深海相当超高圧下におけるクラスレート水和物を界面に伴う液体CO2の動的挙動の解明

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07750224
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環素材研究センター, 助教授 (10173204)
• Keywords: 地球温暖化 / 海洋貯留 / レーザ計測

Research Abstract

地球温暖化の主要な原因の1つである大気中のCO2濃度の増加を抑制するために,火力発電所や製鉄所の大量発生源から分離回収した液体CO2を深海底に貯留する方法は,3000m以深の深海底では液体CO2は海水より密度が大きくなるため深海底の凹地を利用して液体CO2を貯留することが可能になることと,深海底の温度・圧力条件下で液体CO2と海水の反応によりCO2クラスレート水和物(以下,CO2クラスレート)と呼ばれる固体が界面に形成され,CO2の海洋への拡散の抑制に寄与するため,CO2による地球温暖化対策の有望なものの1つとして考えられている.
本研究は,レーザ応用画像計測法を深海相当超高圧下をシミュレートするためにプローブ等の挿入が困難な超高圧下のCO2の実験に適用した.CO2のプールからの深層流による拡散挙動について,CO2クラスレートの溶解に伴うpHの変化をレーザシート内の2次元の誘起蛍光強度分布を受光することにより明らかにし,CO2クラスレートの物理化学挙動を含めたCO2の動的挙動を解明を行った。
液体CO2または水にDye(色素)を混入し,Yagレーザ光の吸収により放射されるレーザ誘起蛍光の瞬時2次元分布を高感度CCDカメラにより受光した.CO2の拡散は,周囲の水に対してpHの変化を誘起し,Dye(色素)としてフルオレセインを用いると,2次元瞬時のpH分布の計測を行った。
これにより、CO2の溶解速度を算出し、液体CO2噴出により得られた液体CO2のプールの上を深層流が流れ,これによりCO2が液体CO2を深海底に貯留することがどの程度のタイムスケールで行えるかを明らかにした。1GWの火力発電所から排出されるCO2の10年分が完全に溶解するまで240年程度要することを明らかにした

Research Products

• [Publications] Hirai,S: "DISSOLUTION RATE OF LIQUID CO2 IN PRESSURIZED WATER FLOW AND EFFECT OF CLATHRATE FILM" Energy International Journal(B). (to be published). (1996)
• [Publications] Hirai,S: "MEASUREMENT OF CO2 DIFFUSION COEFFICIENT AND APPLICATION OF LIF IN PRESSURIZED WATER" Energy International Journal(B). (to be published). (1996)