微生物による元素変換（チャンピオンによる錬金術）
微生物はよく知られており、市販されており、産業微生物学で広く使用されている。一実施形態によれば、本明細書で使用される微生物は単細胞で非病原性である。既知の工業用微生物には、サッカロミセス属およびシゾサッカロミセス属が含まれます。サッカロミセスの好ましい種には、S。cerevisiae、S。bayanus、S。boulardii、S。pastorianus、S。uvarum、S。carlsbergensis、S。ellisoidesu、S。exiguus、S。fragilis、S。chevalieri、S。 chodati、S。diastaticusおよびS. rouxii。シゾサッカロミセスの好ましい種は、シゾサッカロミセスポンベである。使用できる他の一般的に知られている工業用微生物には、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・オーザエ、アシュビア・ゴッシピイ、ストレプトマイセス種、バチルス・チューリンゲンシス、リゾビウム、ブラディリゾビウム、バチルス・サブチリス、コリネバクテリウム・グルタミカム、ロイコノストック・メセンテロイデス、ストレプトドールスサッカロミセス属は、本発明での使用に好ましい真菌である。好ましい種は、S。cerevisiaeとS. carlsbergensisです。これらの酵母は市販されています。
記載された実施形態では、フランクリン湖のアルカリ平湖床堆積物またはカリフォルニア州イニョ郡のアルカリ平地に存在するものなどの天然微生物を使用することができる。他の自然細菌は、ユタ州のグレートソルトレーク鉱床やネバダ州のウィネマッカ湖鉱床など、乾燥した湖底や海底の休眠バクテリアです。
例示的な実施形態において、微生物は、水溶液中の微生物を金属銀と接触させることを含むプロセスによって、鉱石中の工業用微生物および天然の古代微生物から変異される。金属銀は、サイズが1ミクロン粒子から10キログラム以上の銀棒までの範囲の粒子、粒子、顆粒、および/または棒であり得る。濃度が1 ppmから10 ppm、粒子サイズが1ナノメートルから1ミクロンのコロイド銀水溶液を使用できます。一実施形態では、１キログラム以上のサイズの金属銀から１０キログラム以上の銀バーが使用される。接触は攪拌せずに行うことができますが、好ましくは機械的攪拌、空気攪拌（水溶液への空気または酸素の圧送）、および/または金属銀を含むカラム、チューブ、タンクに栄養水溶液中の微生物を送り込み、通過させます。突然変異は、摂氏２０度から摂氏９０度の範囲の温度で、好ましくは摂氏３０度から摂氏５０度の範囲の温度で実施することができる。
水溶液は、微生物の成長を支えるのに十分な栄養素を含んでもよい。有用な栄養素は、微生物の成長と栄養補給に一般的に使用される無機化合物と有機化合物の両方です。無機栄養素には、硝酸、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硫黄、硫化ナトリウム、塩化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、塩化第二鉄、塩化カルシウム、リン酸アンモニウムが含まれます。有機栄養素には、微生物バイオマス、グルコース、デキストロース、酢酸ナトリウム、アミノ酸、プリンが含まれます。微生物バイオマスは、突然変異に使用されている死んだ微生物かもしれません。栄養溶液に含めることができるビタミンには、ピリドキシン、ピリドキサミン-HCl、リボフラビン、チアミン、ナイアシン、パントテン酸、p-アミノ安息香酸、葉酸、およびビオチンが含まれます。鉄、銅、モリブデン、亜鉛などの微量元素も栄養液に含まれています。有用な栄養素は、金属や堆積有機物の回収に使用される鉱物鉱石や、石油製品の放出に使用される岩石でもあります。
一実施形態では、突然変異プロセスは水溶液中で行われ、死んだ微生物のバイオマスは、突然変異微生物が１％以上の密度に達するまで栄養素として使用される。圧力は重要ではなく、大気圧、大気圧未満、および/または大気圧を超えることができます。
突然変異は、好気性または嫌気性条件で実施することができる。しかしながら、突然変異は、大気中の窒素、二酸化炭素、および酸素の存在下で行われることが好ましい。酸素は、たとえば過酸化水素とともに、または加圧容器からのガスとして化学的に提供することができます。
突然変異微生物は、単細胞微生物または多細胞微生物であり得る。通常は円形ですが、片側が楕円形、細長い、または平らになっている場合があります。また、棒状の菌であることが観察されています。直径は0.20〜2.0ミクロン、長さは2〜8ミクロンです。それらは、出芽およびバイナリ細胞分裂によって分裂することが観察されています。
作成されると、突然変異微生物は、従来の微生物学技術により保存および維持される。健康な変異微生物を単離し、栄養溶液中に重量で1％から5％の微生物コロニーまで成長させることができます。栄養素は、硝酸、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫黄、硫化ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、塩化第二鉄、塩化カルシウム、リン酸アンモニウムなどの無機物、および有機物、微生物バイオマス、グルコース、デキストロース、酢酸ナトリウム、アミノ酸、プリンを含む。
栄養溶液に含めることができるビタミンには、ピリドキシン、ピリドキサミン-HCl、リボフラビン、チアミン、ナイアシン、パントテン酸、p-アミノ安息香酸、葉酸、およびビオチンが含まれる。微生物バイオマスは、突然変異に使用されている死んだ微生物かもしれません。鉄、銅、モリブデン、亜鉛などの微量元素も栄養液に含まれています。固体培地上で変異微生物を増殖させることが望ましい場合、寒天（海藻に由来する複雑な多糖類）などの凝固剤を培地に添加します。
銀および紫外線殺菌剤照射。代わりに、またはそれに加えて、微生物は紫外線殺菌照射および金属銀とUV照射の組み合わせによって変異させることができます。紫外線（UV）は、可視光よりも短い波長の電磁放射です。紫外線はさまざまな範囲に分けることができ、近距離（280 nm / 2800オングストローム未満）は「殺菌UV」と見なされます。一実施形態では、２８０ｎｍから３９０ｎｍの範囲のＵＶを使用して微生物を曝露する。空気または水の強制的な流れを使用して、微生物溶液を攪拌し、UV放射への暴露を確保することができます。 ＵＶ光を使用する突然変異は、摂氏２０度から摂氏８０度の範囲の温度で、好ましくは摂氏３０度から摂氏５０度の範囲の温度で行うことができる。一実施形態では、ＵＶ照射と銀殺菌突然変異プロセスは一緒に行われる。
銀および電磁界。別の実施形態では、電磁場で突然変異プロセスを実施することにより、微生物を突然変異させることができる。例えば、突然変異プロセスは、電磁場を提供する手段を備えたバイオリアクターで実施することができます。電磁場は、ビーカーなどのバイオリアクターを銅線で包み、銅線に約5〜10アンペアのAC電流を流すことで提供できます。たとえば、1,000リットルから10,000リットルの大型バイオリアクターでは、電流を流すために銅線で覆われたガラス製カラムに微生物溶液を送り込むことができます。電流は可変変圧器で供給できます。
炭素および鉄アーク。別の実施形態では、突然変異プロセスは、炭素または鉄アークを備えたバイオリアクターで実施される。アークには、炭素アークまたは鉄アークの間に約5〜10ボルトの電圧を生成する手段を設けることができます。
記載された方法により突然変異された突然変異微生物は、細胞の細胞質内に貴金属原子のクラスターを含むことが観察されている。細胞質内の金属は、金属原子のクラスター、湾曲したバンド、および円環として観察されます。変異微生物の中には、2〜10個の同心円状のリングのセットを持っているものがあります。電子走査顕微鏡を使用して、細胞構造内の金属原子のクラスター、バンド、および同心円状のリングは、銀および金の原子および粒子として識別されています。
突然変異微生物は、微量のナノ金粒子のコーティングで銀顆粒をコーティングする能力によって識別および特徴づけることができる。コーティングプロセスは、変異微生物の水溶液を金属銀と接触させることにより行われます。銀へのコーティングの量は500 ppmから1000 ppmの範囲で、接触時間、接触温度、微生物溶液の密度に依存します。温度の範囲は20 Cから90 Cです。接触時間の範囲は1時間から100時間です。 3〜5重量％の高い微生物密度では、接触時間は約1〜4時間です。コーティング中のナノ金粒子の量は、X線回折分析および走査型電子顕微鏡分析に基づいて約100ppmから200ppmです。
鉱物鉱石。本開示の目的のために、用語「鉱物」または「鉱物鉱石」は、貴金属価値を含む組成物を意味する。したがって、鉱物は、採掘された鉱物、古代の海底鉱床、古代の湖底鉱床、黒砂、鉱石濃縮物、金属含有海水、および鉱業尾、工業廃水、油井ブライン、コールタールなどの廃棄物であり、オイルシェール、タールサンド、オイルサンド。有用な鉱物には、微量の貴金属が含まれています。微量とは、火災分析、AAS（原子吸着分光法）、ICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析計）、ICP-AES（原子発光分光法）およびその他の分光計装などの従来の分析手順の検出限界または検出限界以下を意味します。一般的に分析研究所で使用されます。一部の分光法では、わずか1 ppt（1兆分の1）から0.1 ppb（10億分の1）を検出できます。好ましい鉱石は、約1ppbから100ppmの貴金属を含んでいます。
消化および金属回収。一実施形態では、鉱石による突然変異微生物の消化および生物処理は、攪拌手段を有する反応器からなる市販のバイオリアクターで実施される。攪拌手段は、フラットブレードインペラー、パーコレーションカラム、または空気攪拌パチューカ反応器による機械的攪拌であり得る。バイオリアクターは、空気取り入れ手段、滅菌手段、収穫手段、加熱および/または冷却手段、温度コントローラー手段、pHコントローラー手段、ろ過手段および圧力コントローラー手段を有することができる。バイオリアクターのこれらの機能はすべて既知であり、バイオテクノロジー業界で市販されています。
変異微生物による鉱物鉱石の消化は、ヒープリーチング技術によって行うこともできる。ヒープバイオリーチング技術では、大きな鉱石の塊は、攪拌せずに、および/または時々攪拌するだけで、大きな汚染池の栄養溶液中の変異微生物で処理されます。一般的に、ヒープ型バイオ処理の接触時間は、攪拌式バイオリアクターよりもかなり長く、10日間から100日間の範囲です。
鉱物鉱石は粉砕され、１０メッシュ〜３００メッシュ、好ましくは１００〜２００メッシュに粉砕され得る。本発明において有用な鉱物は、低品位および高品位の貴金属鉱物である。低品位ミネラルには、1 ppbから1 ppmの貴金属、できれば金と銀が含まれています。高級鉱物には、2〜100 ppmが含まれています。バイオ処理温度は、摂氏15度から摂氏50度、好ましくは摂氏20度から30度の範囲です。 pHは酸性（pH 1〜3）または塩基性（pH 9〜12）ですが、わずかに酸性（pH 4）〜わずかに塩基性（pH 8）のpH範囲が好ましいです。最も好ましいpH範囲は、pH 6.5からpH 7.5の中性範囲です。
微生物濃度は重要ではない。微生物濃度が低い場合、微生物が成長して増殖できるように、一般的に接触時間は長くなります。ただし、微生物濃度は、栄養溶液が維持できる最大微生物濃度を超えてはなりません。接触時間は数時間から数週間まで変化する可能性があり、一部は消化される鉱石の種類とメッシュサイズに依存します。接触時間の範囲は、1日から30日、より好ましくは1日から10日です。ミネラル鉱石と栄養溶液の比率も重要ではありません。一般に、攪拌を容易にするために、鉱石と微生物/栄養溶液の比（以下、パルプ密度ともいう）は、栄養溶液中の10重量％のミネラル鉱石から栄養溶液中の50重量％の鉱石まで変化します。
消化は、好気性または嫌気性条件で実施することができる。しかしながら、突然変異は、大気中の酸素、窒素および二酸化炭素の存在下で実施されることが好ましい。酸素は、化学的に、たとえば過酸化水素とともに、または加圧容器からのガスとしても提供できます。
ミネラル鉱石の消化で栄養素を提供して、突然変異微生物の成長を支援することもできる。栄養素は、硝酸、硫黄、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、硝酸カリウム、リン酸カリウム、塩化第二鉄、塩化カルシウム、リン酸アンモニウムなどの無機物、および有機物です、グルコース、デキストロース、酢酸ナトリウム、アミノ酸、プリンを含む。栄養溶液に含めることができるビタミンには、ピリドキシン、ピリドキサミン-HCl、リボフラビン、チアミン、ナイアシン、パントテン酸、p-アミノ安息香酸、葉酸、およびビオチンが含まれます。鉄、銅、モリブデン、亜鉛などの微量元素も栄養液に含まれています。
微生物の増殖および金属の遊離のために十分な突然変異微生物を維持するために、必要に応じて栄養素を消化に加えることができる。微生物の増殖は、プレートカウント、連続希釈、ポアプレート、スプレッドプレート、直接顕微鏡カウントなどの従来の直接法で測定できます。微生物の増殖は、濁度や代謝活性などの間接的な方法でも測定できます。
変異微生物による消化後、鉱石および微生物溶液からの金属の回収は、精錬、浸出、電気分解、樹脂および冶金の当業者に知られている他の方法などの従来の冶金法によって実施することができる。別の実施形態において、突然変異微生物または死んだ突然変異微生物のバイオマス中の貴金属は、鉱石から貴金属を回収するために記載された方法によって回収することができる。
堆積有機物および岩石。他の例示的な実施形態によれば、変異微生物は、堆積有機物および岩石から石油製品およびバイオ燃料を生産するために使用される。適切な堆積有機物には、石炭、bit青炭、亜bit青炭、亜炭、bit青、コールタール、フライアッシュ、シェール、タールサンド、オイルサンドが含まれます。硫黄と硫化物の含有量が高い堆積有機物を使用できます。オイルシェールは、米国西部、特にユタ州、ワイオミング州、コロラド州で見られ、オイルサンドはカナダのアルバータ州北部で見られます。オイルシェールは、蒸留で石油製品を生成するのに十分な有機物（ケロジェンと呼ばれる）が豊富な岩のグループに適用される一般的な用語です。オイルサンドは、タールサンドまたはbit青砂とも呼ばれ、粘土、砂、水、and青の組み合わせです。堆積物の有機物および岩石は、一般に1％から99％の有機物、好ましくは10から90％の有機物を含む。
バイオマス。他の例示的な実施形態によれば、突然変異微生物は、バイオマスから石油製品およびバイオ燃料を生産するために使用される。バイオマスは、最近の生物またはその代謝副産物です。バイオマスは、植物または動物起源のものであり得る。有用なバイオマスには、稲わら、茎、麦わらなどの農業残渣が含まれます。サトウキビバガス、,殻、トウモロコシ繊維、テンサイパルプ、柑橘類パルプ、柑橘類の皮などの農業廃棄物。広葉樹および針葉樹の間伐などの林業廃棄物および木材事業からの広葉樹および針葉樹残渣;および製材工場廃棄物やパルプおよび製紙工場廃棄物などの木材廃棄物。都市固形廃棄物の紙片などの都市廃棄物;都市の木材廃棄物と都市の緑廃棄物、およびスイッチグラス、ハイブリッドポプラ木材、穀物、乙女草などの専用作物。グルコース、フルクトース、デキストロースなどの単糖または単糖類も使用できます。好ましいバイオマスフィードストックは、植物セルロース系バイオマス、つまり、主な成分としてセルロースとヘミセルロースを含む非食用植物繊維で主に構成されるバイオマスです。生産されるバイオ燃料はバイオマス原料に依存し、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、混合アルコール、バイオガスが含まれます。生物精製および生物変換の実施形態では、変異微生物を使用して、重油、ビチューメン、アスファルト、およびタールを変換、精製、および分解して、低分子量および密度の石油製品にする。
重油および強化された油回収。バイオマスの好ましい形態は重油です。ミュータント微生物は、パイプラインを介して輸送するには粘性が高すぎてパイプラインで輸送可能なより軽いオイルへの重油の生物変換、生物精製、および生物分解に使用できます。例としては、地表の重油鉱床、オイルサンドやオイルシェールから回収された重油、油井や枯渇した油田の重油などがあります。ミュータント微生物は、二次的および強化された油回収のために一般的に使用される水および/または蒸気を油井に注入することができます。重油が低粘度の油に生分解されると、油井から汲み上げてパイプラインで輸送できます。また、微生物は、表面の重質油の堆積物を、パイプラインで輸送できるより軽い油製品に生物変換するために使用することもできます。生物精製、生物変換および生物分解方法。バイオマス、重油および堆積有機物による突然変異微生物の消化および生物処理は、撹拌手段を備えた反応器からなる市販のバイオリアクターで行われます。攪拌手段は、フラットブレードインペラー、パーコレーションカラム、空気攪拌パチューカ反応器、および連続流攪拌タンク反応器による機械的攪拌であり得る。バイオリアクターは、空気取り入れ手段、滅菌手段、収穫手段、加熱および/または冷却手段、温度コントローラー手段、pHコントローラー手段、ろ過手段および圧力コントローラー手段を有することができる。バイオリアクターのこれらの機能はすべて既知であり、バイオテクノロジー、バイオ精製、バイオマイニング業界で市販されています。変異微生物によるバイオマスおよび堆積有機物の消化は、ヒープリーチング技術によっても行うことができます。ヒープバイオリーチング技術では、鉱石の大きな塊をヒープまたはダンプに配置し、そこで灌漑し、変異微生物で処理します。一般的に、ヒープ型バイオ処理の接触時間は、攪拌式バイオリアクターよりもかなり長く、10日間から100日間の範囲です。
バイオマスおよび堆積有機物を粉砕し、10メッシュから300メッシュ、好ましくは100から200メッシュの範囲の粒子に粉砕することができる。
バイオ処理温度は、摂氏１５度から摂氏９０度の範囲であり、好ましくは摂氏２０度から摂氏５０度の範囲である。 pHは酸性（pH 1〜3）または塩基性（pH 9〜12）ですが、わずかに酸性（pH 4）〜わずかに塩基性（pH 8）のpH範囲が好ましいです。最も好ましいpH範囲は、pH 6.5からpH 7.5の中性範囲です。
微生物濃度は重要ではない。微生物濃度が低い場合、微生物が成長して増殖できるように、一般的に接触時間は長くなります。ただし、微生物濃度は、栄養素が維持できる最大微生物濃度を超えてはなりません。
接触時間は、数時間から数週間まで変化する可能性があり、バイオマスのタイプおよびメッシュサイズおよび消化された堆積有機物に一部依存する。接触時間の範囲は、1日から30日、より好ましくは1日から10日です。
【００５７】微生物溶液に対するバイオマスおよび堆積有機物の比率も重要ではない。一般に、攪拌タンクでの攪拌を容易にするために、微生物溶液に対するバイオマスまたは堆積有機物の比率は、微生物溶液中の10重量％の鉱物鉱石から微生物溶液中の50重量％の鉱物鉱石、好ましくは約15％まで変化します重量で25％まで。消化は、好気性または嫌気性条件で実施できます。しかしながら、突然変異は、大気中の酸素、窒素および二酸化炭素の存在下で実施されることが好ましい。酸素は、化学的に、たとえば過酸化水素とともに、または加圧容器からのガスとしても提供できます。
変異微生物の成長を支援するために、バイオマス、重油または堆積有機物の消化において栄養素を提供することもできる。栄養素は無機および/または有機であり得る。
突然変異微生物の成長および貴金属の生産に適した培地は、1〜10重量％の硝酸を含む栄養培地である。栄養溶液に含めることができるビタミンには、ピリドキシン、ピリドキサミン-HCl、リボフラビン、チアミン、ナイアシン、パントテン酸、p-アミノ安息香酸、葉酸、およびビオチンが含まれます。鉄、銅、モリブデン、亜鉛などの微量元素も栄養液に含まれています。堆積有機物に存在するバイオマスと有機物も栄養素として機能します。
微生物増殖のために十分な突然変異微生物を維持するために、必要に応じて栄養素を消化に加えることができる。微生物の増殖は、プレートカウント、連続希釈、ポアプレート、スプレッドプレート、直接顕微鏡カウントなどの従来の直接法で測定できます。微生物の増殖は、濁度や代謝活性などの間接的な方法でも測定できます。
金属およびバイオ燃料の共同生産。堆積有機物と、貴金属および卑金属を含む化石燃料を使用すると、金属とガス状および液体の石油と金属の両方が、変異微生物によって遊離および生成されます。バイオ処理後、石油製品は従来の石油プロセスによって回収および精製され、貴金属および卑金属は電解採取および/またはシアン化などの従来の貴金属選鉱プロセスによって回収されます。一実施形態では、変異微生物は、金属鉱物鉱石と堆積有機物および/または化石燃料の混合物を処理するために使用される。この実施形態では、堆積有機物から放出される液体油生成物は、鉱業で使用される浮選または泡浮上プロセスと同様のプロセスにより、金属鉱物鉱石から放出される金属を捕捉し、浮遊させる。バイオエネルギーおよびバイオ燃料の生産に使用されるバイオ処理手順は、金属の遊離に使用されるバイオ処理および消化手順と同じであり、既知の産業バイオテクノロジー処理手順です。
電磁界、炭素アークおよび鉄アーク。他の実施形態において、鉱物鉱石、堆積有機物およびバイオマスの生物処理は、電磁場、電磁場および炭素アークならびに電磁場および鉄アークを備えたバイオリアクターで実施することができる。
火災アッセイおよびキュペレーションは、C.W。Ammen、Recovery and Refining of Precious Metals、second edition 1993、Chapter 12、pp 302-329に記載されています。
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