成果報告書詳細
管理番号20110000000753
タイトル平成22年度成果報告書 国際連携クリーンコール技術開発プロジェクト クリーンコール技術に関する基盤的国際共同研究 地下高温域でのCO2の流動と化学反応による鉱物固定に関する研究  
公開日2011/6/23
報告書年度2010 - 2010
委託先名三菱マテリアルテクノ株式会 国立大学法人京都大学 地熱技術開発株式会社
プロジェクト番号P10017
部署名環境部
和文要約CO2削減に有効な手法の1つに、CO2回収貯留技術(CCS; Carbon Capture and Storage)があり、分離・回収されたCO2は地下深部へ貯留される計画となっている。地下に貯留されたCO2は、密度が小さく浮力が働き不安定であるが、CO2が地層との化学反応により炭酸塩鉱物として固定されれば、安全なCO2貯留が可能となる。そこで本研究では、地温勾配の高い我が国の特徴を活かし、高温域でCO2の鉱物化を加速させた新規のCO2貯留方法開発のため、貯留技術としての基礎的な現象解明と実用化に関わる基礎技術の開発を行った。本年度は、炭酸塩鉱物の沈殿が地層の透水性へ与える影響について評価するために、米国のLawrence Berkeley National Laboratory(LBNL)との共同研究により地下高温域へCO2水を注入した場合の流体組成変化についてシミュレーションを行うと共に、日本国内で各種実験や理論予測を行った。国内での実験としては、地層を模擬した岩石片を充填した高温高圧通水装置による通水実験や、天然の炭酸泉を利用したカラム通水実験を行い、方解石の沈殿によるシール層形成と、透水性の直線的な減少を確認した。さらに、秋田県雄勝実験場においてCO2濃度測定手法及び方解石沈殿速度測定法検討のための原位置実験を実施し、地化学サンプラーによる雄勝実験場OGC-2孔の流体採取と、流体中のCO2濃度測定に成功した。理論予測としては、既存の室内実験の結果と雄勝実験場の水試料や岩石試料の分析結果を反映させたCO2水-岩石反応予測のシミュレーションを行い、100~200℃の範囲で、温度が高いほど、また玄武岩>安山岩>花崗閃緑岩(雄勝岩石)の順で、方解石沈殿量が多く、その沈殿開始時期も早いことが判明した。さらに、実用化スケールでのシール層形成シミュレーションを行った結果、CaとCO2を含む流体をOGC-2孔へ注入する事により、裸孔区間の孔井近傍に発達した岩盤亀裂内に10日程度でCO2を方解石として固定出来る可能性が示された。これらの各種実験と理論予測の結果をもとに、実証実験のための予備的概念設計を行った。
英文要約International Joint Project of Clean Coal technology; A basic study of behavior of CO2 fluid and carbonate mineralization at hydrothermal conditions (FY2010) Final Report.
The chemical reaction rates between carbonated water and rocks at high temperature are usually faster than those at room temperature. Our group has been working on a technology, “Georeactor”; CO2 sequestration into hydrothermal areas and carbonate mineralization. The obtained results show that most of CO2 injected into hydrothermal condition can be fixed as carbonate such as calcite within few days. This research mainly studied as follows; (1) two types of flow experiments were done using Ogachi granodirite at 180℃ and glass beads at ~40℃ and showed that flow rates of carbonated saturated fluids decreased linearly with time due to carbonate precipitation, (2) a new geochemical sonde was tested for analyzing accurate CO2 concentrations of fluid at 950m depth in Ogachi well OGC-2 and for determining calcite precipitation rates at the site, (3) theoretical calculation using an improved geochemical code showed that reaction rates and amount of calcite precipitated by interaction with rocks increased with the following order, basalt, andesite and granite, (4) reservoir simulations of injection of carbonated fluid with high (3%) and low (0.2%) CO2 concentrations at 200℃ demonstrated that calcite was deposited around the injection well and far from it, respectively, and (5) a pilot plant test of CO2 sequestration was preliminary designed. Our research partner, Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), examined a theoretical consideration of rock-CO2 interaction of our previous studies done at Ogachi and the theoretical data can be almost fitted to the observed one.
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