我們正在悄悄邁向一個「微生物礦工」將比銅礦石本身發揮更重要作用的時代。
根據愛媛大學 12 月 12 日發布的新聞稿，愛媛大學及其他機構的研究團隊發現了一種新的鐵氧化細菌，可以將廢棄礦場水中的銅濃縮到礦石水平。
愛媛大學農學研究生院的正志光信教授和研究生谷本和也與理化學研究所、日本原子能機構和九州大學理學研究生院合作開展研究項目，首次分離出一種能夠將銅濃縮並固定到礦石水平的新型鐵氧化細菌，並闡明了其強大的鐵氧化活性導致高銅濃度的機制。
這種鐵氧化細菌是在一個廢棄礦場中發現的，它具有強大的抗銅能力，這得益於其攜帶的多個銅排泄基因簇。由於它是自養細菌，因此有望應用於碳中和銅回收技術。這項重要成果將有助於開發利用微生物進行貴金屬回收和環境淨化的技術。該研究成果於2025年11月30日發表在國際科學期刊《環境微生物學》（Environmental Microbiology）上。
從： 
發現一種能將銅高度濃縮至「礦石級」水平的新型微生物
【社論】
這項研究的亮點在於銅的濃度達到了「礦石等級」。研究證實，這種新型鐵氧化細菌能夠將銅的濃度提高到2%（重量百分比） ，與天然銅礦石中的銅濃度相當。這是利用微生物進行金屬回收技術的一項突破性成果。
這種微生物的另一個重要特徵是其自養性。自養菌可以利用大氣中的二氧化碳作為碳源，因此不需要有機碳源。這意味著無需從外部提供醣類或其他營養物質，從而實現碳中和的金屬回收。與傳統的化學銅回收製程相比，這種方法有望顯著降低對環境的影響。
由多個銅排泄基因簇介導的強大的抗銅機制對於實際應用至關重要。銅在高濃度下對生物體有毒害作用，但這種鐵氧化細菌擁有多種防禦系統，使其即使在高銅環境中也能繼續發揮作用。這項特性有望使其即使在礦場排水等惡劣環境中也能穩定地進行銅回收作業。
從整體來看，生物採礦市場正面臨全球銅需求快速成長和礦石品位下降的雙重挑戰。預計未來隨著電動車和再生能源基礎設施的擴張，銅的需求將進一步成長。從低品位礦石和礦山廢料中回收銅的技術有望成為解決方案，既能最大限度地利用現有資源，又能減少新礦開發對環境的影響。
未來的挑戰之一在於如何將實驗室規模擴展到工業規模。在微生物過程中，控制溫度、pH值和氧氣濃度等條件至關重要，而大規模設施的穩定運作仍面臨許多技術難題。儘管如此，這項研究成果可以說是朝著實現循環經濟和低碳社會邁出的重要一步。
[術語]
鐵氧化細菌<br>鐵氧化細菌是指透過氧化鐵離子獲取能量的細菌的總稱。它們進行代謝活動，將二價鐵轉化為三價鐵，並在這過程中產生氫氧化鐵等沉澱物。它們生活在礦井排水和酸性環境中，作為在生物採礦中發揮重要作用的微生物，正受到廣泛關注。
生物採礦<br>一種利用微生物代謝功能從礦石中提取金屬的技術。與使用高溫高壓的傳統化學方法相比，它能耗更低，對環境的影響也更小。目前，全球約有15-20%的銅產量是透過生物採礦實現的。
自養細菌<br>能夠利用二氧化碳等無機碳源合成有機物的微生物，無需自身消耗有機物。它們透過光合作用和化能合成作用獲取能量，並自行產生營養物質，因此不需要外部有機營養供應。它們有助於實現碳中和生物過程。
純培養<br>這是一種將特定微生物與其他微生物完全分離，並僅培養單一物種的技術。由於環境中含有多種微生物的混合物，純培養對於準確研究特定微生物的功能和特徵至關重要。
銅排泄基因<br>一組基因，負責調節細胞內銅濃度並將過量的銅排出細胞外。銅是生物體必需的元素，但由於高濃度銅具有毒性，微生物擁有多種銅排泄系統，使它們能夠適應高銅環境。
[參考連結]
愛媛大學（外在）
位於愛媛郡松山的國立大學農業研究生院，因其在環境微生物學和土壤科學領域的研究而享有盛譽。
理研（外部）
日本領先的綜合性自然科學研究所，致力於在物理、化學、生物、工程等廣泛領域進行尖端研究。
日本原子能總署（JAEA） （外部）
這是一個國家級研究發展機構，主要從事核能相關的綜合研究和開發工作。此外，它還進行環境修復技術以及微生物與金屬相互作用的研究。
九州大學理學研究生院（外部）
九州大學理學院在微生物生態學和地球化學領域取得了國際知名的研究成果。
環境微生物學（學術期刊） （外部連結）
由Wiley出版社出版的國際微生物生態學學術期刊。該期刊是一份備受推崇的環境微生物研究期刊。
[參考文章]
銅提取中的微生物：大自然如何促進採礦（外部連結）
我們將介紹生物採礦技術在銅萃取方面的最新趨勢，以及預計到 2025 年銅需求將會增加。
認識正在革新關鍵金屬可持續回收的微生物（外部連結）
全面闡述微生物在關鍵金屬永續回收中的作用及其在實現循環經濟中的潛力。
生物採礦（外部）
一篇綜合性的評論文章，系統地總結了生物採礦的歷史、微生物種類以及目前工業應用的現狀。
微生物助力關鍵金屬回收創新（外部連結）
歐洲一項研究計畫報告了一種利用自養細菌的碳中和金屬回收技術。
生物採礦：利用細菌提取金屬（外部連結）
德國亥姆霍茲聯合會解釋了微生物提取金屬的機制以及環境友善採礦技術的未來潛力。
[編者註]
大自然的精準令人驚嘆，微生物可以將銅濃縮到礦石層級。未來，我們將能夠以碳中和的方式回收銅——這種我們日常使用的智慧型手機和電動車的重要組成部分。
當我們想像微生物默默地為實現一個循環利用型社會做出貢獻，將廢棄電子設備和礦山廢水轉化為新的資源時，我們不禁感受到科技與自然共生的巨大潛力。您對這些微小微生物所支撐的永續未來有何期待？
