tag:mhy.cmpcmp.net,2007://3 2006-07-26T17:01:38Z エネルギー供給、地球温暖化などの問題について、天然ガスに対する期待が高まっています。メタンハイドレートと呼ばれるメタンガスと水分子が結合してできた氷状の固体物質は、その体積の約200倍ものメタンガスを結晶中に貯蔵しています。近年、注目が集まるメタンハイドレートに関してわかりやすく解説します。 Movable Type 3.2-ja-2 tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.12 2006-07-04T10:11:07Z 2006-07-26T17:01:38Z

化石燃料の資源量には限りがあり、非化石エネルギーである水力、地熱、太陽光、風力、波力など半永久的に使用することができる再生可能なエネルギー利用のための技術開発が必要となります。

gattyaman エネルギー使用量は増加してきています。このようなエネルギーは電力エネルギーが多いわけですが、この電力エネルギーは発電によってまかなわれています。 発電するための燃料など、使用されるエネルギーのもとになる自然から直接得られるエネルギー（一次エネルギー）の供給は石油、石炭、天然ガス、原子力、水力、地熱、太陽エネルギーなどによります。 石油ショック後、化石燃料に替わるエネルギーに関する技術開発が進歩してきましたが、まだ十分なエネルギー供給ができず、供給コストも採算が合わないために、多くの割合を化石燃料に依存しています。 石油、天然ガス、石炭などは地中から採取されるもので、地上や海中に生育していた動植物が長い年月をかけて地下に堆積し、様々な作用により炭化し、化石となったものであるために、化石燃料の資源量には限りがあります。 安定してエネルギーを供給し続けるためにも、現在利用しているエネルギー資源に変わるエネルギー開発や、非化石エネルギーである水力、地熱、太陽光、風力、波力など半永久的に使用することができる再生可能なエネルギー利用のための技術開発も必要となります。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.11 2006-07-04T10:10:26Z 2006-07-26T17:03:06Z

メタンハイドレートは、エネルギー問題の解決のために注目されています。

gattyaman 二酸化炭素の温室効果による地球温暖化は大きな問題となっています。地球温暖化を防止するには二酸化炭素の総量を抑える必要があります。 このために、原子力や太陽エネルギー、地熱エネルギー、風力エネルギー、海洋エネルギーなどを化石燃料の代替エネルギーとして利用する方法や、エネルギー供給装置のエネルギー効率を高める省エネルギーによる努力が必要となります。 エネルギー生産量を減少させずに二酸化炭素の排出を抑制する最も柔軟な方法として石炭・石油エネルギーを天然ガスに転換することがあります。天然ガスは主成分がメタンであるために水素／炭素比が大きいために、単位エネルギー当たりの二酸化炭素排出量は石炭や石油に比べると少なくなります。 つまり消費するエネルギーを石炭・石油から天然ガスに移行するだけで、二酸化炭素の排出量を抑制することができます。例えば天然ガスを自動車の燃料として使用した場合、ガソリン車に比べ、二酸化炭素の排出量を約30％低減することができます。 しかし、天然ガスを利用する場合には輸送にあたり、パイプライン（2000km以下）や液化天然ガスタンカー（それ以上）を使うことになります。建設コストや輸送コストが高くつく問題があります。天然ガスを利用するには需要地に近いほうがコスト的に有利になります。 このような状況をふまえ、エネルギー問題の解決のために注目されているのが、21世紀の最も有望な天然ガス資源であるメタンハイドレートです。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.10 2006-07-04T10:09:34Z 2006-07-26T17:04:15Z

メタンハイドレートが石油代替エネルギー資源として利用されるようになれば、資源や環境が直面する危機を大きく軽減することができると期待されます。

gattyaman メタンハイドレートは大きな役割を果たすと考えられます。地層中に固体状態で貯留されているメタンハイドレート資源は次のような特性を持っています。 ・埋蔵量が莫大 永久凍土域と海底堆積物中に含まれるガスハイドレートを合わせると、2000兆立方メートル程度の原始埋蔵量があると見積もる説があります。 ・表層近くに分布 ガスハイドレートは石油や天然ガス鉱床の賦存深度よりも浅い場所（地表、海底から数100mの堆積物中）に含まれていて、技術的に十分開発できる深度です。 ・クリーンエネルギー 同じエネルギーを得るために必要なメタン量は石油、石炭よりも少なく、エネルギー単位当たりの二酸化炭素放出量は減少します。全体としての温室効果は石油の場合に比べて約2/3になります。 ・世界に幅広く分布 永久凍土域と有機物の多い大陸棚〜斜面堆積物中に広く分布しています。つまり世界中に広がっています。 このような特徴を持つメタンハイドレートが石油代替エネルギー資源として利用されるようになれば、資源や環境が直面する危機を大きく軽減することができると期待されます。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.9 2006-07-04T07:47:20Z 2006-07-26T17:05:29Z

メタンハイドレートによる天然ガス資源量は在来型天然ガス枯渇時代の次世代を担えるだけの膨大な量にのぼると見積もられます。

gattyaman 資源量に関して、地質調査所の佐藤幹夫氏らによれば、メタンハイドレートに含まれる天然ガスを全てメタンと見なしてその総量を「メタン量（amount of methane）」と呼び、その内資源となりうるものを「資源量（resources）」とし、資源の総量を「原始資源量（resources in places）」、長期的に見て技術的・経済的にとりだせる資源の総量を「究極可採資源量（ultimate recoverable resources）」と分類しています。また資源量のうち調査・解析，測定等をもとに確定された量を埋蔵量とよび区別しています。 世界中のメタンハイドレート中のメタン量は、米国地質調査所のクベンボルデン氏によれば約2京立方メートルと推定しています。佐藤氏らは、このメタン量のうち「原始資源量」を約2％，404兆立方メートルと見積もっています。この量は佐藤氏らの算定による在来型天然ガスの「原始資源量」約328兆立方メートル（累計生産量を除くと278兆立方メートル）とほぼ等しい量といえます。 メタンハイドレートの分布に関して、現在までに得られたデータを基に全世界の分布個所が把握されています。 メタンハイドレートによる天然ガス資源量は在来型天然ガス枯渇時代の次世代を担えるだけの膨大な量にのぼることは間違いないと考えられる。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.8 2006-07-04T07:46:21Z 2006-07-26T17:05:58Z

日本列島はメタンハイドレートについては恵まれた地形であるといえます。

gattyaman メタンハイドレートは特に資源のない日本にとっては非常に価値があります。メタンハイドレートは一般に海溝に向かう陸棚斜面に発達しているために、日本列島はメタンハイドレートについては恵まれた地形であるといえます。 日本が主張する排他的経済水域（いわゆる200海里経済水域）における主なメタンハイドレート分布地域は、200海里経済水域内にあり、この点からも日本に有利な海洋地下資源になります。 なかでも四国、紀伊半島沖合いわゆる南海トラフ、北海道奥尻島海域においては、実際にメタンハイドレートも採取されています。 日本海域全体の資源量についても種々の見方があるようですが、専門家の意見を総合するとメタンガス量にて約７兆立方メートルはあると見られています。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.7 2006-07-04T02:03:26Z 2006-07-26T17:07:21Z

ガスハイドレート・メタンハイドレートの分布や資源量を調べるためには、地震探査法を用います。

gattyaman 地震探査法です。 地震探査は地上から圧縮空気の弾性波を送り、地下からの反射波を利用する反射法と屈折波を利用する屈折法がありますが、反射法の方が分解能が優れているために、資源探査には主に反射法が採用されます。 実際の地震探査には複雑な数値計算が必要になりますが、基本となる原理は簡単です。地表から地震波を発射し、地中から跳ね返ってくる反射波を分析して深部の様子を調べます。地下では地層の境界面など、岩石の物性値が変化するところで反射が起こるので、反射波が返ってくるまでの時間から、対応する深度で岩石が変化していることを知ることが出来ます。 一般的に、発振は海の場合は圧縮空気を放出して弾性波を発生させるエアガンで、陸上においてはバイブロサイズといわれる機械や火薬などを利用して小規模の人工地震を起こします。弾性波の受振はジオホンと呼ばれる小型地震計の一種を利用して行われます。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.6 2006-07-04T01:56:24Z 2006-07-26T17:08:58Z

メタンハイドレートの分布に関して、間接的にBSRに頼らなければならない場合があります。

gattyaman この反射面は海底面とほぼ平衡に現れるために、海底疑似反射面（Bottom Simulating Reflector）と呼ばれ、海底ガスハイドレート発見の重要な手がかりとされていました。 しかし、BSR自体の存在はかなり古くからわかっていましたが、メタンハイドレートとの関係が理解されていたわけでありませんでした。 その後、深海掘削の成果とコロンビア大学ラモンド・ドハーティー地質観測所グループの研究により、1977年頃までにBSRがメタンハイドレート安定領域の基部に対応するというモデルが受け入れられるようになりました。このBSRは、層理面と斜交する、水深が深くなるとともに、海底からの深度が深くなる、フリーガスのトラップを形成している可能性が高い、といった特徴を持つことも示されていました。 メタンハイドレートの分布に関して、間接的にBSRに頼らなければならない海域においては、BSRの存在する地点において掘削を実施することが重要となります。そこで従来危険性ありということで実施されなかったガスハイドレート層を掘り抜く実験が必要であることが提案され、実施されたのが1995年11月米国東部海岸沖における深海掘削計画の第164節（ODP Leg 164）航海による実験です。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.5 2006-07-04T01:54:42Z 2006-07-26T17:11:07Z

海底における資源探査を目的として開始された国際深海掘削計画は米国国立科学財団が中心となって先進各国に参加を呼びかけた国際共同プログラムです。

gattyaman 国際深海掘削計画（Ocean Drilling Program）は米国国立科学財団（NSF）が中心となって先進各国に参加を呼びかけ、それぞれの国の代表機関との間に覚書を締結して実施している国際共同プログラムです。 参加国は、1993年4月現在で、米国、日本、英国、ドイツ、フランス、ロシア、カナダ、オーストラリヤ連合および欧州12カ国共同体（ベルギー、デンマーク、フィンランド、アイスランド、イタリア、ギリシヤ、オランダ、ノルウェー、スペイン、スウェーデン、スイス、トルコ）の各国もしくは連合体がメンバーとなっています。 ODPは，1968年夏にスタートした深海掘削計画（DSDP）および1975年にスタートした国際深海掘削計画（IPOD）を引き継ぐ形で進められていて、掘削点（サイト）および掘削航海（レグ，Leg）も，DSDP時代からの通し番号によって表されています。日本周辺でも南海トラフ、日本海、三陸沖などでの掘削により、貴重な資料が得られています。 掘削船もDSDPやIPOD時代はグローマー・チャレンジャー号（排水量１万トン）が使用されていましたが、ODPでは、掘削能力、施設が大幅に改善されたジョイデス・レゾリューション号（排水量約２万トン）が使用されています。 ジョイデス・レゾリューション号は、世界中のほとんどあらゆる国での掘削を可能とする船ですが、掘削はライザー（泥水循環を行うためのパイプ）を使用しない方式であるために、石油や天然ガスの噴出には無防備状態です。このためODPでは、基本的に石油や天然ガスの存在が予想される地点では、環境破壊や事故の発生を防ぐために掘削は行わないことになっています。 しかし、ガイドラインの変更により、深海掘削計画の第164節（ODP Leg 164）航海にて実験が行われました。この結果、次のことが確認されました。 　・米国東海岸から300km、大西洋上のブレーク海嶺はいずれも水深約2000mに海底があり、その海底下からメタンハイドレート層（200〜450m）を突き抜けた地底レベルの700m〜750mまで掘削がされたが、心配されたガスの暴噴はなかった。 　・メタンハイドレート層の下層に多量のフリーガス（メタンガス）の存在が確認された。またフリーガス層の厚さおよび量ともハイドレート層と同等であることも判った。これらを総合してメタンハイドレート資源量を見積もる手がかりが得られた。またフリーガス上部のメタンハイドレートは、石油や天然ガスの貯留槽におけるキャップロックの役割を果たしていることも推定された。 　・既にその存在が確認されながらもガスハイドレートのどの部分に対応するのか不明だったBSRの位置が、メタンハイドレートとフリーガスの境界面に相当することが確認された。 　・メタンハイドレートは、海底からの深層約700〜450mの堆積物中に分布しているが、特にメタンハイドレート分布の上限と下限によく連続する塊状〜層状のハイドレート帯が発達していないことが判った。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.4 2006-07-03T14:54:40Z 2006-07-26T17:11:43Z

メタンハイドレートは、メタンがこの水分子の籠型のマクロ分子構造内に取り込まれてできた氷状の固体物質です。

gattyaman メタンハイドレートは、メタンがこの水分子の籠型のマクロ分子構造内に取り込まれてできた氷状の固体物質です。 少し詳しく述べると、水分子はその内部に5〜6Å（1億分の1cm）の空隙を持った立体網状（包接格子）構造をしていて、メタンハイドレートはこの包接格子の中にメタンが捕捉（包接）された化合物になります。5〜6Åという大きさは結晶にとっては非常に大きな隙間で、結晶内部にこの様な空隙があると、結晶の安定性に不都合なことであり、この隙間を埋めるためにガス分子が必要になります。一般に、この様な構造をした化合物を包接化合物と呼びます。 包接化合物には包接されている分子が包接格子の外へ出て行くと格子が壊れてしまうものと、包接格子だけで安定して存在するものがあります。前者の代表はガスハイドレートで、ガス分子がメタンの場合をメタンハイドレートといいます。後者の代表は脱臭剤などとして利用されている沸石鉱物（ゼオライト）があります。 ガスハイドレートは鉱物の一種であり、一定の結晶構造をとります。立体網状構造の大きさと水分子の配列状態は、包接されるガス分子の大きさによって異なります。二酸化炭素、メタン、酸素、窒素など、分子の大きさが5.2Åより小さな場合は単位胞のサイズが12Åの構造�T型をつくり、分子の大きさが5.9〜6.9Åの場合には単位胞サイズが17Åの構造�U型をつくります。（このガスハイドレートの構造は実験的に決められたもので、天然では必ずしも一様ではありません。） 構造�T型の単位胞は2個の五角十二面体（空隙の大きさが7.88Å）と6個の変形十四面体（空隙の大きさが8.6Å）からなっています。これは、8個のガス分子を46個の水分子が取り囲むことを表し、水和数（ガス分子1個に対する水分子の数）は5.75と計算されます。 これから計算されるメタンハイドレート中のメタンガス含有量は水1kgに対してメタンガス9.66molになります。これは1リットルの水に216リットルのメタンガスが取り込まれていることを意味します。実際は空隙がすべてガス分子で満たされているわけでなく、充足率は70〜80％程度であることが多いです。それでも含有ガス量は水1リットル当たり150リットルほどになります。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.3 2006-07-03T14:54:10Z 2006-07-26T17:12:13Z

ガスハイドレートの最大の特徴は、ガスを固体状態で大量に貯留できることです。

gattyaman ガスを固体状態で大量に貯留できることです。構造�T型のメタンハイドレートの場合、それ自身の約200倍の体積のメタンガスを固定します。一方、その時に共存するメタンガス量は水の体積の2〜5倍程度です。つまり、ガスハイドレート化することにより、溶存できる最大限のメタン量の40〜100倍のメタンを含有することができるようになります。 メタンを液化すればクラスレートよりも70倍近く貯蔵可能になりますが、温度をマイナス80℃以下にして圧力を40気圧以上にしなければいけません。メタンハイドレートは、これよりも穏やかな条件（0℃、30気圧など）でつくることができます。ここに液化に比べたメリットがあります。 地球の表層付近には、深海底、永久凍土地帯、大陸氷床などメタンハイドレートが安定に存在できる場所がたくさんあり、それらの場所は、地球上におけるメタンガスの膨大な貯留層となっています。 またガスハイドレートは温度や圧力の変化に敏感であり、温度や圧力のわずかな変化にすばやく反応し、分解したり凍結したりします。ガスハイドレートは安定に存在できる温度、圧力条件から外れるとすぐに分解が始まります。この圧力・温度に敏感な性質に注目すると、ガスハイドレートが存在する地層の温度計、圧力計として使うこともできます。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.2 2006-07-03T14:53:29Z 2006-07-26T17:12:57Z

メタンハイドレートが形成させるためには、メタンガスが水に溶けて飽和する状態以上に存在していて、さらに一定の温度・圧力条件を満たしていて、結晶化できる場所が必要となります。

gattyaman メタンハイドレートが形成させるためには、メタンガスが水に溶けて飽和する状態以上に存在していて、さらに一定の温度・圧力条件を満たしていて、結晶化できる場所が必要となります。 一般にガスハイドレートは低温、高圧ほど形成されやすくなります。またガスハイドレートの安定条件は他のガスの混在や、水の塩分濃度、堆積物中の孔隙の大きさなどに影響されます。 0℃で構造�T型のメタンハイドレートをつくるために必要な最小の圧力は26気圧になります。つまりメタンと水を密封容器に閉じ込め、0℃で26気圧以上に加圧すると、メタンハイドレートが生成されます。]]> tag:mhy.cmpcmp.net,2006://3.1 2006-07-03T11:00:35Z 2006-07-04T09:40:51Z

近年、海底下の地層中に封じ込められたメタンハイドレートに注目が集まっています。メタンハイドレートについて、どのようなものか、その分布、探査・掘削、環境問題との関係についてまとめました。

gattyaman 天然ガスは化石燃料の中でも抜群のクリーン性と実用性、経済性を兼ね備えているために、大都市近辺のエネルギー源として重宝されてきました。また地球温暖化問題対しても優れた特性を持っていることも注目すべき点です。 当面の天然ガスの供給量には問題ないと考えられますが、当然ながら天然ガスの資源量には限りがあり、長期的に見ると、現在利用している天然ガスを補完、代替する燃料が必要になってきます。 近年、海底下の地層中に封じ込められたメタンハイドレートに注目が集まっています。メタンハイドレートは、メタンなどの天然ガスが水と結合して水和物となってできた、固体の結晶のことをいいます。メタンハイドレートが注目される理由を挙げると次のようなものがあります。 ・メタンハイドレートの資源量が、現在利用している天然ガスの原始資源量に匹敵する量（221兆〜1650兆立方メートル）が見込まれていること。 ・メタンハイドレートの分布が世界各地に広く存在すること。特に日本において、日本の近海200海里内にも多量のメタンハイドレートが存在するために、貴重な国産エネルギーとして期待されること。 ・メタンハイドレートの下層でＢＳＲが存在する場合には、通常のメタンガス（フリーガス）の存在が確認され、その量はメタンハイドレートとほぼ同量程度と見込まれること。 このサイトは21世紀の有望な天然ガス資源として考えられるメタンハイドレートについて、メタンハイドレートとはどのようなものか、その分布、探査・掘削、環境問題との関係についてまとめました。]]>