JP2006136321A - 細菌であるWenelenDSM16786株、金属硫化鉱物からなる鉱石または精鉱のリーチングのための当該細菌の利用方法、および前記細菌または当該細菌を含む混合菌を用いたリーチング工程 - Google Patents
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Abstract
【効果】該Wenelen DSM 16786株は優れた酸化活性、特に黄銅鉱に対して、既知微生物と比較し、高い酸化活性を有する。この特徴により、該菌株はバイオマイニングへの適用に対して大きな利益をもたらす。
【選択図】図7
Description
(1) バットでの鉱物バイオリーチング:二重床を有する貯水池(バット)に、鉱物を添加し、リーチング溶液を鉱物粒子中で循環するように浸し、好酸性微生物の存在下、銅を酸性溶液に溶解させるプロセス。
(2) 攪拌槽・リアクターでの鉱物バイオリーチング:機械的攪拌槽に細かく砕いた鉱石をリーチング溶液と混合して鉱物を20%まで含有するスラリーを作成し、好酸性微生物の存在下、銅を酸性溶液に溶解させるプロセス。
(3) ヒープによる鉱物バイオリーチング:一定の粒度分布まで砕いた鉱物を不浸透性で、かつ小さな傾斜をつけた地表上に積上げ、リーチング溶液を積上げた鉱物上から供給し、好酸性微生物の存在下、溶解した銅を酸性溶液に積上げた鉱石の底部から回収するプロセス
(4) ダンプによる鉱物バイオリーチング:露天掘りから採鉱したカットオフ品位以下の鉱物を粗鉱または一次破砕後鉱石を、溶液の浸透の制御に適した特性を有する谷間や峡谷、あるいはあらかじめ不浸透性のカバーを施した地表に積上げ、好酸性微生物の存在下、溶解した銅を酸性溶液に積上げた鉱石の底部から回収するプロセス
(5) 鉱さいダムのバイオリーチング:浮遊選鉱工程から得られる低濃度の金属を含む尾鉱で、鉱さいダムに存在する鉱石を、上記ヒープまたは攪拌槽リーチングし、好酸性微生物の存在下、溶解した銅を酸性溶液に回収するプロセス
(6) 原位置鉱物バイオリーチング:天然または予め採掘で原位置破砕処理した鉱石を、その場でリーチング溶液を供給し、好酸性微生物の存在下、溶解した銅を酸性溶液に鉱石底部から回収するプロセス
(7) 細菌接種物(イノクラム):バイオリーチング工程において、生物学的に活性のある材料として働く、純粋菌または混合菌の培養液
(8) ATCC:アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション
(9) DSMZ:Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH、ドイツ微生物・細胞バンク
(10) PCR:ポリメラーゼ連鎖反応。DNAの増幅を可能とする。
[非特許文献10] Coram, N., and Rawlings, DE, “Molecular relationship between two groups of the genus Leptospirillum and the finding that Leptospirillum ferriphilum sp. Nov. dominates South African commercial biooxidation tanks that operate at 40℃” Appl. Env. Microb., 2002, p. 838-845
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単離したWenelen DSM 16786株の比活性は、鉱山操業により採取した黄銅鉱を84.69重量%含有する銅精鉱のバイオリーチングにより、下記実験手順に従い測定した。
(2) 84.69重量%の黄銅鉱を含有し、表1にしめした化学組成、表2に示した鉱物組成を有する銅精鉱を、植菌した培地に添加した。
(3) 上記混合物を含有するフラスコを、30℃、150rpm、41日間振とう培養機にて振とうした。
(4) リーチング溶液中の銅濃度はパーキンエルマーAanalyst 400原子吸光分析装置にて測定した。
前記事実は、Wenelen DSM 16786株が、すでにゲノム配列も解析されているAcidithiobacillus ferrooxidans ATCC23270株に対し、高い黄銅鉱バイオリーチング活性を有していることを示している。また、微生物を添加していない条件との比較では、さらに明白である。
単離したWenelen DSM 16786株に対する温度およびpHの生育への影響を確認するため、銅精鉱の酸化活性を下記実験手順に従い測定した。
(2) 鉄沈殿を除去するため、Toyo No.5Bろ紙にて、菌体をろ過した。
(3) ろ過した菌体は、15,000×g にて10分間遠心分離し、さらに0.1Mのβ―アラニン-SO4 2- バッファーにて洗浄した。Lowryらの方法Lowry et al., J Biol Chem. 1951 Nov; 193(1): 265-75)で、0.1gのたんぱく質に相当する菌体量を1.0mlの同じ0.1Mのβ―アラニン-SO4 2- バッファーに再懸濁した。
(4) 表1,2に記載の銅精鉱50mgを必要なpHおよび温度に調整した0.1Mのβ―アラニン-SO4 2- バッファー1.0mlに懸濁した。
(5) (3)にて調製した菌体を上記銅精鉱懸濁液に添加し、最終的な液量を2.5mlに調整して反応を開始した。
(6) 菌体の生物学的酸素要求量を反応温度制御可能な生物学的酸素モニター(Yellow Spring Instrument, オハイオ、米国)にて測定した。
ヒープまたはダンプリーチングによる鉱石処理の工業レベルでの条件をシミュレーションするため、非流動床(固定床)型のバイオリーチング小型カラムでの硫化銅鉱石サンプルに対するWenelen DSM 16786株のバイオリーチング活性を、同種の保存機関の菌(ATCC 23270株)と比較するため、以下のプロトコールに従い、実験を実施した。
(2) カラムは黄銅鉱・斑銅鉱を主体とし、表3の鉱物組成を持つ225gの鉱石で充填した。
(3) 接種する菌体は、あらかじめ潅水(イリゲーション)用バッファー((NH4)2SO4 3.0 g/L, K2HPO4 0.5 g/L, MgSO4・7H2O 0.5 g/L, KCl 0.1 g/L, Ca(NO3)2 0.1 g/L, FeSO4・7H2O 6 g/L, pH 2,5)にて洗浄後、0.5mlバッファーに再懸濁した。接種する菌体量は、各カラム2×109個とした。
(4) カラムのうち一つは菌体を接種せず、コントロール条件とした。
(5) 潅水速度は各カラム0.2ml/分とした。
(6) カラムは室温(22℃)に維持した。
(7) 7日間の間、24時間おきにサンプルを採取し、浸出液中の銅濃度を原子吸光分析装置で測定した。
[非特許文献13] Levenspiel, O., “Chemical Reaction Engineering”, Wiley, 1962, pp 344- 350
Claims (10)
- アシディチオバスルス・フェロオキシダンス(Acidithiobacillus thiooxidans)に属し、DSMZ(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Braunschweig、ドイツ共和国)にて登録番号DSM16786にて寄託され、鉄、元素硫黄および硫化鉱物または鉱石のバイオリーチングの結果生じた化合物を酸化して化学合成無機栄養的に生育するグラム陰性細菌で、図1に記載された16S rDNA配列をもち、約15Kbの自己複製配列を有する染色体外を有し、かつ硫化金属鉱石の優れたリーチング能力を有する、単離された細菌Wenelen DSM 16786株。
- 鉱物種として黄銅鉱(カルコパイライト)、斑銅鉱(ボルナイト)、銅藍(コベライト)および、その他銅含有鉱物種を含む混合硫化鉱石からの優れた銅リーチング活性を有する、請求項1の単離細菌。
- 請求項1に記載のWenelen DSMZ 16786株を単独または混合微生物として含むことを特徴とする、硫化金属鉱石のリーチングに用いられる細菌接種物(イノクラム)。
- 請求項1に記載のWenelen DSMZ 16786株を含む細菌リーチング溶液をpH1.3から4の条件で接種し、工程における温度が10から60℃であることを特徴とする硫化金属鉱石の鉱物リーチング工程。
- 請求項4に記載の鉱物リーチング工程において、鉱物がWenelen DSMZ 16786株を含む細菌リーチング溶液を好ましくはpH1.6から2.8の条件で接種し、工程における温度が好ましくは20から50℃である鉱石リーチング工程。
- 前記金属鉱石または精鉱が他鉱物種の中で、黄銅鉱(カルコパイライト)を含むことを特徴とする請求項4および5に記載の工程。
- 前記鉱物がバット、攪拌槽およびリアクター、ヒープ、ダンプ、鉱さいダムまたは、原位置にてリーチングされることを特徴とする、請求項4から6に記載の工程。
- 請求項1に記載のWenelen DSMZ 16786株を混合した溶媒抽出工程から再生された溶液を、前記鉱物に接種し、好ましくはpH2から3、温度が20から30℃にて操業されることを特徴とする鉱物リーチング工程。
- 鉱石および精鉱がその他化合物とともに黄銅鉱(カルコパイライト)を含む請求項8に記載の工程。
- 前記鉱物がバット、攪拌槽およびリアクター、ヒープ、ダンプ、鉱さいダムまたは、原位置にてリーチングされることを特徴とする、請求項8および9に記載の工程。
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