Development of long-term self-sealing technology of ground water pathways by learning of natural carbonate concretions

• Project/Area Number: 18H03893
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Yoshida Hidekazu 名古屋大学, 博物館, 教授 (30324403)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸山 一平 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40363030) ; 勝田 長貴 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (70377985) ; 南 雅代 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (90324392)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥37,960,000 (Direct Cost: ¥29,200,000、Indirect Cost: ¥8,760,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2019: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000); Fiscal Year 2018: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
• Keywords: 球状コンクリーション / シーリング / 長期隔離 / 炭酸カルシウム / コンクリーション化剤 / コンクリーション化 / 実験研究 / 応用化 / 実験 / コンクリーション / 透水性空隙 / 自己閉塞技術

Outline of Final Research Achievements

This study is concerning about the spherical calcium carbonate concretion yield from sedimentary rocks and we could reveal the rapid formation process and used this process to develop synthetic concretion resin developed with private chemical company as well as to get a patent. Now we have almost the last stage before to make commercial materials distributed in our society.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果の意義は、地下廃棄物処分や二酸化炭素地下貯留などの数千年以上に及ぶ長期隔離技術として、初めて応用化することのできる手法としてその成果を公表するに至っている。このコンクリーション化剤が、最終的に製品化された暁には、地下トンネルや深層ボーリングなどによる地下環境へのアプローチと安全な維持管理がより効率良く実現できるものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Syngenetic rapid growth of ellipsoidal silica concretions with bitumen cores (2021)
  • Author(s): Yoshida Hidekazu、Kuma Ryusei、Hasegawa Hitoshi、Katsuta Nagayoshi、Sirono Sin-iti、Minami Masayo、Nishimoto Shoji、Takagi Natsuko、Kadowaki Seiji、Metcalfe Richard
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 4230-4230
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83651-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diffusion controlled formation of spherical carbonate concretion in muddy sedimentary matrices (2020)
  • Author(s): Yoshida Hidekazu、Yamamoto Koshi、Ohe Toshiaki、Katsuta Nagayoshi、Muramiya Yusuke、Metcalfe Richard
  • Journal Title: GEOCHEMICAL JOURNAL Volume: 54 Issue: 4 Pages: 233-242
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0593
  • NAID: 130007891323
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 87Sr/86Sr age determination by rapidly formed spherical carbonate concretions (2019)
  • Author(s): Yoshida Hidekazu、Asahara Yoshihiro、Yamamoto Koshi、Katsuta Nagayoshi、Minami Masayo、Metcalfe Richard
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1003-1003
  • DOI: 10.1038/s41598-019-38593-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generalized conditions of spherical carbonate concretion formation around decaying organic matter in early diagenesis (2018)
  • Author(s): Hidekazu Yoshida, Koshi Yamamoto, Masayo Minami, Nagayoshi Katsuta, Sirono Sin-ichi & Richard Metcalfe
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8:6308 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-018-24205-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fe-oxide concretions formed by interacting carbonate and acidic waters on Earth and Mars (2018)
  • Author(s): H.Yoshida, H.Hasegawa, N.Katsuta, I.Maruyama, S.Sirono, M.Minami, Y.Asahara, Y.Yamaguchi, R.Metcalfe
  • Journal Title: Science Advances Volume: 4(12) Pages: 1-10
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] コンクリーション化によるEDZおよび水みち割れ目の自己シーリングに関する研究 (2021)
  • Author(s): 吉田英一・山本鋼志・丸山一平・刈茅孝一・中山 雅・櫻井彰孝・佐藤稔紀
  • Organizer: 応用地質学会
• [Presentation] 球状コンクリーションの理解と応用 (2021)
  • Author(s): 吉田英一
  • Organizer: 地質学会
  • Invited
• [Remarks] 球状コンクリーションに学ぶ
• [Patent(Industrial Property Rights)] 構造材、構造物、構造物の建造方法、シール用組成物、及イオン供給材 (2020)
  • Inventor(s): 吉田英一
  • Industrial Property Rights Holder: 吉田英一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] 構造材、構造物、構造物の建造方法、シール用組成物、及イオン供給材 (2020)
  • Inventor(s): 吉田英一
  • Industrial Property Rights Holder: 吉田英一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] コンクリーション化剤 (2018)
  • Inventor(s): 吉田英一・丸山一平
  • Industrial Property Rights Holder: 吉田英一・丸山一平
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018
  • Acquisition Date: 2021
• [Patent(Industrial Property Rights)] 構造材、構造物、構造物の建造方法、シール用組成物、およびイオン供給材 (2018)
  • Inventor(s): 吉田英一
  • Industrial Property Rights Holder: 吉田英一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-156019
  • Filing Date: 2018