資源エネルギー・環境問題とガスハイドレート

最近話題のメタンハイドレートって何ですか?

メタンハイドレートは,天然ガスの主成分であるメタンと水からできたハイドレート(ハイドレートについてはこちらを御覧下さい)です。見た目は氷のように見えますが,大気中に出すとメタンハイドレートが分解してメタンが出てきますので,火をつけると火がつきます(右図)。よって,「燃える氷」とも称されることはありますが,厳密には氷ではありません。メタンハイドレートは、メタンと水からできていますので、研究室内で人工的に作ることは可能ですが、このメタンハイドレートは自然界に多く存在しているのです。
このメタンを主成分とする天然ガスハイドレートは,世界各地の永久凍土中,あるいは海底岩盤下にあることが知られています。日本近海でも四国沖から遠州灘にかけてある南海トラフにかなり大規模に天然ガスハイドレートが存在することが知られています。その量は,いまだ正確に推算されておりませんが,今の日本の天然ガス消費量の100年分は存在しているようです。この天然ガスハイドレートから,天然ガスを採掘することが出来れば,新しいエネルギー源となるため,石油資源の乏しい日本をはじめ、世界中の数多くの研究者が精力的に研究しています。
天然ガスハイドレートからの天然ガス採掘手法としては,減圧法(圧力をさげる),熱刺激法(温度を上げる),阻害剤注入法(ハイドレートの安定性を変化させる)など様々な方法が研究されてきておりますが,
我々は,この天然ガスハイドレートを採掘する手段として,次の項目に書いてある

  • 天然ガス生産と二酸化炭素貯蔵の同時進行をめざす複合技術

  • を提案してきました。

     

    気体包接化合物(gas hydrate)をどういうことに利用するのですか?

    地球温暖化問題に関連して、気体包接化合物を利用した二酸化炭素の深海底貯蔵、凍土地帯の天然ガス包接化合物からの放出防止技術、またエネルギー資源問題と環境問題とをリンクさせる立場から、深海底地中の天然ガスハイドレートからの天然ガス生産と二酸化炭素貯蔵の同時進行をめざす複合技術(右図)を提案してきました。 つまり,エネルギーとなる天然ガスを採掘するために,地球温暖化問題の原因物質とされている二酸化炭素(化石燃料を燃やして出来た!!)を使うという一石二鳥のプロセスなのです。1000 m程度の海底環境では,二酸化炭素がメタンよりハイドレートになりやすいことから,研究室レベルでは実現が可能であることを我々は明らかにしました。
    その他に、水素や天然ガスなどのガス貯蔵・輸送技術,エネルギー貯蔵媒体としての利用,光反応場としての利用や海水淡水化技術など数多くの応用技術が期待され,研究が進められています。これらの技術開発にとって重要であり必要不可欠な、純粋および混合ガスハイドレートの高圧力下における熱力学的な安定性・反応特性などの基礎情報を明らかにしてきました。さらに、分子レベルでの混合気体包接化合物の構造解析と分光学的手法による水素結合のエネルギー状態の解明、気体包接化合物結晶の成長機構に関する研究を手掛けています。


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