バイオマイニング：未利用資源から重要鉱物を回収する生物利用技術 ～特許・論文・研究資金・スタートアップから読み解く技術トレンド～

アスタミューゼ株式会社（本社:東京都千代田区、代表取締役社長 永井歩）は、バイオマイニングに関する技術領域において、弊社の所有するイノベーションデータベース（論文・特許・スタートアップ・グラントなどのイノベーション・研究開発情報）を網羅的に分析し、動向をレポートとしてまとめました。

近年、脱炭素化や電動化、AIやデータセンターの拡大を背景に、銅、リチウム、ニッケル、コバルト、レアアースなどの重要鉱物の需要が拡大しており、その安定的な確保が世界的な課題となっています。国際エネルギー機関（IEA）は2026年、現在公表されている鉱山開発プロジェクトを織り込んでも、2035年には銅の供給が需要を約25％下回ると予測しています（注1）。

注1： IEA, “Global Critical Minerals Outlook 2026 – Executive summary,” 2026.

<https://www.iea.org/reports/global-critical-minerals-outlook-2026/executive-summary>

こうした需要増に対応するには供給の拡大が必要ですが、新規鉱山の開発には長い期間を要するうえ、既存鉱山では鉱石品位の低下も進んでいます。鉱石中の金属含有率が低くなるほど、同じ量の金属を得るためにより多くの鉱石を採掘し、処理する必要があり、エネルギーや薬剤の使用量、コスト、環境負荷も増加します。そのため、重要鉱物の供給力を高めるには、新たな鉱山を開発するだけでなく、これまで資源として十分に利用されてこなかったものを新たな供給源として活用することが重要になります。低品位鉱や尾鉱、鉱山廃棄物、使用済み製品などから有価金属を回収できれば、利用可能な資源の範囲そのものを広げることができます。

そこで注目されているのが、微生物や微生物由来の物質を利用して、鉱石や廃棄物から金属を回収する「バイオマイニング（biomining）」です。バイオマイニングの対象には、低品位鉱（有用な金属や鉱物の含有量が少ない鉱石）や鉱山尾鉱（鉱石から有価部分を選鉱したあとに残る残渣）のほか、鉱山廃水、電子廃棄物、使用済みリチウムイオン電池、廃触媒、赤泥、焼却灰などがあります。金属をふくみながら、品位や組成、処理コストなどの問題から利用されてこなかった原料を、新たな金属供給源へ変える技術として期待されています。

微生物の培養、曝気（水や排水などの液体に空気を送り込み、酸素を供給する処理）、温度やpHの調整には、一定のエネルギーや薬剤が必要です。一方、高温で鉱石を溶かす乾式製錬と比べると、バイオマイニングは比較的温和な条件で処理できます。このため、対象原料と工程の組み合わせによっては、従来法では採算の合わなかった低品位鉱や廃棄物から、エネルギーや薬剤の投入量を抑えて金属を回収できる可能性があります。

バイオマイニングは単一の技術ではありません。鉱石や廃棄物から金属を回収する工程のうち、どの段階に生物機能を組み込むかによって、次のように整理できます。

1. 鉱物の選別工程：バイオフロテーション（Bioflotation）
   微生物の細胞表面の特性（疎水性や親水性）や代謝産物を利用し、従来の浮遊選鉱（フロテーション）における鉱物の分離精度を向上させる技術
2. 金属の溶出工程：バイオリーチング（Bioleaching）
   微生物が生命活動の過程で生成・再生する酸や酸化剤、錯化剤を利用し、不溶性の鉱石や廃棄物にふくまれる目的金属を溶液中に溶かし出す（浸出する）技術
3. 難処理鉱石の前処理工程：バイオ酸化（Biooxidation）
   金を代表とする貴金属の回収において、目的金属を包み込んでいる硫化鉱物マトリクス（基質）を微生物によって選択的に酸化・分解し、後段の化学抽出（シアン浸出など）の効率を高める前処理技術
4. 液中からの金属回収工程：バイオソープション（Biosorption）、バイオ沈殿（Bioprecipitation）、生物電気化学系（Bioelectrochemical Systems：BES）
   溶液中に溶け出した金属イオンを、微生物の細胞や代謝産物、電気化学的な代謝プロセスを利用して濃縮、分離、回収する技術

本レポートでは、微生物や微生物由来分子を利用して金属を回収するバイオマイニングに焦点を当て、アスタミューゼ独自のデータベースから抽出したグラント、論文、特許、スタートアップ企業の情報をもとに、技術開発と市場形成の動向を分析しました。

アスタミューゼが保有する特許データベースから、要旨に「バイオマイニング」「バイオリーチング」「バイオフロテーション」などの技術用語をふくむ特許を検索したところ、2,072件が抽出されました。出願国・地域別の年次推移を図1にしめします。

出願国の割合に注目すると、中国からの出願は1,043件と、母集団の約半数を占めていました。中国では中南大学、清華大学、中国科学院過程工程研究所など、大学や公的研究機関による出願が多く、特定の企業ではなく複数の研究機関に分散しています。中国の件数は、鉱物処理や環境技術に関する幅広い研究基盤が国内出願へ結びついた結果と考えられます。

一方、企業による出願では、オーストラリアおよびアメリカのRio Tinto Group、アメリカのJetti Resources社とLocus Solutions社、ニュージーランドのMint Innovation社、ドイツのBASF社、イギリスのAnglo American社などが存在感をしめしていました。

また、日本からの出願は45件で、母集団の2.2％を占めています。出願人には、株式会社ガルデリア23件、JX金属22件、芝浦工業大学20件、住友金属鉱山17件、九州大学12件、IHI 10件と、非鉄製錬企業や大学が並びます。特徴は共同出願の多さで、芝浦工業大学とJX金属は金属結合ペプチドを、九州大学と住友金属鉱山は難処理鉱石の前処理と浸出を、それぞれ連名で出願しています。

以上のことから、出願構造は3つにわけられます。中国では大学や公的研究機関を中心に幅広く権利化され、欧米やオセアニアでは鉱山操業や金属回収プロセスを事業化する企業が集中的に権利化し、日本では非鉄製錬企業と大学の共同出願が中心になっています。なお、後述するスタートアップのうち、この母集団に出願があらわれるのはMint Innovation社、株式会社ガルデリア、Cemvita社、Brokkr Mineral Resources社、BiotaTec社、Allonnia社の6社にとどまり、大半は1件もあらわれません。バイオマイニング関連の特許は鉱山操業企業や大学、公的研究機関が中心に押さえており、新興企業の多くは権利化以外の手段で参入していることがうかがえます（注2）。

注2：特許は公開まで原則18か月を要するため、近年設立された企業の出願は未反映の可能性があります。

次に、文献にふくまれるキーワードの年次推移から、近年進展がみられる技術要素を特定する「未来推定」分析を実施しました。これは、キーワードの変遷を追うことで、すでにブームが去った技術や今後注目されると予測される技術を定量的に評価し、各技術要素の成熟度（黎明・萌芽・成長・実装）を予測する分析手法です。

図2に、2015年以降に出願されたバイオマイニング関連特許のキーワードの年次推移をしめします。

なお、キーワードごとの成長率（growth）は、2015年以降の文献中における出現回数と、2021年以降の文献中における出現回数の比で定義され、値が1に近いキーワードほど直近での出現頻度が高いといえます。近年増加傾向にあるキーワードを分析すると、技術の深化と応用の広がりが鮮明に見てとれます。

近年の特許では、「pre-leaching」「biolixiviant」「iron-sequestering」「lanmodulin」など、金属回収工程へ組み込む生物機能に関連したキーワードの出現頻度が増し、権利化が進んでいることがわかります。具体的には、浸出前処理剤、微生物が生産する浸出剤、複数の機能を分担する微生物群、希土類結合タンパク質などが該当します。菌株の培養条件だけでなく、生物機能を組成物や回収材料、処理工程として保護し、既存の鉱物処理工程へ導入できる技術単位として押さえる動きが表れています。

（以降、バイオマイニングに関する特許の代表事例、論文、グラント、およびスタートアップ企業の分析と事例紹介、それらをふまえた全体のまとめについては、弊社コーポレートサイトの該当ページでご確認ください）

著者：アスタミューゼ株式会社 中曽根 大輝 博士（理学）

アスタミューゼでは「バイオマイニング」に関する技術に限らず、様々な先端技術/先進領域における分析を日々おこない、さまざまな企業や投資家にご提供しております。

本レポートでは分析結果の一部を公表しました。分析にもちいるデータソースとしては、最新の政府動向から先端的な研究動向を掴むための各国の研究開発グラントデータをはじめ、最新のビジネスモデルを把握するためのスタートアップ/ベンチャーデータ、そういった最新トレンドを裏付けるための特許/論文データなどがあります。

それら分析結果にもとづき、さまざまな時間軸とプレイヤーの視点から俯瞰的・複合的に組合せて深掘った分析をすることで、R&D戦略、M&A戦略、事業戦略を構築するために必要な、精度の高い中長期の将来予測や、それが自社にもたらす機会と脅威をバックキャストで把握する事が可能です。

また、各領域/テーマ単位で、技術単位や課題/価値単位の分析だけではなく、企業レベルでのプレイヤー分析、さらに具体的かつ現場で活用しやすいアウトプットとしてイノベータとしてのキーパーソン/Key Opinion Leader（KOL）をグローバルで分析・探索することも可能です。ご興味、関心を持っていただいたかたは、お問い合わせ下さい。

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