【夢てくの】ＣＯ２地下封じ込め／メタン回収→発電に利用
FujiSankei Business i. 2008/2/4
国連の気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）は昨年にまとめた第４次報告書で、２１世紀末の地球全体の平均気温が２０世紀末に比べ１・１～６・４度高くなると算出しました。環境省によると、日本の平均気温は最大で４・７度上昇する見通しです。現在でさえも温暖化に伴う熱波や洪水による被害が世界的に深刻化しているだけに、有効な手を打つことが喫緊の課題となります。その一環として実用化に向けた研究が進められているのが、温暖化ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）を地下に封じ込める技術です。
日本政府は昨年６月に行われた独ハイリゲンダムサミットで、「美しい星５０」という地球温暖化防止戦略を提唱した。中身は短期・中期・長期の３本柱によって構成されており、長期的な課題が革新的な技術開発によるＣＯ２排出量の大幅削減。その中の１つのテーマが、石炭火力発電からの排出量をゼロにすることだ。
石炭は石油や天然ガスの価格が高騰する中、比較的安価で供給不安が少ないという点が世界的に再評価されている。だが、燃焼時には多くのＣＯ２を発生する。使用されるエネルギーごとのＣＯ２発生量をみると、日本の場合は４割近くを占める。これを大幅に削減させるのがＣＯ２を分離、回収して地中に埋める「ＣＣＳ」技術。本格的な実用化に向けて国内外で検証が進められている。
≪“一石二鳥”の技術≫
ＣＣＳには、粒子間のすき間が大きい砂岩などで構成される帯水層へ圧入する方法や、石油・ガス層へ圧入し石油・天然ガスの回収を促進しながらＣＯ２を貯留する手法がある。
関西電力の子会社である環境総合テクノスが、経済産業省の補助事業者となって２００２～０７年度にかけ取り組んだのが、ＣＯ２を地中の炭層へ注入し、都市ガスの主成分であるメタンの回収を促進するとともにＣＯ２を吸着貯留する技術。回収されたメタンは発電所などで利用されるため、まさに“一石二鳥”のプロジェクトだ。
石炭には縦と横に、「クリート」という１ミリ未満の幅のたくさんの亀裂が入っている。クリートに囲まれるような形で無数に存在するのが、ミクロン（１０００分の１ミリ）単位の小部屋。人間にたとえると亀裂部が動脈や静脈で、小部屋が毛細血管のようなもの。その小部屋の表面にはメタンが付着しているが、ＣＯ２の方が吸着能力が高い。このため、ＣＯ２が送り込まれるとメタンを追い出すという置換現象が発生する。こうした現象を活用したのが、今回のプロジェクトだ。
石炭層は一般的に約１２００メートルの深さにあり、ＣＯ２の固定可能量は約１０億トンといわれる。これは日本のエネルギー源別の年間ＣＯ２排出量（石油と石炭、天然ガスの合計）を８割程度カバーする量だ。
実験を進めるに当たっては、どこの炭田が最も適しているのか検討していった。候補地の１つが九州の炭田。しかし九州は地温が高いため小部屋の表面積が広がり、ＣＯ２の吸着力が弱いことが文献調査で分かった。この結果、九州に比べ地温が低い夕張市に白羽の矢が立ったわけだ。
今回の実験では深さ約９３０メートルの穴を開け、市販の液化ＣＯ２を注入した。本来であれば、液体でもガス体でもない超臨界の状態で注入することが最も効率的。だが、地下水の存在という計算外の事態が判明したため、炭層付近の地温は予想以上に低く、結果として液状で浸透していった。
≪コスト抑制が課題≫
プロジェクトで確認されたのが、ＣＯ２を注入する際に合わせて窒素も入れると石炭層の膨張を抑え、注入量が増える点。ＣＯ２だけだと１日当たり約３トンだったが、窒素と同時だと固定量は２倍強に増えた。また、メタンの回収量も約９倍になったという。
環境総合テクノスの名子雅夫・ＣＯ２炭層固定化プロジェクト室室長は「メタンをうまく活用することでコントロールできるという点を把握できた意義は大きい」と語る。
帯水層への注入はメタンの回収といった“見返り”がないのに対し、環境総合テクノスの実験は、エネルギー情勢が厳しさを増すのに伴ってメタン価格が上昇していった場合、事業性も見込める。今回の実質的な削減コストは、１トン当たり６５００円。このうち約半分に当たるＣＯ２の分離回収コストをいかに抑制できるかが、事業化に向けてのカギとなる。
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【用語解説】ＣＣＳ
「Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ＝ＣＯ２の回収・貯留」の頭文字。工場や発電所など大規模排出源から分離回収したＣＯ２を、地層に貯留する技術。Ｇ８などの国際会議でも、ＣＣＳの推進が頻繁に議論されており、欧米諸国や産油国を中心に具体的なプロジェクトが進行している。
