Development of extraction of low-grade coal resource and CO2 storage system for Hydrogen supply chain
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22K05005
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笹岡 孝司 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20444862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島田 英樹 九州大学, 工学研究院, 教授 (70253490)
濱中 晃弘 九州大学, 工学研究院, 助教 (20758601)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 低品位石炭資源 / CO2地中貯留 / マイクロバブル / 採掘跡の有効利用 / 高炉スラグ / カーボンオフセット / 水素サプライチェーン |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ボアホールマイニングシステムによる低品位炭採掘技術とCO2ガスモルタルを用いた採掘跡地（地下空間）を利用したCO２地中貯留そして環境修復技術を融合して、実質的にカーボンフリーな低品位石炭資源を用いた水素の製造を可能とする「水素サプライチェーン構築を目指した環境低負荷型低品位石炭資源採掘-CO2貯留システム-」の確立を目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度は、CO2ガスモルタル充填材の開発およびその評価を行うための装置の設計・準備ならびに現場試験による採掘跡へのCO2ガスモルタルの注入およびCO2貯留の可能性についても検討した。まず、充填CO2ナノバブル発生装置を作製し、次年度以降実施予定のCO2ガスモルタル充填材の流動特性や強度特性、長期安定性検討にむけて準備を整えた。次に、採掘により形成された地下空間（採掘跡）にCO2ガスセメントモルタルを強制的に圧入して半永久的に貯留処分するシステムを開発するために必要な情報およびその可能性について検討するため、CO2貯留・固定化を目的として、北海道三笠市において実施されたCO2マイクロバブル水および高炉スラグスラリーの坑内炭鉱の払跡への注入実験に参画し、データを収集した。石炭の採掘跡は石炭採掘の影響でき裂が多数存在し，全体として空隙率の大きな領域が形成されている。そのような払跡は，CO2地下貯留ポテンシャルが大きく，高炉スラグを同時に注入することで，CO2の鉱物化によるCO2の地下固定化のみならず，高炉スラグの硬化に伴う払跡の安定化への寄与も期待される。本実験では，地下400 m程度の払跡を対象としてボーリングを掘削し，払跡にCO2マイクロバブル水および高炉スラグスラリーの注入するとともに、注入前後にインジェクションテストを実施し，払跡の透水性を評価した。その結果，実験終了後、払跡の透水係数は大きく低下しており，高炉スラグスラリーの充填による払跡の充填の効果が確認された。本注入実験結果から、本研究の目標とする採掘により発生した採掘跡へのCO2貯留についてその可能性が示唆されたとともに、長壁式採掘法等の現在の採掘方法においても十分適用可能であることが明らかとなった。
また、低品位石炭資源採掘システムとして、既存の採掘法に加え、厚層および急傾斜採炭法の適用について検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和４年度実施を予定していた「1.低品位石炭資源採掘システムの開発」について既存の採掘法に加え、厚層および急傾斜採炭法の適用について、数値解析により採掘跡地周辺地山の挙動特性を明らかにした。また、令和５年度に予定している「2.CO2ガスモルタル充填材の開発およびその評価」に必要なCO2ナノバブル発生装置をはじめとする各種実験装置を設計・作製し準備が整った。さらに、採掘により形成された地下空間（採掘跡）にCO2ガスセメントモルタルを強制的に圧入して半永久的に貯留処分するシステムを開発する情報およびその可能性について検討するため、北海道三笠市において実施されたCO2マイクロバブル水および高炉スラグスラリーの坑内炭鉱の払跡への注入実験結果から、採掘により発生した採掘跡へのCO2貯留についてその可能性が示唆されたとともに、長壁式採掘法などの現在の採掘方法においても十分適用可能であることが明らかとなった。
以上から、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降、以下の検討予定である。
①低品位石炭資源採掘システムに関する検討：令和4年度は、既存の採掘法に加え、厚層および急傾斜採炭法について検討行ってきたが、ウォータージェットを用いた水力採炭法についてその適用の可能性と必要なパラメータの抽出を行う為、以下の項目に着目して以下の検討を行う。1)低品位炭の特性ならびに各種水力パラメータの破砕粒度に及ぼす影響に関する検討 2)破砕した低品位炭の輸送システムに関する検討
②CO2ガスモルタル充填材の開発およびその評価：令和4年度準備したCO2ナノバブル発生装置を用いて、様々な配合のCO2ガスセメントモルタル試料を作製し、以下に示す各種特性について測定を行い、最適な配合について検討を行う。1) CO2 ガスセメントモルタルの流動性及び固化強度の把握 2) CO2 ガスセメントモルタルの CO2 ガス貯留能力の把握 3) CO2 ガスセメントモルタルの採掘空間への圧入特性の検討 4) 注入後の長期安定性評価
③CO2ガスモルタルの現場注入実験の実施：令和4年度に引き続き北海道三笠市で実施予定のCO2ガスモルタルの現場注入実験に参画し、注入特性ならびに注入後の安定性に関するデータを収集する。
④カーボンオフセットを目指した採掘跡地の環境修復工法の開発：採掘跡地の環境修復は、周辺環境ならびに生態系保護の観点からも必要不可欠であることから、検討に必要な情報収集を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
