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お知らせ

2009/04/01

「メタンハイドレート研究センター」を設立
-メタンハイドレート資源開発の実現に向けて-

ポイント

  • エネルギー源の低炭素化の実現に貢献するメタンハイドレート資源について、商業生産のための技術開発を行う「メタンハイドレート研究センター」を設立
  • 国内外の企業、大学などと連携して、これまで培った物性・分解特性評価手法、メタンハイドレート輸送・貯蔵プロセスなどに関する技術の移転、人材育成、共同研究を進める
  • わが国のエネルギー供給の多様化とその長期的な安定供給確保のために貢献する

概要

 独立行政法人 産業技術総合研究所【理事長 野間口 有】(以下「産総研」という)は、メタンハイドレート資源から天然ガスを商業生産するために必要な技術の研究開発を進めるため、メタンハイドレート研究センター【研究センター長 成田 英夫】(以下「本研究センター」という)を平成21年4月1日に設立しました。

 メタンハイドレートは、メタンと水からなる包接水和物であり、その体積の約160倍のメタンガスを含むことから、新たな天然ガス資源として期待されています。メタンハイドレート資源は、世界の大陸縁辺部の海底下や永久凍土層の下に、高圧・低温条件下に存在しています。わが国の排他的経済水域(EEZ)内においても、多量の存在が確認あるいは推定されており、その原始資源量はわが国の現在の天然ガス年間消費量の数十年分に相当するとされています。

 本研究センターは、このメタンハイドレート資源から安全で経済的に天然ガスを生産する技術の開発に取り組み、CO2排出量の少ないエネルギーの安定供給の確保と新たなエネルギー産業の創出に貢献することを目標としています。また、これにかかわる分野の研究者・技術者は絶対的に不足しており、開発した技術を遅滞なく商業化するためにも、企業の研究者・技術者などに対する技術移転や人材育成を進めていきます。このように、わが国のエネルギー供給の多様化とその長期的な安定供給確保に大きく貢献することを目指します。

人工メタンハイドレートの燃焼の写真
人工メタンハイドレートの燃焼

社会的背景

 現在、世界的な燃料低炭素化の潮流の中、天然ガスは石油や石炭に比べて燃焼時のCO2排出量の少ない化石燃料であるため、世界的に消費が増加しています。わが国においても、1970年代のいわゆる石油危機を契機に代替燃料として導入して以降直線的に消費が増加しています。2008年には約7千万トンの液化天然ガス(LNG)が輸入されており、その輸入額は4.6兆円を超えています。このような需給情勢の中、今年から液化天然ガス長期契約の更新時期を迎えるわが国にとっても、その長期的な安定供給確保のための取り組みは喫緊の課題です。

 世界各国では、将来の天然ガス需要増加への対応に向けて在来型ガス田の開発促進のみならず非在来型と呼ばれる天然ガス資源の開発が進んでいます(図1)。メタンハイドレートは、新たな非在来型天然ガス資源として期待されており、世界的にも、米国、インド、韓国、中国などにおいて、その商業生産に向けた国家プロジェクトが推進されています。

メタンハイドレート資源からの天然ガス生産の図
図1.メタンハイドレート資源からの天然ガス生産
(在来型天然ガス資源(左)との比較、水深等の数値は1例)
(写真提供:日本海洋掘削株式会社)

設立の経緯

 経済産業省では天然ガスの長期的な安定供給を確保するために、平成14年にわが国周辺海域に存在するメタンハイドレート資源について(図2)、商業生産のための技術整備を目標とした「メタンハイドレート開発促進事業」を開始しました。本事業の実施にあたって、産総研は、(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC)、(財)エンジニアリング振興協会(ENAA)と共にメタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム(MH21研究コンソーシアム)を設立し、それぞれ生産手法開発、資源量評価、環境影響評価の各研究開発分野を分担し、連携しながら取り組んできました(図3)。

日本周辺海域のBSR分布と東部南海トラフ海域の原始資源量の図
図2.日本周辺海域のBSR分布と東部南海トラフ海域の原始資源量

 なお、メタンハイドレート資源の開発については、「新・国家エネルギー戦略(2006.5)」において具体的取り組みとしているほか、「海洋基本計画(2008.3)」において、将来のエネルギー安全保障上重要かつ有望な国産エネルギーとなりうると位置付け、今後10年程度をめどとした商業化を目標に国が先導的役割を担うこととしています。

東部南海トラフのメタンハイドレート層から採取した天然試料と微小領域のX線CTスキャン像
図3.東部南海トラフのメタンハイドレート層から採取した天然試料(左)と微小領域のX線CTスキャン像(右)
緑:メタンハイドレート、赤:氷、青:メタンガス、灰色:砂

 本研究センターの前身であるメタンハイドレート研究ラボは、当初から経済産業省「メタンハイドレート開発促進事業」の実施者として携わり、これまでメタンハイドレート資源の存在する原位置条件での物性・分解特性試験技術の確立と天然試料の物性評価、生産シミュレーターの開発などを通じ、エネルギー効率の高い生産手法として減圧法を開発しました。減圧法は、MH21研究コンソーシアムが2008年3月にカナダ・マッケンジーデルタ地域において実施した陸上産出試験によって実証され、その結果を受け、経済産業省では、2009年度から7年計画で本事業の第2フェーズに進むこととしました。第2フェーズでは、予定されているわが国周辺海域での海洋産出試験などを通じ、生産性や回収率の向上や安定な生産性を維持するための研究開発を実施します。

研究センターの内容

 本研究センターは、総合的な実験設備を有する産総研北海道センターと外部機関との連携が容易なつくばセンター西事業所で研究開発を行います。

 取り組む研究課題は、メタンハイドレート資源からの天然ガス生産技術であり、最終的には、「安定かつ大量の天然ガス生産技術」、「信頼性の高い生産性・生産挙動予測技術」などの技術整備を行います。

 また、産業界、大学および海外など主要研究機関からなる「メタンハイドレート研究アライアンス」を組織し、企業の研究者・技術者などに対する技術移転と人材育成を行うと共に、データベースの構築と発信、国際集会の開催などによってメタンハイドレート研究分野の中核的拠点としての役割を果たしていきます。

● 具体的課題:

  1. 生産技術の開発

  2. (1)高度生産手法の開発(安定・大量生産の実現)
    (2)長期安全生産技術の開発 (生産に伴う地層挙動の長期的な評価)
    (3)生産性予測技術の開発(実用化レベルの生産シミュレーターの開発)

  3. 中核的役割の発揮

  4. (4)技術移転・人材育成等のための中核的活動

今後の予定

 2012年に実施予定のわが国周辺海域における海洋産出試験に向けた生産技術に関する研究開発を進めると共に、連携のための組織である「メタンハイドレート研究アライアンス」を設立して、企業・大学に対する人材育成、技術移転、全国の小中高校を対象とした出張講義、データベースの構築と公開などに取り組みます。

用語の説明

◆メタンハイドレート資源(Methane Hydrate Resources
メタンハイドレートは、水分子が水素結合により形成する籠(かご)状の格子の中にメタン分子を取り込んだ固体結晶である。比較的高圧、低温の条件で安定であるため、永久凍土帯および大陸縁辺部の水深 500~1,000m の海底面下に存在が認められており、分解すると天然ガスの主成分であるメタンが生成するため、新たな天然ガス資源として期待されている。日本周辺海域では南海トラフ、日本海、北海道周辺などにおいて存在が確認されている。経済産業省「メタンハイドレート開発促進事業」において、東部南海トラフ海域のメタンハイドレートの原始資源量は、約40TCF(約1.1兆m³)と見積もられている。 [参照元へ戻る]
◆天然ガス(Natural Gas
天然に地下から産出し地表条件では気体の物質の総称であるが、通常はメタンを主成分とする炭化水素からなる可燃性ガスを指す。石炭や石油と比較して、エネルギー原単位あたりのCO2排出量が6割~8割程度のために、世界的にクリーンエネルギーとして消費されている。多くは、発電用燃料、都市ガスとして消費されているほか、水素、メタノール、アンモニアなどの製造の原料にもなる。 [参照元へ戻る]
◆包接水和物(Clathrate Hydrate
水分子が作る籠(かご)状構造の空隙(くうげき)にいろいろな分子を取り込んだ固体結晶を包接化合物(クラスレート)という。取り込まれた気体がガスの場合をガスハイドレート、メタンであるものを特にメタンハイドレートという。メタンハイドレートは、結晶構造から理論的に計算すると、水1kgに対し216リットルのメタン分子が取り込まれている。 [参照元へ戻る]
◆原始資源量
ある地域内に存在する石油・天然ガス資源の理論的に見積もられる最大量を原始資源量という。実際に資源として採取できない量も含む全量である。 [参照元へ戻る]
◆液化天然ガス(Liquefied Natural Gas: LNG)
メタンを主成分とする天然ガスを、水分、硫黄化合物、二酸化炭素などの不純物を除去した後、超低温に冷却、液化したものを指す。天然ガスは約 -160 ℃で液化し、気体の約 600 分の 1 の体積となるため輸送・貯蔵に便利である。わが国で消費されている天然ガスの95%以上は、液化天然ガスとして海外より船舶輸送されている。 [参照元へ戻る]
◆非在来型天然ガス(Unconventional Natural Gas)
通常の商業生産が行われている油田・ガス田以外から生産され、従来の石油業界が保有する技術では採掘できない天然ガス。タイトサンドガス、炭層メタン、シェールガスおよびメタンハイドレートなどを含む。 [参照元へ戻る]
◆原位置条件(In-situ Condition
メタンハイドレート堆積(たいせき)物が存在する地層と同じ温度・圧力(孔隙(こうげき)内圧・土かぶり圧)条件をいう。天然試料や模擬試料を使う室内実験の試験条件として設定する。 [参照元へ戻る]
◆生産シミュレーター(Reservoir Simulator)
メタンハイドレート貯留層からのメタン生産量や生産挙動などを予測する数値解析シミュレーター。メタンハイドレート貯留層から天然ガスを生産する手法を開発するためには、室内実験とともに、フィールド・スケールでの長期の生産性を精度よく予測可能な数値シミュレーターが不可欠である。MH21研究コンソーシアムにおいて、産総研が企業、大学と連携して開発したメタンハイドレート資源開発専用のシミュレーター”MH21-HYDRES”は、世界各国のシミュレーターとの比較研究において、高い評価を得ている。[参照元へ戻る]
◆減圧法(Depressurization Method)
坑井内の水をくみ出すことによりメタンハイドレート貯留層を減圧し、メタンハイドレートを分解採収する生産手法。生産手法としては、ほかに加熱法などもあるが、加熱法は回収率は高いものの、メタンハイドレートを分解させるための所要エネルギーが過大になることが分解実験と生産シミュレーターによる生産性評価により分かっている。 [参照元へ戻る]

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国立研究開発法人産業技術総合研究所