】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の１６ｓ ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列。網掛した範囲が、S. thermosulfidooxidans クローンＭＴ−１７の部分配列に対応する箇所である（８８８塩基長）。アスタリスクがついている箇所で、ＮＥ１０６ＧとクローンＭＴ−１７とは塩基が異なる（６４箇所）。
【図１１】好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株の１６ｓ ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列。網掛した範囲が、S. thermosulfidooxidans ＲＤＢ株の部分配列に対応する箇所である（７５１塩基長）。アスタリスクがついている箇所で、ＮＥ１０６ＧとＲＤＢ株とは塩基が異なる（７３箇所）。
【図１２】好酸性鉄酸化細菌NE106G株を含む混合培養体を用いたバイオリーチングの反復回分培養の結果である。廃電子基板試料は粒径0.25 mm以下に粉砕。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の方法は、１ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含有する希硫酸培地で、培養温度を２８℃以上５５℃、ｐＨを１．８〜２．０で一定に制御しながら、分離株または分離株を含む混合培養体を増殖させた後、培養液に廃電子基板試料を接触させ、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、ニッケル等の浸出を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明により、好酸性鉄酸化細菌を用いた廃棄物等からの有用金属の効率的な浸出・回収方法が提供される。
【００１４】
［好酸性鉄酸化細菌］
好酸性鉄酸化細菌とは、特に記載した場合を除き、二酸化炭素を同化し、二価鉄又は還元型無機硫黄化合物を酸化してエネルギーを獲得する好酸性の化学合成独立栄養細菌をいう。本発明に用いることのできる好酸性鉄酸化細菌は、浸出させようとする銅や亜鉛等の金属に対する耐性を有し、鉄を酸化する能力を有する細菌であれば特に限定されないが、例えば、アシディチオバチルス（Acidithiobacillus）属に属する細菌、またはスルフォバチルス（Sulfobacillus）属に属する細菌が挙げられる。アシディチオバチルス（Acidithiobacillus）属に属する細菌の例は、アシディチオバチルス・フェロオキシダンス（Acidithiobacillus ferrooxidans）に属する細菌であり、スルフォバチルス（Sulfobacillus）属に属する細菌の例は、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）、又はスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する細菌が挙げられる。
【００１５】
本発明に用いるのに適した好酸性鉄酸化細菌は、天然源から得た試料から、次のようにスクリーニングすることにより、得ることができる：
環境から得た候補細菌を含む試料を、Ｆｅ−ＴＳＢ培地に第一鉄イオンを添加したもの（ｐＨ２．０）を用い、必要に応じ、硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸ニッケル、硫酸マンガン及び塩化アルミニウム等を添加し、４５℃、１００ｒｐｍで振とう培養する。得られた細菌の混合培養体を適宜希釈後、０．３％ゲランガムをゲル化剤として添加した同組成の平板培地に播種し、４５℃で２週間培養する。その後、鉄酸化物を沈積して赤褐色を呈した鉄酸化細菌のコロニーを分離する。
【００１６】
本発明に用いることのできる好酸性鉄酸化細菌の特に好ましい例の一つは、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する細菌である。本発明には特に、Sulfobacillus thermosulfidooxidans NITE P-01909を好適に用いることができる。この菌株は、本発明者らが、日本国秋田県の酸性河川流域内から分離したものであり、独立行政法人製品評価技術基盤機構（NITE）特許微生物寄託センター(NPMD)（千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室、TEL：0438-20-5580、FAX：0438-20-5581）に2014年8月1日付けで、受託番号NITE P-01909で寄託されている。本明細書では、この菌株をＮＥ１０６Ｇ株と称することがある。この菌株の有する１６Ｓ ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列を、配列表の配列番号１に示した。
【００１７】
〔科学的性質〕
Sulfobacillus thermosulfidooxidans NITE P-01909（ＮＥ１０６Ｇ株）は、下記の科学的性質（菌学的性質ということもある。）を有する。
細胞形態：桿菌、０．８〜０．９×１．５〜２．０μｍ
グラム染色：＋（不定あり）
増殖可能な培養条件
・ｐＨ  １．８〜２．５
・３２〜５５℃
・それぞれ１００ｍＭの、ＣｕＳＯ4、ＭｎＳＯ4、ＮｉＳＯ4，ＺｎＳＯ4が混在する培地で増殖可能
・トリプチックソイ培地、ペプトン等の有機物を、２５０ｍｇ／Ｌ程度要求
【００１８】
〔培養条件〕
・培地：硫酸含ＴＳＢ培地を用いることができる。
・培地の組成：硫酸含有ＴＢＳ培地（ｐＨ２）
溶液Ｉ
硫酸アンモニウム  １２５０ｍｇ
硫酸マグネシウム七水和物  ５００ｍｇ
トリプチックソイ培地（ＴＳＢ、Ｄｉｆｃｏ）  ２５０ｍｇ
微量金属塩溶液  ２ｍＬ
蒸留水  １Ｌ
溶液ＩＩ
硫酸第一鉄七水和物  １９４０ｍｇ
２５０ｍＭ硫酸    ２０ｍＬ
溶液ＩＩＩ
リン酸水素二カリウム  ５ｍｇ
蒸留水    １ｍＬ
溶液Ｉをオートクレーブ滅菌後、フィルターで濾過滅菌した溶液ＩＩを２０ｍＬと溶液ＩＩＩを１ｍＬを添加する。培地のｐＨは、溶液ＩＩの硫酸濃度を変えることにより、適宜調整する。
【００１９】
微量金属塩溶液
塩化カルシウム二水和物  ３．７ｇ
ホウ酸  ２．５ｇ
塩化マンガン四水和物  ０．８７ｇ
塩化鉄六水和物  １．０ｇ
硫酸亜鉛七水和物  ０．４４ｇ
モリブデン酸ナトリウム二水和物  ０．２９ｇ
硫酸銅五水和物  ５．０ｍｇ
蒸留水  １Ｌ
【００２０】
〔増殖特性〕
ＮＥ１０６Ｇ株は、増殖に関し、下記の性質の少なくとも一方を有する：
（１）１．０ｇ／Ｌ以下の、好ましくは０．１〜０．８ｇ／Ｌの、第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上、好ましくは０．１７／時間以上で増殖可能である。
（２）最大比増殖速度が、０．１〜０．８ｇ／Ｌの範囲内の第一鉄イオン濃度において、より詳細には０．４ｇ/Ｌ付近の第一鉄イオン濃度のとき、最も大きくなる。
なお、従来廃電子基板等の金属含有廃棄物を対象としたバイオリーチングで標準的に用いられてきたような第一鉄イオン濃度（数〜数十ｇ/Ｌ）では、ＮＥ１０６Ｇ株の比増殖速度は低下することが分かっている。
【００２１】
そのため、本発明は、下記の製造方法として実施することができる：
金属含有固体に、１．０ｇ／Ｌ以下（例えば、０．１〜０．８ｇ／Ｌ）の第一鉄イオンを含む培地中で比増殖速度が最大となる好酸性鉄酸化細菌、又は１．０ｇ／Ｌ以下（例えば、０．２〜０．８ｇ／Ｌ）の第一鉄イオンを含む培地中で比増殖速度０．１５／時間、好ましくは０．１７／時間で増殖可能な、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌を作用させ、金属を液体中に浸出させて金属溶液を得る工程を含む、金属溶液の製造方法。
【００２２】
あるいは、下記の製造方法として実施することもできる：
１．０ｇ／Ｌ以下（例えば、０．１〜０．８ｇ／Ｌ）の第一鉄イオンを含む培地中でスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌を増殖させ、培養物を得る工程；及び
培養物に金属含有固体を添加し、金属含有固体に好酸性鉄酸化細菌に作用させ、金属を液体中に浸出させて金属溶液を得る工程
を含む、金属溶液の製造方法。
【００２３】
なお、ある比増殖速度で「増殖可能」とは、特に記載した場合を除き、特定の条件であることが規定された条件項目（例えば、第一鉄イオン濃度）については、その条件で、また特定されていない条件項目（例えば、温度、ｐＨ、攪拌速度、通気の有無・程度）については増殖に適する条件とした場合に、その比増殖速度で増殖できることをいう。比増殖速度は、単位時間あたりの細胞量の増加として定義される。
【００２４】
〔均等な微生物、混合培養体〕
本願は、ＮＥ１０６Ｇ株のみならず、それと均等な微生物、具体的にはＮＥ１０６Ｇ株と同じ科学的性質を有する株、又は同じ増殖特性を有する株、ならびに下記の株も、好適に用いることができる。
（１）１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能な、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
（２）配列表の配列番号１の３８〜７８８番の塩基配列、又はそれと９０．５％以上の配列同一性を有する塩基配列からなる、１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の一部を有する、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌、好ましくは１．０ｇ／Ｌ以下の第一鉄イオンを含む培地中で、比増殖速度０．１５／時間以上で増殖可能である、好酸性鉄酸化細菌。
（３）配列表の配列番号１の塩基配列、又はそれと９９．９％以上 の配列同一性を有する塩基配列からなる、１６ＳｒＲＮＡ遺伝子を有する、スルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）に属する好酸性鉄酸化細菌。
【００２５】
また、ＮＥ１０６Ｇ株及びそれと均等な微生物は、それ含む混合培養体としても好適に用いることができる。なお、本明細書においては、本発明をＮＥ１０６Ｇ株を用いた場合を例に説明することがあるが、特に記載した場合を除き、その説明は、ＮＥ１０６Ｇ株と均等な微生物を含む他の好適な好酸性鉄酸化細菌を用いた場合、およびそのような微生物のいずれかを混合培養体として用いた場合にも当てはまる。混合培養体は、意図した微生物とそれ以外の微生物とを含む。それ以外の微生物は、意図した微生物と異なる株、異なる種、または異なる属に属する微生物であり得る。
【００２６】
〔温度の影響〕
ＮＥ１０６Ｇ株は、バイオリーチングにおいて３０〜４７℃の広い温度範囲にわたって良好な生物活性を保ちうる。特に、３２〜４５℃において好ましい作用を発揮しうる。
【００２７】
したがって、効率的にバイオリーチングを行うとの観点からは、本発明においては、温度は、３２℃以上、より好ましくは３５℃以上、さらに好ましくは４０℃以上であることが好ましい。温度の上限値は、いずれの場合も、４７℃未満であることが好ましいであろう。至適な温度の一例は、４５℃である。
【００２８】
なお本発明において、培地等の成分の濃度又は比について値を示す場合は、特に記載した場合を除き、その値は重量に基づく値である。また環境中の濃度又は比について示した値は、特に記載した場合を除き、初発（増殖開始時）の、又は増殖期間を通じての値である。
【００２９】
〔その他〕
本発明による生産は、開放系として、又は非滅菌条件下で、実施することができる。「開放系」又は「非滅菌」は、生産のために用いる培地を滅菌しないこと、回分式で行う場合に、ある回分培養から次の回分培養への引き継ぎの無菌条件下での実施を要しないことを含む。本発明によるバイオリーチングは、回分式又は反復回分式で、実施することができる。
【００３０】
［金属含有固体（廃棄物）原料］
本発明の方法の対象である廃電子基板は、特にその由来に制限はなく、パーソナルコンピュータ、テレビ、洗濯機、電子レンジ、冷蔵庫、産業機器などの廃棄処分品から回収されたものが挙げられる。本発明では、廃電子基板を対象としているが、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン、クロム、アルミニウム等を含む金属製品や電子機器部品も使用することができる。
【００３１】
［用途］
本発明を用いて製造した金属溶液から金属を回収することができる。本発明を適用可能な製品には特に制限はなく、各種の製品の製造のために、本発明は有用である。
【実施例】
【００３２】
［混合培養体の取得、菌株の単離］
秋田県の酸性河川流域内の環境試料を植種源として、２ｇ／Ｌ硫酸第一鉄・七水和物（０．４ｇ／Ｌ第一鉄イオン）及び０．０１Ｍの硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸ニッケル、硫酸マンガン、塩化アルミニウムを添加したＦｅ−ＴＳＢ培地（ｐＨ２）（非特許文献９）を用いて、好酸性鉄酸化細菌を集積培養した。培養温度は４５℃とし、１００ｒｐｍで振とう培養した。Ｆｅ−ＴＳＢ培地（ｐＨ２）の１Ｌ当たりの組成は、硫酸アンモニウム１２５０ｍｇ、硫酸マグネシウム七水和物０．５ｇ、微量金属塩溶液２ｍＬ（非特許文献１０）、トリプチックソイ培地（Ｄｉｆｃｏ製）０．２５ｇ、硫酸０．００５ｍｏｌである。この培養操作で得られた集積培養物を好酸性鉄酸化細菌の混合培養体として、以降の実験に用いた。
【００３３】
好酸性鉄酸化細菌の混合培養体を適宜希釈後、０．３％ゲランガム（和光純薬工業）をゲル化剤として添加した同組成の平板培地に播種し、４５℃で２週間培養した。その後、鉄酸化物を沈積して赤褐色を呈した鉄酸化細菌のコロニーを４株分離した。得られた分離株について、表１のオリゴヌクレオチドプライマーを用いて１６Ｓ ｒＲＮＡ遺伝子のＰＣＲ増幅、塩基配列決定を行い、分子系統解析により分類同定を試みた結果、４菌株は同一の塩基配列を有していた。このことから、その内の一つをＮＥ１０６Ｇ株として以後の試験に使用した。また、既知のスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）の株と約９９％以上の塩基配列で一致し、ＮＥ１０６Ｇ株は本種に帰属されると推察された（図１）。しかし、既知株とは塩基配列が完全には一致せず、新規の株である（下表参照）。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
また、廃電子基板のバイオリーチングで用いられてきたスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンスの混合培養体（クローンＭＴ−１３、ＭＴ−１６及びＭＴ−１７、非特許文献５、１１）とは、図８〜１０に示されるように、１６Ｓ ｒＲＮＡの部分配列でＭＴ−１３とは８７３ｂｐで９９カ所（１１．３％）、ＭＴ−１６とは８７８ｂｐで７７カ所（８．８％）、ＭＴ−１７とは８８８ｂｐで６４カ所（７．２％）異なる。また、金属含有廃棄物のバイオリーチングで用いられてきたスルフォバチルス・サーモスルフィドオキシダンス（ＲＤＢ株、非特許文献１２）とは、図１１に示されるように、（７５１ｂｐ）で７３カ所（９．７％）異なる。さらに、金属含有廃棄物のバイオリーチングで用いられてきた別のスルフォバチラス属株（Sulfobacillus sp.）はスルフォバチルス・アシドフィルス（Sulfobacillus acidophilus）に最も近縁であることから（非特許文献６、７）、ＮＥ１０６Ｇ株とは異なる種である。ＮＥ１０６Ｇ株はグラム陽性であり、芽胞を形成した（図２）。これらの結果から、本菌株をSulfobacillus thermosulfidoxidans ＮＥ１０６Ｇ株と命名し、独立行政法人製品評価技術基盤機構（NITE）特許微生物寄託センター(NPMD)（千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室、TEL：0438-20-5580、FAX：0438-20-5581）に2014年8月1日付けで、受託番号NITE P-01909で寄託した。
【００３６】
本発明では、上記のＮＥ１０６Ｇ株の分離源となった混合培養体についてもバイオリーチングの効果を持つことを示した。この混合培養体よりＤＮＡを抽出し、オリゴヌクレオチドプライマー２７ｆと１４９２ｒ（表２）を用いて１６Ｓ ｒＲＮＡ遺伝子領域を増幅して、クローンライブラリー法により細菌群集構造を解析した。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
その結果、本混合培養体は、Sulfobacillus thermosulfidooxidans ＮＥ１０６Ｇ株を含有し、そのほかには、少なくとも好酸性従属栄養細菌であるアシディカルダス属（Acidicaldus）に近縁の細菌種で構成されることが示された（図３）。
【００３９】
［混合培養体による有用金属浸出］
好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体の増殖に及ぼす第一鉄イオン濃度の影響を調べるため、０．０６〜２．８ｇ/Ｌの第一鉄イオンを添加したＦｅ−ＴＳＢ培地（ｐＨ１．９）で培養し、培地中の第一鉄イオンの減少をＯ-フェナントロリンを用いた比色法で経時的に測定した。培地中の第一鉄イオン濃度の経時変化を次式（非特許論文１３）を用いて解析し、最大比増殖速度を算出して比較した。
【００４０】
【数１】
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但し、Ｓ：基質濃度(ｍＭ)、Ｓ0：初期基質濃度(ｍＭ)、Ｘ0：初期の細胞密度を維持するのに必要な基質濃度(ｍＭ)、μmax：最大比増殖速度（ｈ-1）、ｔ：時間（ｈ）。
【００４１】
本混合培養体の最大比増殖速度は、０．４ｇ/Ｌ付近の第一鉄イオン濃度のとき、最も大きくなることが示された（図４）。廃電子基板等の金属含有廃棄物を対象としたバイオリーチングで標準的に用いられてきたような第一鉄イオン濃度（数〜数十ｇ/Ｌ）では、比増殖速度は低下することが示された(図４)。
【００４２】
廃パーソナルコンピューターより回収され、２０ｍｍ程度に裁断された廃電子基板を、さらにカッティングミル(SM200、Retsch社)と超遠心粉砕機（ZM200、Retsch社）で粉砕し、粒径０．５０ｍｍ以下、または０．２５ｍｍ以下に篩い分けしたものを供試試料として試験に用いた。これらの粉砕試料は、バイオリーチングを行う前に１０５℃で１時間乾熱滅菌した。
【００４３】
バイオリーチング試験は、ｐＨと温度制御が可能な２Ｌ容ジャーファーメンター装置を用いて実施した。０．４ｇ／Ｌの第一鉄イオンを添加した滅菌Ｆｅ−ＴＳＢ培地に好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株、またはＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体を植種し、ｐＨ１．９で保持しながら、４５℃で増殖が定常期に達するまで３日間通気撹拌培養した。この後、１０ｇ／Ｌとなるように廃電子基板の粉砕試料を添加し、同じ培養条件でバイオリーチングを開始した。浸出液中の金属イオン濃度は、０．１％硝酸で適宜希釈してから、ＩＣＰ発光分析法により定量した。廃電子基板中の金属濃度は、１０％硝酸と王水で逐次抽出してから、ＩＣＰ発光分析法で定量した。
ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体でバイオリーチングを実施した結果、基板粉砕試料サイズ＜０．２５ｍｍの系では、２４時間の接触時間において銅で４８％、亜鉛で６８％、コバルトで８２％、マンガンで７０％、ニッケルで５５％の浸出率が、７２時間の接触時間において銅で８８％、亜鉛で８１％、コバルトで８２％、マンガンで７３％、ニッケルで６９％の浸出率が得られることが示された（図５）。なお、廃基板粉砕試料１０ｇ／Ｌ中に含まれる各金属の濃度を１００％とした。各金属の濃度は、１０％硝酸と王水で逐次抽出してから、ＩＣＰ発光分析法で定量した。また、未植菌の場合、２４時間では銅で８％、亜鉛で４１％、コバルトで６９％、マンガンで８２％、ニッケルで４４％の浸出率、７２時間では銅で１９％、亜鉛で８０％、コバルトで９１％、マンガンで８９％、ニッケルで６５％の浸出率であった。
【００４４】
同様のバイオリーチング試験において同程度の金属浸出率を得るために、既往の研究（非特許文献１〜６）では、３ｇ/Ｌ以上の第一鉄イオンを添加していること、またほとんどで１週間以上の期間を要していることから、ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体を用いたバイオリーチングを実施することにより、従来技術より効率的に各種金属を浸出できるようになったことが示された。
【００４５】
ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体によるバイオリーチングにおいて、添加する第一鉄イオン濃度を０．２〜２ｇ/Ｌに変化させて上記と同じ培養条件で試験した結果、１ｇ/Ｌ以下の第一鉄イオン濃度で十分に効果があることが示された（図６）。
【００４６】
バイオリーチング前後の廃基板中の金属含有率を比較すると、リーチング後の残渣で上記の銅、亜鉛、コバルト、マンガン、ニッケルが大きく減少していたほか、カドミウムとタングステンで顕著に減少していることが示された。この結果から、これらの金属がバイオリーチングにより浸出したことがわかる（表３）。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
［単離株による有用金属浸出］
０．４ｇ／Ｌの第一鉄イオンを添加した滅菌Ｆｅ−ＴＳＢ培地に好酸性鉄酸化細菌ＮＥ１０６Ｇ株（単離株）を植種し、ｐＨ１．９で保持しながら、４５℃で増殖が定常期に達するまで３日間通気撹拌培養した。この後、１０ｇ／Ｌとなるように廃電子基板の粉砕試料を添加し、同じ培養条件でバイオリーチングを開始した。その結果、基板粉砕試料サイズ＜０．２５ｍｍの系では、２４時間の接触時間において銅で２８％、亜鉛で６３％、コバルトで９５％、マンガンで９０％、ニッケルで５３％の浸出率が、７２時間の接触時間において、銅で８１％、亜鉛で９３％、コバルトで９８％、マンガンで９７％、ニッケルで７３％の浸出率が得られ（図７）、ＮＥ１０６Ｇ株の混合培養体と同程度の浸出率を得ることができた。従って、ＮＥ１０６Ｇ株を単独で用いても同様の効果があるといえる。
【００４９】
混合培養体の場合、基板粉砕試料サイズ＜０．２５ｍｍの系では、２４時間の接触時間で銅で４８％、亜鉛で６８％、コバルトで８２％、マンガンで７０％、ニッケルで５５％の浸出率が、７２時間の接触時間では銅で８８％、亜鉛で８１％、コバルトで８２％、マンガンで７３％、ニッケルで６９％の浸出率であった。したがって、単離株を単独で使用したほうが、高効率で有用金属浸出が行えた。
【００５０】
一方、混合培養体は、共存する従属栄養細菌との養分の競合や優占種の変化が生じうるという懸念があるが、コンタミネーション等の影響が低く抑えられ、扱いが容易という利点がある。ＮＥ１０６Ｇ株を含む混合培養体によるバイオリーチング（４５℃、ｐＨ１．９、第一鉄イオン濃度０．４ｇ／Ｌ）において、５−８日ごとに培養溶液の五分の一量を引き抜き、新鮮なＦｅ−ＴＳＢ培地と１０ｇ／Ｌ廃電子基板（＜０．２５ｍｍに粉砕）を添加して、回分培養を繰り返した結果、銅、亜鉛、ニッケルの浸出量は低下しなかった（図１２）。このことから、本培養体は繰り返しの使用ができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、廃電子基板等の使用済電子機器部品から多様な鉱種を経済的かつ効率的に回収可能とする。また廃電子基板等の使用済電子機器部品から有害金属を除去できるため、本発明の適用により、使用済製品の適正かつ安全な廃棄・管理が可能となる。
【受託番号】
【００５２】
ＮＩＴＥ  Ｐ−０１９０９
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016054736.tif 000012
【図７】
2016054736.tif 000013
【図８】
2016054736.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2016054736.tif 000016
【図１１】
2016054736.tif 000017
【図１２】
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【配列表】
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