未來對貴金屬和稀土元素的需求將不斷增加，但由於產地有限，因此穩定供應便成爲重要課題。儘管科學家們正在探討透過精密設備回收進行循環再利用，以及從海水和熱泉水中提取等方法，但要從雜質繁多的混合溶液中提取極其微量的有用金屬難度很高，還要求金屬回收技術既高效又環保。
圖：從熱泉水中吸附回收稀土元素的概念圖（供圖：大阪公立大學）
大阪公立大學研究生院工學研究科的東雅之教授、尾島由紘副教授和博士一年級研究生木原摩耶的研究團隊利用添加了磷酸基的麪包酵母（P酵母），成功地實施了從合成海水和熱泉水等環境水中選擇性回收微量稀土元素。相關研究成果已經線上發表在《Environmental Technology and Innovation》雜誌上。
研究團隊此前就用食品添加劑對面包酵母的磷酸基進行修飾，開發出了一種具備安全、高吸附性能的材料「P酵母」。P酵母可以透過調節pH值，從含有其他二價金屬離子和稀土元素的溶液中選擇性地吸附稀土元素，但此前尚不清楚在類似環境水這樣含有大量非稀土元素成分的條件下是否也能具有相同的效果。
爲了評估P酵母的性能，本次研究使用富含高濃度鈉離子的合成海水類比真實海水，並加入鏑離子和鐿離子作爲稀土元素，以此來評估其從溶液中吸附稀土元素的效果。結果表明，對於這兩種稀土元素離子，P酵母都可以透過調節pH值進行選擇性吸附。接下來，研究團隊又使用含有稀土元素的強酸性熱泉水——秋田縣玉川熱泉的熱泉水進行了稀土元素吸附評估。在分析了熱泉水中的金屬成分，並明確水中含有幾ppb～幾十ppb濃度的鈰和釓等稀土元素後，（添加鹼性物質）調節熱泉水pH值，除去生成的鋁和鐵的沉澱物，隨後添加P酵母測試吸附效果。結果發現，P酵母可以有選擇地吸附稀土元素，而幾乎不吸附鈣和鎂。
東教授和尾島副教授表示：「我們以麪包酵母爲基礎，開發出了一種高效、環保的‘回收有用重金屬’和‘去除有害重金屬’的材料。雖然在實際環境中應用門檻尚高，但我們首次證明了這種材料可以應用於環境水。今後我們將繼續操作積累實驗案例，提高技術水平，爲實施資源循環型社會和淨化連串裝置環境做出貢獻。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Environmental Technology and Innovation
論文：Adsorption of rare earth ions from synthetic seawater and hot spring water using phosphorylated yeast
DOI ：doi.org/10.1016/j.eti.2023.103093
