銅鉱石そのものより「微生物の鉱山労働者」が主役になる時代が、静かに近づいています。
12月12日に公開された愛媛大学のプレスリリースによると、愛媛大学らの研究チームが見つけたのは、捨てられていた鉱山跡地の水から、銅を鉱石レベルまで濃縮してしまう新種の鉄酸化細菌でした。
愛媛大学大学院農学研究科の光延聖教授と谷本和也大学院生は、理化学研究所、日本原子力研究開発機構、九州大学大学院理学研究院との共同研究で、銅を鉱石レベルまで濃縮固定できる新規鉄酸化細菌を初めて純粋分離し、その強力な鉄酸化作用が銅の高濃縮を引き起こす仕組みを明らかにした。
この鉄酸化細菌は鉱山跡地から発見され、複数の銅排出遺伝子群に支えられた堅牢な銅耐性を保有している。独立栄養菌であるため、カーボンニュートラル型の銅回収技術への応用が期待される。本成果は微生物を利用した有価金属回収や環境浄化技術の開発に繋がる重要な結果である。研究成果は2025年11月30日付で国際科学誌Environmental Microbiologyに掲載された。
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銅を”鉱石レベル”まで高濃縮する新規微生物を発見
【編集部解説】
今回の研究で注目すべきは、銅の濃縮レベルが「鉱石レベル」に達したという点です。この新規鉄酸化細菌は銅を最大2重量パーセント（wt%）まで濃縮できることが確認されており、これは天然の銅鉱石に匹敵する濃度です。微生物による金属回収技術として画期的な成果と言えます。
この微生物が持つ「独立栄養菌」という特性も重要なポイントです。独立栄養菌は大気中の二酸化炭素を炭素源として利用できるため、有機炭素源を必要としません。つまり、外部から糖やその他の栄養分を供給する必要がなく、カーボンニュートラルな金属回収が実現できるのです。従来の化学的な銅回収プロセスと比較すると、環境負荷を大幅に低減できる可能性があります。
複数の銅排出遺伝子群による堅牢な銅耐性メカニズムも、実用化において極めて重要です。銅は高濃度では生物にとって毒性を示しますが、この鉄酸化細菌は複数の防御システムを持つことで、高濃度の銅環境下でも活動を続けられます。この特性により、鉱山排水のような過酷な環境でも安定的に銅回収作業を継続できる見込みです。
バイオマイニング市場全体を見ると、世界的な銅需要の急増と鉱石品位の低下という課題に直面しています。電気自動車や再生可能エネルギーインフラの拡大により、銅の需要は今後さらに高まると予測されています。低品位鉱石や鉱山廃棄物からの銅回収技術は、新規鉱山開発の環境負荷を軽減しながら、既存資源を最大限活用できる解決策として期待されているのです。
今後の課題としては、実験室レベルから産業スケールへのスケールアップが挙げられます。微生物プロセスは温度やpH、酸素濃度などの条件管理が重要であり、大規模施設での安定稼働には技術的なハードルが残されています。それでも、この研究成果は循環型経済と脱炭素社会の実現に向けた、重要な一歩と言えるでしょう。
【用語解説】
鉄酸化細菌
鉄イオンを酸化してエネルギーを得る細菌の総称である。二価鉄を三価鉄に変換する代謝活動を行い、その過程で水酸化鉄などの沈殿物を生成する。鉱山排水や酸性環境に生息し、バイオマイニングにおいて重要な役割を果たす微生物として注目されている。
バイオマイニング
微生物の代謝機能を利用して鉱石から金属を抽出する技術である。従来の高温・高圧を用いる化学的手法と比較して、エネルギー消費が少なく環境負荷が低い。現在、世界の銅生産量の約15〜20%がバイオマイニングによって生産されている。
独立栄養菌
有機物を必要とせず、二酸化炭素などの無機炭素源から有機物を合成できる微生物である。光合成や化学合成によってエネルギーを獲得し、自ら栄養源を作り出すため、外部からの有機栄養供給が不要である。カーボンニュートラルなバイオプロセスの実現に貢献する。
純粋分離
特定の微生物を他の微生物から完全に分離し、単一種のみを培養する技術である。環境中には多様な微生物が混在しているため、特定の微生物の機能や特性を正確に研究するには純粋分離が不可欠である。
銅排出遺伝子群
細胞内の銅濃度を調節し、過剰な銅を細胞外に排出する遺伝子のセットである。銅は生物にとって必須元素だが、高濃度では毒性を示すため、微生物は複数の銅排出システムを持つことで高濃度銅環境に適応している。
【参考リンク】
愛媛大学（外部）
愛媛県松山市に本部を置く国立大学。農学研究科では環境微生物学や土壌科学の研究で高い評価を受けている。
理化学研究所（RIKEN）（外部）
日本を代表する自然科学系総合研究所。物理学、化学、生物学、工学など幅広い分野で世界最先端の研究を推進。
日本原子力研究開発機構（JAEA）（外部）
原子力に関する総合的な研究開発を行う国立研究開発法人。環境修復技術や微生物と金属の相互作用研究も実施。
九州大学大学院理学研究院（外部）
九州大学の理学系大学院組織。微生物生態学や地球化学の分野で国際的な研究成果を上げている。
Environmental Microbiology（学術誌）（外部）
Wiley社が発行する微生物生態学分野の国際学術誌。環境中の微生物研究を掲載する高評価ジャーナル。
【参考記事】
Microbes in Copper Extraction: How Nature Boosts Mining（外部）
バイオマイニングによる銅抽出技術の最新動向と2025年における銅需要の増加について解説。
Meet the microbes revolutionising the sustainable recovery of critical metals（外部）
重要金属の持続可能な回収における微生物の役割と循環型経済実現への可能性を包括的に解説。
Biomining（外部）
バイオマイニングの歴史、微生物種、産業応用の現状を体系的にまとめた包括的な解説記事。
Microorganisms Serving Innovation for the Recovery of Critical Metals（外部）
欧州の研究プロジェクトにおける独立栄養菌を活用したカーボンニュートラルな金属回収技術を報告。
Biomining: Metal Extraction with Bacteria（外部）
ドイツのヘルムホルツ協会による微生物の金属抽出メカニズムと環境に優しい採掘技術の将来性を解説。
【編集部後記】
微生物が銅を鉱石レベルまで濃縮できるなんて、自然界の精密さに驚かされますよね。私たちが日常的に使うスマートフォンや電気自動車に欠かせない銅を、カーボンニュートラルな方法で回収できる未来が見えてきました。
廃棄された電子機器や鉱山排水が、新たな資源として蘇る、そんな循環型社会の実現に向けて、微生物たちが静かに貢献している姿を想像すると、テクノロジーと自然の共生の可能性を感じずにはいられません。みなさんは、この小さな微生物たちが支える持続可能な未来に、どんな期待を抱きますか？
