【新技術】メタンハイドレートの実用化 ~国産資源のCH4ガスでエネルギーセキュリティーの強化~

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技術士(機械部門)




 

【新技術】メタンハイドレートの実用化 ~国産資源のCH4ガスでエネルギーセキュリティーの強化~

 

 

日本は、世界第5位の海洋面積を有する国家です。

 

メタンハイドレートについては、私が技術士(機械部門)二次試験受験のために勉強していた頃の2010年代中盤に、将来の国産資源として有望だという認識はありましたが、実用化しずらい太平洋側の砂層型のみで調査研究しているといった印象でした。

 

青山繁晴参議院議員による(株)独立総合研究所勤務時代からの活動や、青山千春博士の船長としての調査研究活動により、実用化しやすい日本海側の表層型が着目されて、遅くとも2027年度までに実用化に至ることが現実身を帯びてきました。

 

 

化石燃料の採掘は、掘削しやすい内陸から、科学技術の進歩により、海底にまで広がって来ています。

 

今回は、技術士(機械部門)二次試験で勉強した内容や現状の技術開発について、紹介します。

 

 

1.メタンハイドレートとは

 

メタン(CH4)と水(H2O)が低温・高圧の状態で結晶化した物質です。

 

「燃える氷」と言われ、水分子とメタンガス分子とからなる氷状の固体結晶で海底に存在します。

 

世界中の海に存在しますが、日本近海に多く存在し、国産エネルギーとしての期待が高まっています。

 

一方、掘削に伴って温室効果ガスといわれるメタンガスの放出や地盤沈下などの環境へのリスクが考えられます。

 

 

2.実用化に向けての技術課題

 

(1)コスト

 

日本で初期に研究が行われていた太平洋側南海トラフのメタンハイドレートは、泥や砂混じり状態(砂層型)であり、深さが1,000m以上の海底のため、掘削が困難で実用化が厳しかった。また、南海トラフ地震の誘発も考えられるのに、東大教授連中は、実用化できない技術と知りつつも、石油メジャーの後押しが得られる太平洋側の砂層型の研究に時間と研究費を無駄に費やしてきました。いわゆる「利権」、開発を停滞させることが石油メジャーや研究者の個人的な「金」に繋がるからです。

 

 

図1.メタンハイドレートの砂層型と表層型の比較

 

しかし、近年調査が進んでいる日本海側のメタンハイドレートは、海底が500m程度と浅く、海底の上、あるいは、表層に結晶状で存在しており、低コストで採掘できるため、実用化の目途が立ってきました。

 

 

図2.日本近海のメタンハイドレート分布図

 

日本海側の表層型メタンハイドレートの実用開発は、(株)独立総合研究所の青山千春博士が調査研究を進めたことと、参議院議員になった青山繁晴先生の石油メジャーと対峙する勇気ある活動により、志を持った資源エネルギー庁長官がようやく、実用化計画を打ち出すに至りました。

 

 

日本海側沿岸の地域は、近年、太平洋側沿岸の地域と比較しても、過疎化の進行が速いため、日本海側の表層型メタンハイドレートの開発は、地方創生の起爆剤に成り得ます。

 

図3.表層型メタンハイドレートの実用化に向けた工程表(資源エネルギー庁)

 

以下に、現状開発されている採掘方法、及び回収方法を紹介します。

 

 

a.採掘方法:減圧法

 

採掘方法は、減圧法が経済的に実用可能です。(減圧法、加熱法、試薬注入法の3種類がある)

まず、井戸を掘りながら海水を注入していきます。

井戸が層に到達したところで海水が重しとなってメタンハイドレート層の圧力を保ちます。

回収は、ポンプで汲み上げ、減圧により水とメタンに分解され、メタンガスを採取する方法が実証化されています。

 

図4.減圧法

 

 

b.回収方法:膜構造物の利活用

 

ドーム状の膜構造物を表層型メタンハイドレートが賦存する海底面に設置して、その膜内で海底面を掘削することにより、取りこぼしも少なく、かつ膜外の環境への影響も少ない回収方法です。

 

自然湧出しているメタンハイドレートは現在も存在しています。膜を張ることで、自然湧出しているメタンも回収可能です。

 

図5.膜構造物

 

また、海中に膜を張ることだけの技術であり、掘削とは切り離して考えることが出来るため、漁業者との協議際にも理解が得られやすいのも特徴です。

 

メタンハイドレートの自然湧出箇所では、プランクトンが多く発生し、それを餌とする蟹の漁場となっています。膜構造物の利活用研究は、漁師さんとの漁獲高向上コラボ研究もあり得ます。

 

 

(2)温室効果ガスの排出抑制

 

主成分であるメタンはCO2の同じ体積と比較すると20倍温室効果があるとされています。

私は、温室効果ガスのみで地球温暖化を煽っている今の社会については懐疑的ですが、掘削に伴い大量のメタンガスが大気中に放出されれば、地球温暖化を政治問題で利用し利権を狙う欧州諸国からの非難が予想されます。

膜構造物によるメタンガスの捕獲回収技術を活用し、天然資源として有効利用できれば、欧州の難癖や非難からも回避できて、一石二鳥です。

 

 

3.エネルギーセキュリティーの強化

 

かつて日本は、欧米からの石油資源輸出禁止の差別を受けて、大東亜戦争をせざる得ない状況に追い込まれました。

 

昨今、南シナ海や東シナ海での中共の横暴は、もはや反社会勢力であり話し合ってどうこうという状況にはなく、資源の海輸ルートがいつ遮断されるか分からない状況です。

 

 

もう、お花畑の世界状況には、ありません。

 

 

グレタ偽善娘は、中共から金を貰っているために、全世界の30%以上のCO2を排出している中国(排出国世界第1位)を全く非難しません。

 

 

そういうことを何も報道しないNHKは、日本国民から受信料という名の「みかじめ料」を巻き上げておきながら、NHK本社に中国局を配置し、大事な本当のことを何も伝えておらず、反日報道やエネルギー環境問題の嘘を垂れ流しています。(よって、NHKのスクランブル放送化には、大賛成です)

 

 

私は、過去記事の「【新技術】石炭地産地消 ~純国産エネルギーの釧路火力発電所が始動、CCUS技術の実証実験~」で国産エネルギー開発のセキュリティー上の意義を掲載しました。(興味のある方は、末尾にリンクを張りましたので、参照願います)

 

メタンハイドレートが実用化されれば、国産エネルギーとして活用されるのみならず、他の輸入資源の値段交渉にも優位に働きます。

 

また、海洋採掘技術の進歩により、日本近海に眠るレアアースの採掘にも繋がります。

 

日本の将来世代に向けて、日本の大人は、本気で「メタンハイドレート」という海洋エネルギー開発に本腰を入れなけらばならない重要な時期であることを肝に銘じた自覚と行動をとっていかなければなりません。

 

 

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