2021 Fiscal Year Annual Research Report
Accumulation of rare earth elements on biogenic iron oxides: implication for the recovery of rare metals by biominerals
| Project/Area Number |
18K14172
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
菊池 早希子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 研究員 (50758852)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 水酸化鉄 / レアアース / バイオミネラル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、地球表層に広く分布する微生物由来の水酸化鉄（Biogenic iron oxyhydroxide, 以下BIOS）に着想を得た新たなレアアース回収剤の提案を目指し、具体的には（i）天然BIOSへのレアアースの濃集実態の把握、（ii）濃集メカニズムの解明、（iii）（i）,（ii）の理解に基づいた最適な模擬BIOSの合成および実環境でのレアアースの回収実験に取り組んできた。
研究期間前半は、淡水および熱水環境のBIOSの採取・分析から、天然では特に淡水におけるBIOSにレアアースが濃集していることを明らかにした。また、XAFS分析やBIOSの表面電化測定から、水酸化鉄とレアアースが吸着力の強い内圏錯体を形成することに加え、負に帯電したBIOSが陽イオンであるレアアースを静電的に引きつけることでBIOSにレアアースが濃集する可能性を見出した。研究期間後半は、前半の研究で得られた知見をもとに、レアアースの濃集に寄与していると考えられる有機物と水酸化鉄を様々な割合で混合した「模擬BIOS」を天然の水環境に設置し、これらを用いてレアアースが効率的に吸着回収できるか検証した。海水中に最大500日間模擬BIOSを設置した結果、約1.2 ppmのレアアースが濃集した。この濃集率は有機物を含まない無機水酸化鉄を同一環境に設置した場合と比較して2倍程度であることから、模擬BIOSを用いることで無機水酸化鉄より効率的にレアアースを回収できると考えられる。ただし、模擬BIOSヘのレアアースの濃集は熱水孔で採取したBIOSの約1/10－1/100, 陸上で採取したBIOSの約1/1000であることから、模擬BIOSを使って天然環境と同等、あるいはそれ以上のレアアース濃集を実現するためには、設置時間や設置場所、有機物/水酸化鉄比などについて、より検討が必要である。
|
