Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
## （２）廃電子基板等の浸出液からの有用金属回収技術の開発

## 1 ）バイオマンガン酸化物（BMO）の調製法

マンガン（Mn）酸化真菌 Acremonium strictum KR21-2 株の培養により、生物学的に生成したマンガン酸化物（バイオマンガン Mn 酸化物、以下 BMO と略す）を研究に用いた。培地には、1 mM Mn^{2+} イオン(55 mg/L)を含む pH 7.0 の HAY 液体培地^{14} を使用した。HAY 液体培地の組成は、20 mM HEPES 緩衝液（pH 7.0）、150 mg/L 酵母エキス、3 mM 酢酸ナトリウム、200 μM MgSO_{4}、2 mL/L 微量金属溶液（50 μM CaCl_{2}·2H_{2}O, 3.0 μM ZnSO_{4}·7H_{2}O、2.4 μM Na_{2}MoO_{4}·2H_{2}O、80 μM H_{3}BO_{3}、8.8 μM MnCl_{2}·4H_{2}O、0.04 μM CuSO_{4}·5H_{2}O、7.4 μM FeCl_{3}·6H_{2}O）である。オートクレーブ滅菌後、K_{2}HPO_{4} ストック溶液と MnSO_{4} ストック溶液を各々最終濃度 30 μM、1 mM となるように加えた。KR21-2 株の胞子懸濁液を植種し、25℃で 72 時間振とう培養し、BMO を形成させた。得られた BMO は 20 mM HEPES 緩衝液で洗浄した後、実験に供した。

## 2 ）BMO による模擬排水からの金属回収

調製した BMO を用いて、pH6.0 における希土類元素イオン（La^{3+}、Nd^{3+}、Gd^{3+}、Dy^{3+}、Yb^{3+}、Y^{3+}）、pH7.0 及び pH6.0 (20 mM Na_{2}SO_{4} 共存)における遷移金属イオン（Co^{2+}、Ni^{2+}、Zn^{2+}）の吸着実験を行い、回収率を求めた。希土類元素イオンでは硝酸塩を添加した HEPES 緩衝溶液（pH7.0）で、遷移金属イオンでは塩化物（Ni、Co）または硫酸塩（Zn）を添加した、20 mM Na_{2}SO_{4} 含有 HEPES 緩衝溶液(pH7.0)もしくは MES 緩衝溶液(pH6.0)を用いた $ ^{15)} $ 。上清を採取し、2%硝酸を用いて希釈して、ICP 発光分光分析装置（ICP-AES、VARIAN 730-ES）を用いて金属イオン濃度の測定を行った。

BMO による $ Mn^{2+} $ 酸化反応の pH 依存性を調べるために、BMO を $ 1\ mM\ Mn^{2+} $ を添加した HEPES 緩衝溶液 (pH7.0)、もしくは MES 緩衝溶液 (pH5.5、6.0、6.5) に加えて振とうした。経時的に上清を採取するとともに、24 時間毎にナイロンメッシュで BMO を回収し、新しい溶液に移して再度振とうした（計3回）。

## 3 ）BMO による廃電子基板の浸出液からの金属回収

### a. 浸出液の中和処理

バイオリーチング後の浸出液（原液、pH 1.9）は水酸化ナトリウムを用いて pH4.0、5.0、6.0、6.5 または 7.0 になるように中和してから、BMO による金属回収試験に供した。中和処理で形成した沈殿物（水和物）を遠心分離（8,000×g、15 分）と GF/F ガラスフィルターでろ過することにより取り除き、中和浸出液を取得した。中和前後の溶存態金属イオンを測定し、中和反応によって不溶化した金属量を求めた。

### b. 中和処理液からの金属回収（バッチ回収）

中和処理後の浸出液に所定の pH の MES 緩衝液（20 mM）を添加した後、BMO を加えて 室温で振とうした。12 時間ごとに BMO を交換し、上清中の金属イオン濃度を ICP-AES にて測定した。

### c. 中和処理液からの金属回収（カラムを用いた連続通水試験）

中和処理後の浸出液中に含まれる$\mathrm{Ni^{2+}}$、$\mathrm{Zn^{2+}}$、$\mathrm{Mn^{2+}}$、$\mathrm{Co^{2+}}$及び$\mathrm{Cu^{2+}}$イオンを対象として、BMOを充填したカラムによる回収試験を行った(図10)。乾燥重量として約40 mgのBMOをガラス製カラム(内径1 cm、高さ10 cm)に充填したものを用いるとともに、比較のため、陽イオン交換樹脂DOWEX 50W x 8（200～
400 mesh、H $ ^{+} $ 型、乾燥重量として50 mg）を同ガラス製カラムに充填したものを用いた。これらのカラムは、20 mM HEPES 緩衝液を流速5 mL/分で50 mL以上通水してコンディションニングを行った後、中和処理浸出液を流速2 mL/分で通水した。一定時間毎に溶離液を採取し、残存する金属イオン濃度を測定して積算回収量を求めた。

図10 BMO充填カラムの作製と連続通水試験

## （３）有用金属回収に関わる有用微生物の遺伝子情報基盤の整備

## 1 ）全ゲノム解析法

### a. 培養菌体からの DNA の抽出

好酸性鉄酸化細菌 GJ-E10 株と NE106G 株の培養菌体から、以下の方法により DNA 抽出を行った。遠心分離により集菌した後、TE 緩衝液（10 mM トリス/1 mM EDTA、pH 8.0）に懸濁した。そこに 10% ドデシル硫酸ナトリウムを加えて 0.5% SDS 溶液とし、さらに 100 μg/mL となるように Proteinase K を加えて 37℃ で 1 時間反応させた。次に 10 mg/mL の RNase A を 5 μL 加えてさらに 37℃ で 10 min 反応させた。反応後、5M 塩化ナトリウム溶液 100 μL、10% セチルトリメチルアンモニウムブロミド/0.7 M 塩化ナトリウム溶液を 80 μL 加えて 65℃ で 10 min 反応させた。その後クロロフォルム抽出、フェノール/クロロフォルム抽出を行い、最後にイソプロピルアルコールで DNA を沈殿させて回収した。

### b. 次世代シーケンサーでのゲノム配列解析

イルミナ社の HiSeq 1000 と MiSeq、ロシュ社の 454 GS-Junior、パシフィックバイオサイエンス社の PacBio RS II の 4 台の次世代シーケンサーを使用した。HiSeq 1000 と MiSeq、454 GS-Junior は秋田県立大学バイオテクノロジーセンターにて、パシフィックバイオ社の PacBio RS II はタカラバイオ株式会社に解析を依頼した。

GJ-E10 株の解析ではまず HiSeq 1000 で配列を取得した（図 11）。100 塩基のペアエンド解析を行い、クオリティーコントロールを通過した配列が 1 億 6 千万配列あった。全塩基数は約 160 億塩基であった。
次にロシュ 454 システムにおいては、8 kb の大きさのメイトペアライブラリーを作成して両側から 500 塩基程度の配列を 1 回の稼働で解析した。得られた配列のうちクオリティーコントロールを通過した配列は約 21 万 8 千で、合計 9 千万塩基を得た。さらに PacBio RS II で解析を行った。ここでは 14 kb のライブラリーを 4 つのセルを使って配列解析を行い、平均鎖長 2,400 塩基の配列を約 55 万配列使用した。

NE106G のゲノム配列解析においても同様の手法を用いた。18 kb のライブラリーをパシフィックバイオ社の PacBio RS II により解析し、平均 7.7 kb のサイズの配列を約 14 万 6 千配列得た。さらに MiSeq システムで 300 塩基のペアエンド解析を行い、配列データを取得した。

### c. アッセンブルと全ゲノムの再構築

GJ-E10 株のアッセンブル操作によるゲノム配列の再構築は以下のように行った（図 11）。まず、イルミナ社 HiSeq 1000 のデータは単独で Velvet ソフトウェアを用いてアッセンブルした。そのデータにロシュGS Jr のデータを加えて CLC Genomic Workbench を使用してデータの統合を行った。一方、PacBio RS II のデータは専用の HGAP (hierarchical genome assembly process) ソフトウェアを使用してアッセンブルを行った。その結果と HiSeq1000 及び GS Jr の配列情報をもとに完全長アッセンブルを行った（図 11）。さらに、一部の不明配列（GJ-E10 株では 22 箇所）に関しては、CLC Genomic Workbench を使用して PCR プライマーを設計し、実際に配列部分の DNA を取得して秋田県立大学バイオテクノロジーセンターにてサンガー法で詳細配列解析を行った。

NE106G 株のアッセンブルも同様に行った。PacBio RS II のデータを HGAP でアッセンブルし、その後 MiSeq を用いてデータ補完を行った。さらに 10 箇所の不明配列に関してサンガーシーケンスを実施した。

## 2 ）ゲノム配列からの機能遺伝子の特定

それぞれのゲノム配列から遺伝子部分を GLIMMER ソフトウェアにより推定し、それぞれからアミノ酸配列を得た。それらのアミノ酸配列をデーターベース MiGAP(Microbial Genome Annotation Pipeline)で照合し、遺伝子の機能を特定した。さらに KEGG により代謝システムの推定も行った。

さらに、機能が特定された遺伝子について、GJ-E10 株と NE106G 株で比較検討し、両株間で相当する遺伝子が存在するかどうか調査解析した。その際には、遺伝子 DNA 配列をタンパク質のアミノ酸配列に翻訳し、その配列同士を総当りで BLAST 解析することによって相同性を検索した。

図11 全ゲノム解析法の概要
### 4. 結果及び考察

## （1） 廃電子基板等のバイオリーチング技術の開発

## 1 ）バイオリーチングに適した微生物特性について—文献調査による考察

表 1 に示したように、パソコンやテレビ等の廃電子基板を対象としたバイオリーチングでは主として好酸性鉄酸化細菌である A. ferrooxidans が用いられ $ ^{2,3)} $ 、Sulfobacillus thermosulfidooxidans など他の菌種では知見が非常に限定的である。

一方で、既往研究の調査から、廃電子基板のバイオリーチングに大きな影響を及ぼす主要な因子として、次の2点が挙げられた。

## ■ 供試試料の粒径及び添加濃度

## ■ $ Fe^{2+} $ イオン添加濃度

供試試料の粒径及び添加濃度の影響に関して、廃電子機器等のバイオリーチングではターゲットとなる金属を表面に露出させる必要がある。廃電子基板では樹脂等の内部に存在する金属も多いため、微生物または浸出剤（\mathrm{Fe}^{3+}、\mathrm{H}^{+}）との接触効率を上げるために、多くの研究で0.5 mm以下の粒径となるように廃電子基板を微粉砕している。A. ferrooxidansまたはA. ferrooxidans/A. thiooxidans混合培養系において、粒径0.35 mm以下の粉砕試料（添加濃度：7.8 g/L）ではCu、Pb及びZnの浸出率は5日間で各々89%に達したが、粒径0.5～1 mmの試料では70%程度の浸出率に留まった $ ^{16)} $ 。廃電子基板から金属部分を選別し粉砕した試験では、粒径が60～40メッシュ（0.25～0.42 mm）よりも80～60メッシュ（0.18～0.25 mm）の方がバイオリーチングの浸出速度は速く、Cu浸出率は2日で97%と非常に高かった $ ^{17)} $ 。一方で、80メッシュ（0.18 mm）以下に粉砕した試料では逆に金属浸出率が顕著に低下し、80メッシュ以下の試料では過剰に浸出した金属イオンが好酸性鉄酸化菌の増殖を阻害した可能性が報告されている $ ^{17)} $ 。さらに、試料の添加濃度を4 g/Lから16 g/Lに増加させてもCu浸出率が顕著に低下することが示されている。同様の影響は、他のバイオリーチング試験 $ ^{18)} $ でも観察されている。

次に、$\mathrm{Fe}^{2+}$ イオン添加濃度の影響に関して、好酸性鉄酸化菌によるバイオリーチングでは、異化代謝の基質及び浸出剤として $\mathrm{Fe}$ イオンの供給が非常に重要である（図1）。バイオリーチングにおける金属浸出は $\mathrm{Fe}^{2+}$ イオンの添加濃度に大きく依存する$^{17,19,20}$。既往研究では、高い金属浸出率を得るため、概ね3～15 g/Lと非常に高濃度の $\mathrm{Fe}^{2+}$ イオンを添加している（表10）。例えば、A. ferrooxidansを含む混合培養系（pH 1.7、35℃、4日間）において、8 g/L $\mathrm{Fe}^{2+}$ 添加時には89%のCu浸出率が得られたが、4 g/L及び1 g/Lでは各々80%、60%に低下することが報告されている$^{20}$。また高濃度で $\mathrm{Fe}^{2+}$ イオンを添加した試験において、時間の経過とともに赤褐色の酸化鉄（ジャロサイト）が析出することが報告されている$^{17}$。高濃度で添加した $\mathrm{Fe}^{2+}$ イオンの一部は酸化鉄として析出し、バイオリーチングの酸化剤として有効に機能できていないと推察される。さらにこの場合には、酸化鉄の沈積物がバイオリーチング後の残渣に混入するため、残渣からさらに金属回収を行う場合は考慮する必要があろう。

表 10 好酸性鉄酸化細菌を利用した廃電子基板のバイオリーチング（既往研究）

供試微生物	浸出（培養）条件	浸出効率	參考文献
S. thermosulfidooxidans 及び好酸性従属栄養細菌の混合培養系	Fe2+添加濃度：2.8 g/L初期 pH：2.0温度：45℃ 試験時間：18日	Cu 89%；Ni 81%；Al 79%；Zn 83%	21
A. thiooxidans 及 U A. ferrooxidans の混合培養系	Fe2+添加濃度: 4.4~9 g/L初期 pH: 2.5温度: 28℃ 試験時間: 5 日	Cu、Pb、Zn 89%	16
A. ferrooxidans	Fe2+添加濃度: 6.7 g/LpH 1.5-2.0 (制御)温度: 30℃ 試験時間: 2 日	Cu 99%	19
A. thiooxidans 及 U A. ferrooxidans の混合培養系	S0 添加濃度: 5 g/LFe2+添加濃度: 4.4 g/L初期 pH: 1.5温度: 32℃ 試験時間: 10 日	Cu 94%; Ni 89%; Pb 86%; Zn 90%	22
好酸性鉄酸化菌の集積培養系	Fe2+添加濃度: 12 g/L初期 pH: 2.0温度: 30℃ 試験時間: 2~4 日	Cu 97%; Al 88%; Zn 92%	17
A. thiooxidans、A. ferrooxidans 及 U Leptospirillum ferrooxidans の混合培養系	Fe2+添加濃度: 1~8 g/LpH 1.7 (制御)温度: 35℃ 試験時間: 4 日	Cu 89% (8 g/L Fe2+添加時)、~62% (1 g/L Fe2+添加時)	20
A. ferrooxidans	Fe2+添加濃度: 9 g/LpH 2.0 (制御)温度: 20-22℃ 試験時間: 7~21 日	Cu 80% (7 日)、97% (21 日)	18
A. ferrooxidans	Fe2+添加濃度: 4.4 g/L初期 pH: 2.25温度: 30℃ 試験時間: 3 日	Cu 97%; Zn 84%; Al 75%	23

さらに、もう一つの視点として、好酸性鉄酸化細菌の一般的な特性として、塩化物イオンに対する耐性が低いことが挙げられる $ ^{24} $ 。A. ferrooxidans をはじめとする好酸性鉄酸化菌は希硫酸をベースとする培地ではよく増殖するが、希塩酸や塩化物イオン濃度の高い培地では塩化物イオンの毒性のため増殖困難である。塩化物イオンに対して耐性が高い微生物を取得できれば、従来技術とは異なる塩酸ベースのバイオリーチングを開発できる可能性がある。

以上の既往研究を基に考察すると、効率的なバイオリーチングを達成するためには、次の特性をもつ微生物を選抜する必要があるといえる。また、このためには既往研究で用いられてきたA. ferrooxidans以外の細菌にも積極的に目を向けて有用微生物を探索する必要があると考えられた。

## ■ 低濃度の $ Fe^{2+} $ 添加時でも増殖速度が速く、また高い菌体収率を示す【 $ Fe^{2+} $ 添加量の削減】

■ 高い重金属耐性をもつ【高濃度の金属イオンを含む浸出液中で活性を維持／廃基板投入量の増加】さらに、高い塩化物イオン耐性を併せもつ微生物であれば、従来の硫酸ベースのバイオリーチングとは異なり、金属腐食性の高い塩酸中でのバイオリーチングも可能になると予想されるため、塩酸ベースの新しいバイオリーチング技術の提案につながることが期待された。

## 2 ）有用微生物の探索、選抜及び特徴付け

### a. GJ-E10 株
GJ-E10 株（図 12）は、比較的低温（25℃）で $ Fe^{2+} $ を酸化して増殖する好酸性鉄酸化細菌として供試した。以前の研究により、本菌株は 25℃、pH 2.5、7 mM $ Fe^{2+} $ （390 mg/L）の条件で最大比増殖速度 $ \mu = 0.08 / h $ をもつことが明らかになっている。図 13 に示すように、本研究で 25℃ の培養条件であらたに探索、取得した集積培養系 25T3 や集積培養系 25T30 と比較しても速い Fe 酸化速度を有していた。

本菌株の 16S rRNA 遺伝子解析の結果、β-プロテオバクテリア綱、バークホルデリア目に属するが、既知の細菌との近縁性は高くなく新規の好酸性鉄酸化細菌であることが明らかになった（図 12）。

GJ-E10 株を用いたバイオリーチングでは低温での金属回収が期待された。しかしながら、実際に廃電子基板試料のバイオリーチング試験を予備検討的に進めたが、図 14 に示すように、Cu の浸出速度は無植菌と同様に遅く、4 日間での浸出率も $ Fe^{2+} $ 添加時で 12%、無添加時で 17% と非常に低いレベルに留まった。本菌株の重金属耐性を調べた結果、重金属混合溶液①を各金属イオンが 1 mM となるように添加した培地では増殖できないことがわかり、金属イオンに対する耐性が低いことに起因して、バイオリーチング作用を示せなかったと推察された。

図 12 16S rRNA 遺伝子配列に基づく GJ-E10 株及び他の鉄酸化細菌（赤・緑字）の分子系統樹
図 13 GJ-E10 株と他の集積培養系の $ Fe^{2+} $ 酸化速度の比較

図 14 GJ-E10 株を用いた廃電子基板試料からの Cu 浸出（条件：25℃、pH 2、7 mM Fe^{2+}）

図 15 集積培養系 NE の増殖（Fe^{2+}酸化）に及ぼす培養温度の影響 培養条件：14 mM Fe^{2+}（= 780 mg/L）添加 TSB 硫酸培地、pH 1.9
### b. 集積培養系 NE

本研究ではあらたに好酸性鉄酸化菌の探索を行い、45℃、pH 1.8 の培養条件で活発に $ Fe^{2+} $ 酸化し増殖する集積培養系 NE を取得した。本集積培養系を培養温度 28～55℃の条件で培養し $ (14\ \mathrm{mM}\ \mathrm{Fe}^{2+}) = 780\ \mathrm{mg/L}) $ を含む TSB 硫酸培地、pH 1.9）、増殖に及ぼす温度の影響を調べた結果、これらの温度条件で Fe 酸化が認められ、鉄酸化細菌が増殖したことが明らかになった（図 15）。残存 $ Fe^{2+} $ 濃度の経時変化のグラフより、特に 37℃以上の温度にて速い Fe 酸化が観察され、42～50℃の範囲で最大速度が得られた。増殖の至適温度はこの付近にあり、中等度好温性であることが明らかになった。

集積培養系 NE の増殖速度に及ぼす $ Fe^{2+} $ の添加濃度の影響を調べるために、 $ Fe^{2+} $ を 1～50 mM (56～2800 mg/L) の範囲で添加して培養試験を行い、 $ Fe^{2+} $ イオンの経時変化を測定した（図 16）。そして測定データを Monod 式をベースとした対数増殖モデル式 (式 5) $ ^{25)} $ で非線形回帰により近似して、最大比増殖速度 ( $ \mu_{max} $ ) ほか各パラメータ一値を算出した（表 11）。

$$ S=S_{0}+X_{0}\cdot[1-\exp(\mu_{max}\cdot t)] $$

但し、S：基質濃度 $ \left(\mathrm{Fe}^{2+},\mathrm{mM}\right) $ 、 $ S_{0} $ ：初期基質濃度 $ \left(\mathrm{Fe}^{2+},\mathrm{mM}\right) $ 、 $ X_{0} $ ：初期の菌体密度を維持するのに必要な基質濃度 $ \left(\mathrm{Fe}^{2+},\mathrm{mM}\right) $ 、 $ \mu_{max} $ ：最大比增殖速度 $ \left(\mathrm{h}\right) $ 、t：時間 $ \left(\mathrm{h}\right) $ とした。

図 16 集積培養系 NE による $ Fe^{2+} $ 酸化に及ぼす $ Fe^{2+} $ 濃度の影響（条件：45℃、pH 1.9）点線：式 5 による近似曲線

図17 集積培養系NEの最大比増殖速度に及ぼすFe^{2+}濃度の影響（条件：45℃、pH 1.9）
表 11 集積培養系 NE の増殖特性（式 5 を用いた近似結果）

保数(計算值)	Fe2+添加濃度(mM)
1	3	7	15	25	50
S0(±SD)	66.0±4.1	171±11	388±7	806±25	1480±34	2810±23
X0(±SD)*	6.40	6.40	6.40±4.72	6.40	6.40	6.40
μmax(±SD)	0.131±0.007	0.146±0.007	0.155±0.002	0.130±0.003	0.096±0.004	0.087±0.004
r2	0.965	0.932	0.988	0.943	0.854	0.854

$ ^{*} $ 7 mM Fe $ ^{2+} $ 添加培養系で求めた $ X_{0} $ を定数値（=6.40）として採用した

解析の結果、 $ Fe^{2+} $ 濃度7mM（390 mg/L）の培地で比増殖度は0.155/h（ $ r^{2}>0.988 $ 、表11）と最も大きくなり、それより高濃度の $ Fe^{2+} $ ではFe酸化速度は相対的に低下し、比増殖速度が小さくなることが明らかになった（図16、17）。この集積培養系は、 $ Fe^{2+} $ に加えて有機物（トリプチックソイ培地）を基質として従属栄養的にも増殖していたことから、混合栄養性（mixotrophy）であった。このため、低濃度の $ Fe^{2+} $ 添加でも高い菌体収率で活発に増殖できたものと推察された。完全に独立栄養であるA.ferrooxidansを用いた培養実験では3～15 g/Lの $ Fe^{2+} $ を添加しているが、集積培養系NEを用いることにより、低濃度の $ Fe^{2+} $ 添加でも効率よくバイオリーチングが行えることが期待された。

さらに、集積培養系 NE は高濃度の重金属イオン混在下でも活発に増殖し、極めて高い金属耐性をもつことが明らかになった。即ち、 $ \mathrm{Al}_{2}(\mathrm{SO}_{4})_{3} $ を加えた重金属混合液①（表4）を添加して培養試験を行い、0.14 M の各金属イオン混在下（ $ Cu^{2+} $ : 8900 mg/L、 $ Mn^{2+} $ : 7700 mg/L、 $ Ni^{2+} $ : 8200 mg/L、 $ Zn^{2+} $ : 9200 mg/L、 $ Al^{3+} $ : 7600 mg/L）で増殖することを認めた（図18、データは0.1 M 重金属添加時のもの）。

図 18 集積培養系 NE の培養液（左はコントロール（無植菌）） 培養条件：45℃、pH 1.9、7 mM Fe^{2+}、重金属イオン：0.1M）

次に、塩化物イオンに対する耐性を調査した。図19に示すように、TSB硫酸培地に70 mM硫酸アルミニウムを添加して培養すると $ Fe^{2+} $ 酸化が見られ良好に増殖したが、代わりに70 mM 塩化アルミニウム（塩化物イオン濃度：7400 mg/L）を添加すると $ Fe^{2+} $ 酸化が大きく阻害されることがわかった。そこで、各種の金属塩化物（重金属混合液③、表6）を添加した塩酸ベースのTSB塩酸培地を用いて、塩化物イオンの許容濃度範囲を求めた。その結果、45℃、pH 1.9の条件下では6800 mg/Lまで増殖が認められたが、培養温度37℃では8200 mg/Lでも増殖できることが明らかになった（図20）。

さらに、集積培養系 NE を TSB 塩酸培地で繰り返し培養を行い（培養日数 7 日）、この培養条件で継代維持できるか試験した。その結果を図 21 に示す。3 回の培養において $ Fe^{2+} $ 酸化能力は維持され、また菌体の増殖も認められた。その後、数か月にわたって継代できており、TSB 塩酸培地で安定に維持できることが
明らかになった。比較のため、A. ferrooxidans NCIMB8455 株をこれらの条件で培養したが、本株は塩化物イオンへの耐性が低かったため、1 回目の培養時において Fe 酸化や増殖は全く認められなかった (図 21)。

集積培養系 NE より DNA を抽出し、16S rRNA 遺伝子配列の PCR 増幅によるクローンライブラリー解析を行った結果、好酸性鉄酸化細菌 Sulfobacillus thermosulfidooxidans に近縁のクローンが多数検出されたほか、従属栄養細菌 Acidicaldus 属に近縁のクローンも検出された（図 22A）。これらの結果から、集積培養系 NE は、S. thermosulfidooxidans と Acidicaldus 属近縁種で構成される混合培養系であると結論付けた。

集積培養系 NE を構成する好酸性鉄酸化細菌が S. thermosulfidooxidans であったことから、既往研究で報告された同属の重金属及び塩化物イオンに対する耐性と比較した。海棲の好塩性菌を除く好酸性鉄酸化菌の中では高い塩化物イオン耐性を持つとされている S. thermosulfidooxidans Cutipay 株 $ ^{24)} $ に匹敵する耐性を持ち、加えて他の菌株よりも非常に高い重金属耐性を保持していることが明らかとなった（表 12）。

本研究で取得した集積培養系 NE の増殖特性は図 23 のようにまとめることができ、これらの特性を踏まえるとバイオリーチングへの適用性は大きいものと期待された。

図 19 集積培養系 NE による Fe 酸化及ぼす塩化アルミニウム及び硫酸アルミニウムの影響（条件：Al 塩各 70 mM、TSB 硫酸培地、45℃、pH 1.9）

図20 集積培養系 NE による Fe 酸化に及ぼす 塩化物イオンの影響

（条件：TSB 塩酸培地、重金属混合液 $ ^{③} $ 20 mM 共存下、 $ 37^{\circ} $ C、pH 1.9）
図21 集積培養系 NE の継代培養の維持

TSB 塩酸培地で 1 週間に 1 度植え継ぎを繰り返した（3 回）。×：実施せず。

(条件：TSB 塩酸培地、塩化物イオン濃度：4700 mg/L、37℃)

供試微生物：集積培養系 NE、A. ferrooxidans NCIMB8455

A

B

図 22 A. PCR-クローンライブラリー法による集積培養系 NE の細菌群集構造の解析結果

B. 集積培養系 NE から単離した NE106G 株の帰属分類群（両系統樹とも近隣結合法で作成）
表12 集積培養系の塩化物イオン及び重金属に対する耐性—既往研究との比較

菌株	增殖可能な塩化物イオン濃度（mg/L）	増殖可能な金属イオン濃度（mg/L）	文献
集積培養系NE	8200（同時にCu²⁺ 1300；Ni²⁺ 1200；Mn²⁺ 1100；Al³⁺ 1080 を含む）	Cu²⁺ 8900；Ni²⁺ 8200；Mn²⁺ 7700；Zn²⁺ 9200；Al³⁺ 7600 混在下	本研究
S. thermosulfidooxidans Cutipay株	10000（KCl添加）	Cu 3000	24
5000（NaCl添加）	As ＜100
S. acidophilus DSM10332株	3000（KCl添加）	Cu 1000	24
1000（NaCl添加）	As 1000

図 23 集積培養系 NE の増殖特性

c. NE106G 株 集積培養系 NE を構成する好酸性鉄酸化細菌の分離を試みた結果、希釈平板法により、NE106G 株ほか合せて 4 菌株を取得した。16S rRNA 遺伝子解析の結果、4 株は同一の塩基配列を有していたため、NE106G 株を単離株として以後の実験に使用した。NE106G 株のグラム染色後の光学顕微鏡観察結果を図 24 に示す。細胞形態は桿菌（0.8～0.9 x 1.5～2.0 μm）で芽胞を形成し、グラム陽性（不定あり）であった。また、Fe^{2+}や S^{0} をエネルギー源とするが、増殖にはペプトンやトリプチックソイ培地等の有機物の添加が必要であり、有機性炭素を要求する混合栄養生物であることが示された。少なくとも pH 1.5～2.5、32～55℃の条件で、好気的に増殖した。
NE106G 株の 16S rRNA 遺伝子配列を解析した結果、既知の Sulfobacillus thermosulfidooxidans に当該配列と 99% 以上の塩基配列で一致し、NE106G 株は分子系統学的に本種に帰属することができた（図 22B）。また、集積培養系のクローン解析の結果（図 22A）を見ると、NE106G 株と同一のクローンが最も多い割合で検出されたことから（18/49）、NE106G 株は集積培養系 NE を構成する主要な細菌種であることが示唆された。

しかし、既知の株とは塩基配列が完全には一致せず、新規の細菌株であった。また、既往研究で廃電子基板など金属含有廃棄物のバイオリーチングで用いられている S. thermosulfidooxidans RDB 株 $ ^{26)} $ とは、図25に示すように対応する16S rRNA遺伝子部分配列（751 bp）で73カ所と10%程度異なるため、RDB株とは大きく異なる細菌株であることが判明した。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Sulfobacillus sp. 菌株はSulfobacillus acidophilusに最も近縁であることから $ ^{26)} $ 、NE106株とは異なる種である。

これらの結果から、NE106G 株及び本菌株を含む集積培養系 NE は新規微生物であるといえる。なお、NE106 株は特許出願のため、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に受託番号 NITE P-01909 として寄託した。

NE106G 株の金属イオン及び塩化物イオンに対する耐性を検討した結果を表 13 に示す。この結果から、NE106G 株においても金属イオン及び塩化物イオンに対して高い耐性が認められたものの、分離源となった集積培養系 NE と比較すると一段低いことが明らかになった。集積培養系 NE には、未分離であるがクローン解析により Acidicaldus 属近縁の従属栄養細菌も含まれており（図 22A）、複数種の微生物集団においてこれら有害物質に対する耐性が高まっている可能性が考えられた。この複合培養系における有害物質耐性の発現に関して、バイオリーチングの一層の効率化や高機能化を図る上で非常に重要な課題になると考えられ、今後どのような機構で耐性が賦与されているか明らかにすることが必要である。

図 24 NE106G 株の光学顕微鏡写真（グラム染色像） Bar = 10 μm
gtatacatgc	aagtcgagcg	gaccttcggg	tcagcggcgg	acgggtgagg	aacacgtgag	60
tgatcgggct	gtgagtgggg	gatatcgggc	cgaaaggcgc	ggcaatcccg	catacgttcc	120
ggggaaccgg	aagaaagctt	ggcaacaggc	gctcacaggg	gagctcgccgg	cccattagct	180
agttgggggg	gtaagggcct	cccaaggcga	cgatgggtag	ccggcctgag	agggtgaacg	240
gccacactgg	gactgagaca	cggccagac	tcctacggga	ggcagcagta	gggaatcttc	300
cacaatgggc	gcaagcctga	tggagcaacg	ccgcgtgagt	gaagacggcc	ttcgggttgt	360
aaagctctgt	ctgtcgggac	gaagaccggc	ccggaagggc	cggggagccg	gtaccgacgg	420
aggaagcccc	tgcaaactac	gtgccagcag	ccgcggtaag	acgtaggggg	caagcgttgt	480
ccggaattac	tgggcgtaa	gggcgtgtag	gcggtgcgat	acgtagcggt	tttaagccctc	540
cggctcaccc	ggaggagggc	ggctaaacgg	tcgcgctaga	gggcaggaga	ggtgcgtgga	600
attcctggtg	gagcggtgaa	atgcgtagag	atcaggaaga	acacccgtgg	cgaaggcggc	660
gcactggcct	ggccctgacg	ctgaggcggc	acagcgtggg	gagcgaacgg	gattagatac	720
cccggtagtc	cacgccgtaa	acgatgggta	ctaggtgtcg	cccgggtcca	ccgggcggtg	780
ccggagttaa	cgactaagt	acccgcctg	gggagtacgg	ccgcaaggtt	gaaactcaaa	840
ggaattgacg	ggggcccgca	caagcagtgg	agcatgtggt	ttaattcgac	gcaacgcgca	900
gaaccttacc	aggactggac	acgctcgtga	gcgccgcgaa	agcggcgggc	ccttcgggga	960
gcgagcgcag	gtgctgcatg	gttgtcgtca	gctcgtgtcg	tgagatgttg	ggttaagtcc	1020
cgcaacgagc	gcaacccttg	tcgtgtgttg	ccagcggttc	ggccgggcac	tcacacgaga	1080
ctgccggtga	caaaccggag	gaaggtgggg	atgacgtcaa	atccgcatgg	ccttgatgtt	1140
ctgggctaca	cacgtgctac	aatggtcccg	acaacgggat	gcgacggcgc	gagccggagc	1200
caatccttca	aacgggatct	cagttcggat	tgcaggctgc	aactcgctg	catgaagccg	1260
gaattgctag	taatcgccca	tcagcatggg	gcggtgaatt	cgttcccggg	ccttgtacac	1320
accgcccgtc	acaccacgag	agtcggccac	acccgaagcc	gggcgatcca	accgcatccg	1380
cggagggtcc	cgtcgacggt	ggggtcggtg	attggggtg	1419

図 25 NE106G 株の 16S rRNA 遺伝子配列（部分配列）と既知株との塩基の相違点線で囲んだ配列：既知株（RDB 株）と比較した配列、赤字：RDB 株と異なる塩基
表13 NE106G株の塩化物イオン及び重金属に対する耐性—集積培養系NEとの比較

菌株	增殖可能な塩化物イオン濃度（mg/L）	増殖可能な金属イオン濃度（mg/L）
集積培養系NE	8200（同時にCu²⁺ 1300；Ni²⁺ 1200；Mn²⁺ 1100；Al³⁺ 1080 を含む）	Cu²⁺ 8900；Ni²⁺ 8200；Mn²⁺ 7700；Zn²⁺ 9200；Al³⁺ 7600 混在下
S. thermosulfidooxidansNE106G株	～4800（同時にCu²⁺ 640；Ni²⁺ 590；Mn²⁺ 550；Al³⁺ 540 を含む）	Cu²⁺ 6400；Ni²⁺ 5900；Mn²⁺ 5500；Zn²⁺ 6500；Al³⁺ 5400 混在下

## 3 ）集積培養系 NE を用いたパソコン由来廃電子基板のバイオリーチング

前項で述べたように、バイオリーチングへの高い適用可能性が見出された集積培養系 NE を用いて検討を行った。

### a. 廃電子基板の試料粒径の影響

廃電子基板を粉砕処理して粒径サイズを～1.0 mm、～0.71 mm、～0.5 mm 及び～0.25 mm に各々調製した試料を対象としてバイオリーチング試験を行った（図26）。ここでは、TSB 硫酸培地（Fe $ ^{2+} $ 添加濃度：7 mM (390 mg/L)、pH 1.85）を用い、予め集積培養系を3日間前培養してから廃基板試料を投入してCuとZnの浸出濃度を測定している。

集積培養系 NE を植菌した系では、粒径 ~0.25 または ~0.5 mm の試料において投入後 72 時間までに、Cu で 88%、Zn で 81% を浸出することができた。これらの結果から、試料粒径が小さいほど金属の浸出率が高いことが分かった。各金属を効率よく浸出するためには、廃基板試料は 0.25～0.5 mm 程度に粉砕することが望ましいことが示された。

図 26 集積培養系 NE を用いたパソコン由来廃電子基板試料のバイオリーチング（試料粒径の影響）
表14 各々の粒子径のパソコン由来廃基板試料における金属含量（パイオリーチング前後の比較）

金属元素	金属含量 [% (w/w)]
~1.0 mm	~0.5 mm	~0.25 mm
リーチング前	リーチング後	リーチング前	リーチング後	リーチング前	リーチング後
Al	3.08	2.18	4.27	2.42	4.07	2.30
Co	0.0106	0.00190	0.0191	0.00300	0.0214	0.00302
Cr	—	—	0.0787	0.0836	0.135	0.151
Cu	22.5	4.01	26.1	1.49	23.5	0.74
Fe	2.17	1.04	2.72	1.22	2.84	1.25
Mn	0.138	0.109	0.170	0.0760	0.156	0.0477
Ni	0.440	0.087	0.606	0.124	0.603	0.133
Pb	1.56	1.93	1.92	2.00	1.99	1.69
Au	0.0258	0.022	0.0247	0.0240	0.0256	0.0237
Sb	0.235	0.396	0.310	0.452	0.338	0.434
Sn	—	3.74	4.44	4.63	4.61	4.54
Zn	1.00	0.276	1.43	0.219	1.24	0.178

またバイオリーチング試験時の酸化還元電位に関して、未植菌では約500～550 mVの間で推移したのに対し、集積培養系NEを植菌した場合どの試料でも高い値（650～750 mV）で推移していた。このことから、集積培養系NEの好酸性鉄酸化細菌の作用により、バイオリーチング試験の期間中に酸化剤Fe^{3+}の再生が起こっていたことが窺えた。

バイオリーチング前後の試料（粒子径：～0.5 mm、5 日間処理）の表面形状の SEM 観察結果を図 27 及び 28 に示す。バイオリーチング前の試料では、廃電子基板の構成構造物が破砕された状態で表面の滑らかさは無く、繊維状物質や微粒子の輪郭は明瞭であった。一方で、バイオリーチング後の試料では、バイオリーチングによる浸出作用とバイオリーチング時の攪拌による剪断力により、構造物の表面形状は滑らかになるとともに、特に高倍率の観察では構造物の破壊、微粒子化が進行していることが明らかになった。

さらに EDX により主要元素組成を分析した結果（図 29）、バイオリーチング前後で Si の含有量は殆ど変化しなかったが、Al は約半分に、Cu は 10% 程度まで減少していた。SEM 観察時の測定のため、観察ポイントによって元素組成に相当のばらつきがあると推察されるが、バイオリーチングによりこれらの金属が減少したことが見てとれた。より重要なことに、Fe の含有量が大きくは増加していないことが明らかになった（リーチング前：7.1%、9.6% → リーチング後：11%、10%）。従来の廃電子基板のバイオリーチング研究では 3～15 g/L の $ Fe^{2+} $ イオンを添加しているが、高濃度のためリーチング時に不溶性の水和酸化鉄
が沈積し易く、リーチング残渣に混入する。本研究では$\mathrm{Fe}^{2+}$添加濃度が約$0.4\ \mathrm{g/L}$と低く、またジャーファーメンター装置によりpH制御を厳密に行ったため、Feの沈積を最大限に抑えることができた。

各試料を酸分解して金属含量を測定した結果を表14に示す。粒径～0.25 mmの試料で見ると、バイオリーチング前後でCo、Cu、Mn、Ni及びZnの含量が顕著に減少していた一方で、それ以外の金属は殆ど浸出せずに残渣中に残存していた。残渣からの金属の回収については、別途化学浸出を検討する。

### b. バイオリーチング効率：既往研究との比較及び系の安定性について

廃電子基板試料 (粒子径～0.25 mm) のバイオリーチングの結果として、Fe^{2+}濃度: 7 mM、pH 1.85、45℃、72 時間の条件下、Cu で 88%、Zn で 81%、Co で 82%、Mn で 73%、Ni で 69% の浸出率が得られた (図 30)。未植菌時の浸出率と比較すると、Mn 以外の金属で植菌時の方が浸出率が高いか、またはリーチング初期の浸出率が高く、集積系 NE の添加効果が確かめられた。Mn では未植菌と同程度であり、主として化学的に浸出していると推察された。

最後に反復回分方式でバイオリーチング試験を行い、集積培養系 NE を途中で植種することなくリアクター中で維持できるか検討した。1 回目の回分試験の終了時に上澄みを 80% 引き抜いて新しい TSB 硫酸培地と 10 g の廃基板試料を投入した。この操作を 3 回繰り返し、Cu、Zn 及び Ni の浸出量をモニタリングした。この試験では廃基板試料を累積的に投入しており、正確に浸出率を測定することが困難であったため浸出した金属濃度で評価した。その結果を図 31 に示す。3 回の繰り返し試験で各金属の浸出濃度は低下しなかったことから、バイオリーチングにおいて集積培養系 NE を補充しなくても安定に維持でき、反復回分式のバイオリーチングが達成できたものと推察された。
図27 パソコン由来廃電子基板試料（～0.5 mm）の SEM 観察結果（バイオリーチング前の試料）
図28 パソコン由来廃電子基板試料（～0.5 mm）のSEM観察結果（バイオリーチング後の試料）
A

B

図29 パソコン由来廃電子基板試料の SEM-EDX による主要元素の分析 A: バイオリーチング前の試料、B: バイオリーチング後の試料 各々2ヶ所ずつ観測した (n = 2)
図 30 集積培養系 NE を用いたパソコン由来廃電子基板試料のバイオリーチング

図31 集積培養系 NE を用いたパソコン由来廃電子基板試料のバイオリーチング 反復回分試験：96、336 時間で 80% の培養液を引き抜き、同量の新鮮な培地と廃基板試料を投入した。
以上の研究結果について先行研究と比較するとともに、得られた研究成果をまとめて図32に示した。本研究では優れた増殖特性を持つ集積培養系NEを取得できた。さらにこの培養系を用いたバイオリーチングによって、従来より$\mathrm{Fe}^{2+}$添加量を大きく削減でき、さらに72時間という比較的短時間で従来と同程度の金属の浸出率が得られたことから、バイオリーチング技術の効率化を図ることに成功している。

文献	バイオリーチング条件	バイオリーチング結果
Ilyasら (2007)	Fe2+添加量=3g/L pH 2.0; 45℃	18日間 Cu: 89%, Ni: 81%, Al: 77%, Zn: 83%
Yangら (2009)	Fe2+=3-9g/L pH 2.0; 30℃	2日間 Cu: 90-100%
Zhuら (2011)	Fe2+=3-15g/L pH ~2.5; 30℃	8日間 Cu: >90%
Adhapure ら (2011)	Fe2+=5g/L pH 2.4; 30℃	10日間 Cu: 97%, Zn: 93%
Liangら (2015)	Fe2+=9g/L pH 1.5; 30℃	5日間 Cu: 94%
Yangら (2015)	Fe2+=9g/L pH 2.3; 30℃	3日間 Cu: 93%

図32 集積培養系 NE によるバイオリーチング効率：既往研究との比較と研究成果の概要 文献 Ilyas ら (2007):21、Yang ら (2009):19、Zhu ら (2011):17、Adhapure ら (2013):27、Liang ら (2015):28、Yang ら (2015):29

### c. 塩酸ベースの培地を用いたバイオリーチング

好酸性鉄・硫黄酸化細菌を利用した廃電子基板等廃棄物のバイオリーチングでは従来、希硫酸をベースとした培地が使用されてきた。希塩酸をベースとした培地が利用されて来なかった一つの理由として、好酸性鉄・硫黄酸化細菌が塩化物イオンに対して耐性が低いため、希塩酸中では増殖が困難であることが推察された。集積培養系NEに高い塩化物イオン耐性が見出されたことから、本研究では塩酸をベースとした培地（TSB塩酸培地、表5）を用いて廃電子基板のバイオリーチングを試みた。試験方法は上記のTSB硫酸培地を用いた場合と同じである。

その結果、図33に示すように、TSB塩酸培地を用いることによりCu、Ni及びZnの浸出効率が上昇することが明らかになった。塩化物イオンを含むTSB塩酸培地の方が金属に対する腐食性が高いことが予想されるため、バイオリーチングによる生物的作用に加えてケミカルリーチングの効果により、金属浸出率が高まった可能性が考えられた。今後、塩酸をベースとしたバイオリーチングにおける生物的・化学的浸出機構や添加微生物の挙動を詳細に解明することにより、新しい高効率バイオリーチング技術の提案につながることが期待される。
図 33 TSB 塩酸培地（塩酸系）及び TSB 硫酸培地（硫酸系）を用いた集積培養系 NE によるバイオリーチング（パソコン由来基板）

## 4 ）バイオリーチングのための粉砕・選鉱条件の確立

本項では、廃電子基板のバイオリーチングの効率化を目指して、バイオリーチングに供するための効果的な粉砕、選鉱条件を確立することを目的として検討を行った。既に、カッティングミル及び超遠心粉砕によって粒径0.5 mm以下のサイズにすることで、効果的にバイオリーチングが行えることを述べた。ここでは廃基板試料（パソコン由来及び家電品由来）を種々の条件で処理したときにどのような組成の試料が得られるか、詳細な基礎データを取得するとともに、選鉱技術によって金属含量を高めた画分（精鉱）と金属含量の低い画分（尾鉱）に分けることができるか試験した。効率よく精鉱と尾鉱に分けることができれば、廃電子基板試料の前処理として減容化に寄与でき、その後のバイオリーチングの効率化にもつながることが期待される。

### a. 基礎データの収集：廃電子基板粉砕物の粒度及び組成

カッティングミルのローターの回転数1500 rpmで4 mm以下に粗粉砕した廃電子基板の粒度分布を表15に示す。パソコン、家電試料とも0.5 mm以下の割合は12%程度と少なく、樹脂類材料が粉砕しにくいことがわかった。また、パソコン廃電子基板の2.0−4.0 mmの部分は家電廃電子基板のそれより12%多く、家電廃電子基板はパソコン廃電子基板より粉砕しやすいことがわかった。
表 15 廃電子基板粉砕物の粒度分布 (%)

粒度, mm 試料	-0.25	0.25 - 0.5	0.5 - 1.0	1.0 - 2.0	2.0 - 4.0
パソコン廃電子基板	7.17	5.17	10.80	28.53	48.33
家電廃電子基板	6.68	5.47	8.27	43.47	36.11

パソコン由来試料の主な金属元素組成を表16に示す。金属全体の割合は34.1%、そのうち銅は23.5%で、金属だけでみると銅が約2/3を占めていた。他はプラスチック類、ガラス繊維及び難燃材であった。また、4 mm以下の試料の金属品位はAlを除いて、4 mm以上の試料の品位より高いことが分かった。これは、粉砕によって、IC、コネクタ、チップ部品などさまざまな金属素材が基板から剥離されたためであると考えられる。また、4 mm以上の部分は主に樹脂の板であり、電子部品や金属素材があまり見られなかった。なお、試料中のAlは金属素子及び基板のガラス繊維に含まれていると考えられる。

パソコン由来試料を粉砕した後の粒度別の金属品位を表17に示す。0.25 mm以上の各粒度ではCuの品位に大差は認められなかった。これは、多くのCuが銅箔として基板の樹脂に積層構造をとって配置されているため、基板を小さく粉砕しても、Cuが単体にならないためであると推察された。また、粒度-0.25 mmの試料において、ほとんどの金属の品位は他の試料の品位より低いことが分かった。これは、Cuなどの金属は微粉砕されにくく、一方で樹脂類が微粉砕されやすいため、樹脂類の微細粒子が大量に発生して金属品位を低下させたものと考えられた。

表 16 パソコン廃電子基板の主な元素組成

粒度 (mm)	品位 (%)
Al	Cu	Fe	Ni	Pb	Zn	Pd	Au	Ag	Sn
-4.0	1.63	27.41	3.01	1.03	2.64	2.10	0.012	0.035	0.074	1.18
+4.0	3.51	21.82	2.77	0.43	0.79	0.83	0.009	0.014	0.057	1.62
基板全体	2.87	23.47	2.85	0.64	1.42	1.27	0.011	0.021	0.063	1.47

表 17 パソコン廃電子基板を粉砕した後の粒度別の主な金属元素組成

粒度(mm)	重量(%)	品位(%)
Al	Cu	Fe	Ni	Pb	Zn	Au	Ag
4~2	48.33	3.07	24.53	3.64	0.62	0.95	1.33	0.021	0.068
2~1	28.53	2.76	23.93	1.96	0.71	1.97	1.46	0.018	0.066
1~0.5	10.80	1.90	29.33	1.64	0.84	2.12	1.32	0.032	0.057
0.5~0.25	5.17	2.58	22.46	1.22	0.52	2.18	0.69	0.018	0.093
-0.25	7.17	3.24	9.86	2.17	0.32	1.52	0.53	0.026	0.094
合計	100.00	2.84	23.73	2.72	0.64	1.47	1.28	0.021	0.069
家電廃電子基板とパソコン廃電子基板の金属元素組成を比較した結果を表 18 に示す。家電試料の金属割合は約 18% であり、パソコン試料の約半分の含有量であった。Cu の含有量もパソコン試料の半分程度しか含まれていなかった。家電廃電子基板には相対的にプラスチック類、ガラス繊維、難燃材及びゴム類が多く含まれているためである。一般的に金属含量の低い廃棄物ではエネルギー投入量に見合った量の金属を回収することが難しいため、既存の技術ではリサイクルが困難であると考えられる。後述するように、粉砕、選鉱により発生する尾鉱に関しても同様であるが、これらの低品位の試料に対してもバイオリーチングは効果的となる可能性がある。実際に、海外の銅鉱山において低品位鉱石からの銅回収でバイオリーチングが活用されている。家電廃電子基板等の低品位の試料にバイオリーチングを適用した結果は後述べる。

表 18 家電廃電子基板とパソコン廃電子基板の主な金属元素組成の比較

試料	品位(%)
Al	Cu	Fe	Ni	Pb	Zn	Pd	Au	Ag	Sn
家電廃電子基板	2.32	11.95	1.37	0.18	0.69	0.57	0.007	0.013	0.035	0.79
パソコン廃電子基板	2.87	23.47	2.85	0.64	1.42	1.27	0.011	0.021	0.063	1.47

### b. 粉砕試料の物理的選別

## i 磁力選別

1-2mm の試料の磁力選別の結果を図34及び表19に示す。弱磁界(0.04 T)で選別した精鉱を精鉱1とし、強磁界(0.5 T)で選別した精鉱を精鉱2とする。図34から、精鉱には金属が多いが、少量の基板やゴム類も見られた。一方で尾鉱には基板やゴム類が多く、少量の銅線の塊が見られた。磁力選別によって、磁性物と非磁性物を分離することができた。

表 19 の結果から、弱磁界で磁選した精鉱 1 は Fe や Ni などの強磁性金属の品位が高くなった。Cu は反磁性であり、Cu 金属単体は尾鉱に回収されるはずであるが、一部の Cu は他の強磁性金属と一体となっているため精鉱として回収され、精鉱の Cu 品位は 40% と高くなった。金は非磁性物であるが、精鉱の回収率は 76% と高いことが明らかになった。

図 34 磁力選別で分けた精鉱と尾鉱（パソコン由来廃電子基板）