我们正在悄然接近一个“微生物矿工”将比铜矿石本身发挥更核心作用的时代。
据爱媛大学12月12日发布的新闻稿称，爱媛大学等人的研究小组发现了一种新型铁氧化细菌，可以将废弃矿场水中的铜浓缩至矿石水平。
爱媛大学农学研究科清光信教授和研究生谷本和也与理化学研究所、日本原子能机构和九州大学理学院合作，首次分离出一种新型铁氧化细菌，可以将铜浓缩并固定在矿石水平，并阐明了其强铁氧化作用导致高铜浓度的机制。
这种铁氧化细菌是在前矿区发现的，在多个铜排泄基因的支持下具有强大的铜耐受性。由于它是一种自养细菌，因此有望应用于碳中性铜回收技术。这一成果将推动有价金属回收和利用微生物的环境净化技术的发展。研究成果于2025年11月30日发表在国际科学期刊《环境微生物学》上。
【编辑部评论】
这项研究值得注意的是，铜的浓度水平达到了“矿石水平”。这种新的铁氧化细菌可以氧化铜。可浓缩至 2 重量百分比 (wt%)已证实这是与天然铜矿石相当的浓度。作为利用微生物的金属回收技术，这是一项突破性的成就。
这种微生物具有“自养细菌”这个特点也是很重要的一点。自养细菌可以利用大气二氧化碳作为碳源，不需要有机碳源。换句话说，碳中性金属回收，无需外部供应糖或其他营养素这是可以做到的。与传统的化学铜回收工艺相比，它有可能显着减少对环境的影响。
具有多个铜流出基因的强大的铜耐受机制对于实际应用也至关重要。高浓度的铜对生物体有毒，但这些铁氧化细菌具有多种防御系统，使它们能够在高铜浓度的环境中保持活跃。即使在矿山排水等恶劣环境下，该特性预计也能实现稳定的铜回收作业。
整个生物矿业市场面临着全球铜需求快速增长和矿石品位下降的挑战。由于电动汽车和可再生能源基础设施的扩张，未来对铜的需求预计将进一步增加。从低品位矿石和矿山废料中回收铜技术有望成为一种解决方案，可以最大限度地利用现有资源，同时减少新矿山开发对环境的影响。
未来的挑战包括从实验室水平扩大到工业规模。控制温度、pH 值和氧气浓度等条件对于微生物过程非常重要，而大型设施的稳定运行仍然存在技术障碍。尽管如此，这一研究成果可以说是实现循环经济和脱碳社会的重要一步。
【术语解释】
鉄酸化细菌
通过氧化铁离子获取能量的细菌的总称。它进行将二价铁转化为三价铁的代谢活动，并在此过程中产生氢氧化铁等沉淀物。作为一种生活在矿山排水和酸性环境中的微生物，它在生物采矿中发挥着重要作用，受到人们的关注。
生物采矿
这是利用微生物的代谢功能从矿石中提取金属的技术。与使用高温高压的传统化学方法相比，它消耗的能源更少，对环境的影响也更小。目前，世界上大约 15-20% 的铜产量是通过生物采矿生产的。
自养细菌
它是一种可以从二氧化碳等无机碳源合成有机物而不需要有机物的微生物。它们通过光合作用和化学合成获得能量并创造自己的营养来源，因此不需要外部有机营养素。为实现碳中和生物过程做出贡献。
纯粹的分离
这是一种将特定微生物与其他微生物完全分离并仅培养单一物种的技术。由于环境中存在多种微生物，为了准确研究特定微生物的功能和特性，纯分离至关重要。
铜排泄基因组
这是一组调节细胞内铜浓度并将多余铜排出细胞的基因。铜是生物体的必需元素，但高浓度时有毒，因此微生物通过拥有多个铜排泄系统来适应高铜浓度的环境。
[参考链接]
爱媛大学（外部）
总部位于爱媛县松山市的国立大学。农业研究生院在环境微生物学和土壤科学研究方面获得了高度评价。
理化学研究所（外部）
日本领先的自然科学研究机构。我们在物理、化学、生物学和工程等广泛领域促进世界领先的研究。
日本原子能机构 (JAEA)（外部）
进行核电相关综合研究和开发的国家研究开发机构。我们还开展环境修复技术以及微生物与金属之间的相互作用的研究。
九州大学大学院理学研究院（外部）
九州大学理学院研究生院的组织。在微生物生态学、地球化学等领域取得国际研究成果。
环境微生物学（学术期刊）（外部）
Wiley出版的微生物生态学领域国际学术期刊。一本发表环境微生物研究的高评价期刊。
[参考文章]
铜提取中的微生物：大自然如何促进采矿业（外部）
解释了生物采矿铜提取技术的最新趋势以及 2025 年铜需求的增长。
了解彻底改变关键金属可持续回收的微生物（外部）
全面解释微生物在重要金属可持续回收中的作用以及实现循环经济的潜力。
生物采矿（外部）
系统总结了生物采矿的历史、微生物物种以及工业应用现状的综合性讲解文章。
微生物为关键金属的回收提供创新服务（外部）
关于欧洲研究项目中使用自养细菌的碳中性金属回收技术的报告。
生物采矿：用细菌提取金属（外部）
德国亥姆霍兹学会阐释了微生物提取金属的机理以及环保采矿技术的未来前景。
[编者后记]
微生物将铜浓缩到矿石水平的能力令我们惊讶于大自然的精确性。我们现在可以预见未来，我们日常使用的智能手机和电动汽车所必需的铜可以通过碳中和方法回收。
当我想象微生物默默地为实现循环型社会做出贡献，让废弃的电子设备和矿井排水能够作为新资源复活时，我不禁感受到科技与自然共生的可能性。您对这些微小微生物支持的可持续未来有何期望？