サザンイリノイ大学の研究者らは、藻類が希土類元素の濃度を2倍超に高められることを発見した。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がある。

各国政府が国内の希土類サプライチェーン確保を急ぐなか、金属をどのように濃縮し、処理するかを改善することは、新たな鉱床を見つけることと同じくらい重要になっている。カナダでは、藻類から銅を取り出す研究も進められている。藻類から新たな銅源を探る研究は、その広がる取り組みの一例だ。

イリノイ州カーボンデールのSIUキャンパスで、地質学大学院生クリスティナ・コール氏は、希土類といえば今でも民生用電子機器を連想する人が多く、防衛技術における重要性は見落とされがちだと述べた。

「希土類というと、多くの人は電子機器を思い浮かべます」とコール氏は述べた。「それらが国防システム向け装備の製造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」

中国は希土類産業を支配しており、世界供給の約60%を採掘し、約90%を処理・分離している。米国は生産量で第2位で、カリフォルニア州とジョージア州で事業を展開している。ワシントンは、中国のサプライチェーンへの依存低減を国家安全保障上の優先課題に位置づけている。こうした状況では、精製前の濃縮を改善する手法や、低品位原料や廃棄物から金属を回収する手法は、新規鉱山の開発に長い時間がかかることもあり、特に重要となる。

小型河川試験

この抽出法を試すため、微生物学者スコット・ハミルトン＝ブレーム氏と研究チームは、50ガロン（189リットル）のトラフ、循環ポンプ、LED照明を用いて、小型の河川システムを構築し、流れる水と日光を再現した。

地質学者らは、細かく砕いた希土類含有岩石を加えた後、水中に微細藻類を投入した。

実験室分析では、藻類が希土類元素を吸収しただけでなく、研究者がまだ解明していない仕組みにより、その濃度を2倍超に高めたことが示された。

研究

「州のラボから分析結果を受け取った時点で、藻類が希土類と相互作用していることは明らかでした」とハミルトン＝ブレーム氏は述べた。「どういう仕組みかは分かりません。なぜそうなるのかも分かりません。解明する必要があります」

その後、チームは有機物を分解する特許取得済みのプロセスを用いて希土類元素を回収した。残った藻類は、農業用バイオスティミュラントとして利用することも、バイオディーゼルに加工することもでき、廃棄物を減らしつつ付加価値を生み出せる。

この手法は、硫酸などの化学薬品を使って周囲の鉱物を溶かす従来の処理法への依存を減らす可能性もある。希土類元素は石炭灰、鉱山廃棄物、電子スクラップにも含まれるため、このプロセスは最終的に二次資源から重要鉱物をよりクリーンに回収しつつ、廃棄物の処理にも役立つ可能性がある。

研究者らは現在、追加の藻類種を試験して、さらに希土類濃度を高めるかどうかを調べているほか、研究拡大に向けて全米科学財団への提案書を準備している。ハマー氏は、このプロジェクトが地質学と微生物学を結びつけ、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。

クリプト火山

研究者らはまた、イリノイ州ハーディン郡のヒックス・ドームを、国内の希土類元素供給源となり得る候補地として評価している。

ダニエル・ハマー准教授は、この地点がクリプト火山であり、地表に達しなかったマグマが鉱物に富む貫入岩を形成し、熱を帯びた鉱物を含む流体によって周囲の角礫岩に追加の希土類を沈殿させたと述べた。

この研究は、採掘コストと環境負荷を低減できれば、これまで見過ごされてきた鉱床がより魅力的になり得ることを示している。