米国の南イリノイ大学の研究者は、藻類がレアアース元素の濃度を2倍超に高められることを確認した。これは、米国が国内の重要鉱物サプライチェーンの強化を進める中で、化学薬品を多用する処理に代わる可能性を示している。

同大学は公式発表でこの研究を説明している：SIUの科学者、藻類を使ってレアアース元素の濃度を2倍に。

各国政府がレアアースの国内供給確保に動く中、金属を濃縮・処理する能力は、新たな鉱床を見つけることとほぼ同じ重要性を持つようになっている。レアアース元素は、磁石、電子機器、エネルギーシステム、軍事装備に使われる17種類の金属群で、周囲の岩石から分離するには技術的な難しさが伴う。レアアース元素は一般に民生用電子機器と結び付けられがちだが、地質学専攻の大学院生Kristina Kohl氏は、防衛技術における役割は過小評価されることが多いと述べた。

「レアアースと聞くと、多くの人は電子機器を思い浮かべます」とKohl氏は述べた。「それらがわが国の防衛システム向け装備の生産でどれほど大きな役割を果たしているか、理解していないのです。」

中国はレアアース産業で引き続き支配的な地位にあり、世界供給量の約60%を採掘し、処理・分離では約90%を担っている。米国は第2位の生産国で、カリフォルニア州とジョージア州で操業しており、ワシントンは中国のサプライチェーンへの依存を減らすことを国家安全保障上の優先事項と位置付けている。

南イリノイ大学の研究者らは、イリノイ州Hardin CountyにあるHicks Domeについても、国内のレアアース元素供給源となる可能性を調査している。准教授のDaniel Hummer氏によると、この地点は地表に到達しなかったマグマが鉱物に富む貫入岩体を形成した潜在火山であり、高温の鉱物を含む流体が周辺の角礫岩に追加のレアアースを沈積させたという。

この研究は、抽出コストと環境影響を低減できれば、これまで見過ごされてきた鉱床の魅力が高まる可能性を示している。また、米国の重要鉱物政策におけるより広い課題も浮き彫りにしている。国内供給は採掘だけでなく、多様な供給源から金属を濃縮、分離、回収するための経済的で廃棄物の少ない方法を見つけることにも左右される。

よりクリーンな抽出

抽出手法を試験するため、微生物学者Scott Hamilton-Brehm氏とそのチームは、50ガロンの水槽、循環ポンプ、LED照明を使って、水の流れと日光を模した小型の河川システムを作成した。その後、地質学者らがレアアース元素を含む細かく粉砕した岩石を加え、水中に微細藻類を投入した。

実験室での分析では、藻類がレアアース元素を吸収し、その濃度を2倍超に高めたことが示された。研究者らは、この結果をもたらした仕組みをまだ特定していない。これは、この手法を管理された実験室条件の外で評価する前に重要な課題となる。

「州の研究所から分析結果を受け取ったとき、藻類がレアアースと相互作用していることは明らかになりました」とHamilton-Brehm氏は述べた。「どのようにしてなのかは分かりません。なぜなのかも分かりません。解明していく必要があります。」

その後、研究チームは有機物を分解する特許取得済みのプロセスを使って、レアアース元素を回収した。残った藻類は農業用のバイオ刺激剤として利用できる可能性があり、またバイオディーゼルに加工することもできるため、廃棄物を減らしながら価値を加えることができる。

この方法は、周囲の鉱物を溶解するために硫酸などの化学薬品を使う従来の処理技術への依存を減らす可能性もある。レアアース元素は石炭灰、鉱山廃棄物、電子スクラップにも含まれているため、研究者らは、このプロセスが将来的に、廃棄物流の浄化に役立ちながら二次資源から重要鉱物を回収する、よりクリーンな方法を提供する可能性があると述べている。

研究者らは現在、追加の藻類種を試験し、レアアース濃度をさらに高められるかどうかを調べている。また、この研究を拡大するため、National Science Foundationへの提案書も準備している。Hummer氏は、このプロジェクトは地質学と微生物学を組み合わせ、重要鉱物開発の課題に取り組む学際研究の価値を示していると述べた。