从废旧电子产品或家电中回收有用金属进行再利用的“城市矿山”，随着东京奥运会和残奥会的奖牌而闻名。如果能利用微生物回收金属，或许可以更顺利地进行再利用。广岛大学等正推进利用细菌收集大量混入海洋或工厂废水中的半导体材料来合成元件的研究。如果能在2050年前后确立这种方法，就有望避免半导体短缺的情况出现。
“我们还能收集用于光通信激光器等的高性能半导体材料”，广岛大学的富永依里子副教授说道。
富永副教授与冈村好子教授等人共同发现，在日本海域采集的“Marichromatium属”细菌有收集镓和铟等宝贵半导体材料的习性。据说会以团块的形式将收集的材料排到体外。将这种细菌投放到处理镓等的工厂的废水中就可以自动回收材料。废水将变成新的“矿山”。
细菌不仅能回收材料，还有望用来实现提高半导体性能所需的结晶和薄膜化。利用电子显微镜观察细菌排出的材料发现，虽然大部分区域都呈原子不规则地密集排列的结构，但部分区域形成了原子有序聚集的晶体结构。
半导体的结晶和薄膜化一般要在高温环境下利用专用装置等实施，需要消耗大量能源。如果细菌能取代这个过程，将有助于大幅实现节能，还可以为脱碳做贡献。富永副教授表示：“今后打算详细分析结晶过程是如何发生的。”
生物在体内或体外生成矿物质的现象称为“生物矿化”。典型的例子有牙齿、骨骼和贝壳等。长期以来，一直在模仿这种机制制作有用的部件。除镓和铟等金属外，还有望回收各种矿物质。
日本石油天然气金属矿物资源机构（JOGMEC）2021年8月宣布，成功地实施了为期一年的实验，利用“铁氧化菌”和“硫酸还原菌”去除停产矿山排放的废水中所含的铁、锌和铅等。
这些金属此前通过添加化学品并利用机器搅拌废水等的方式来回收的，但会存在消耗电力和增加环境负荷等问题。
广岛大学的富永副教授不仅明确了细菌收集矿物质的性质，还“打算利用细菌回收的半导体材料来制造电子部件”。 富永副教授表示，虽然利用细菌回收的半导体材料制成的晶体和薄膜“性能比不上”利用最先进制造装置等制作的半导体元件，但希望能用细菌回收的半导体材料制作出元件。
该团队的目标是2050年前后制作用于低成本光伏发电和简单的通信装置等的半导体元件。首先打算在2030年前后确立使用细菌回收制作的半导体顺利通电的技术。
日本有望成为资源大国
| 使用细菌的矿物质回收动向与前景 | |
| 1989年 | 东京农工大学开发出在体内生成磁铁的细菌培养技术 |
| 2008年 | 东京农工大学成功利用细菌回收镉离子 |
| 2009年 | 大阪府立大学开发出利用细菌从废旧电池中回收锰和锌的技术 |
| 2017年 | 澳大利亚阿德莱德大学发现可以浓缩金形成小金块的细菌 |
| 2021年 | 日本石油天然气金属矿物资源机构成功实施利用细菌净化矿山废水的长期验证实验 |
| 2021年 | 广岛大学发现收集镓、铟和砷的细菌 |
| 2030年前后 | 细菌回收的半导体材料通电 |
| 2050年前后 | 利用细菌回收的半导体材料制造的元件普及 |
收集矿物质的细菌很多都是在水中或溶液中非常活跃的菌种。从资源收集的角度来说，对四面环海的日本很有利。如果能利用收集稀有金属和随着电动汽车（EV）的销量增长等可能出现短缺稀土材料的细菌，建立低成本回收这些资源的系统，日本也许会成为“资源大国”。
随着全球都以实现脱碳社会为目标，EV配备的蓄电池和马达的需求不断高涨。电池大多使用钴，马达大多使用钕等。这些资源日本很多都依赖进口，如果能成为资源大国，则可以大大减轻供给不安。
海外也在探索能回收昂贵金属的细菌。澳大利亚的阿德莱德大学发现了一种细菌，可以从含金矿石中溶出金，并将其浓缩成高纯度金块，大约数年至十年可以形成一个小金块。
富永副教授在此次研究中使用的细菌是从九州的玄界滩和濑户内海的小岛等采集的。日本拥有种类丰富的海洋细菌，今后也很有可能发现有用的细菌。同时还需要研究，找到细菌能够最大限度发挥其能力的条件等。
日文：三隅勇气、《日经产业新闻》，2021/11/19
中文：JST客观日本编辑部
