ドーソナイト形成・保存条件の解明：ＣＯ２地中貯留の高精度安全性評価と過去環境解読

• 研究課題/領域番号: 14J09158
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 地球・資源システム工学
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 髙谷 雄太郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2015年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: CO2地中貯留 / 水-岩石反応実験 / ドーソナイト

研究実績の概要

予察的に進めていたドーソナイトの合成実験において，そのほとんどの条件でドーソナイトの生成が確認されず実験の進展という観点からは十分な進展が得られなかった．しかし，実地調査と合成実験の結果から，ドーソナイトは炭酸水素塩泉のような流体によってもたらされた可能性が示唆された．CO2貯留層内で上記のような条件が達成されるのは，注入されたCO2が岩石との反応しながら帯水層内に広まっていく先端部 (リアクションフロント) であると考えられる．長期にわたってドーソナイトが貯留層内で保存されるかという点については今後さらなる検討が必要である．
平成26年度は，CO2の地中貯留というテーマに加え，一連の研究で蓄積してきた水‐岩石反応実験のノウハウを“海底鉱物資源の製錬”へと応用し，一定の成果を得ることができた．レアアースに富む海底堆積物 (レアアース泥) の製錬に希酸を用いた化学リーチングを適用し，1. 塩酸や硫酸などの酸溶液，2. レアアースを抽出するのに最低限度の酸濃度，3. 5分程度の反応時間，4. 常温領域，という条件下でレアアースの大部分が回収可能であることを示した．さらに，酸溶液として硫酸を用いた場合には，カルシウム硫酸塩とレアアースの共沈およびレアアース‐ナトリウム硫酸複塩の沈澱により抽出率が大きく低減する可能性のあることを明らかにした．現在はCO2やシュウ酸を用いたレアアース泥の製錬手法について検討を進めており，“様々な分野への発展”という本申請研究の特色を十分に活かし研究の対象領域を広げている．

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Re–Os isotope geochemistry in the surface layers of ferromanganese crusts from the Takuyo Daigo Seamount, northwestern Pacific Ocean (2015)
  • 著者名/発表者名: Tokumaru, A., Nozaki, T., Suzuki, K., Goto, K. T., Chang, Q., Kimura, J.-I., Takaya, T., Kato, Y., Usui, A. and Urabe, T.
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 49 号: 3 ページ: 233-241
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0352
  • NAID: 130005074565
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 年月日: 2015-05-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 新たな深海底鉱物資源“レアアース泥”の探査と開発に向けた取り組み (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤永公一郎・安川和孝・髙谷雄太郎・大田隼一郎・中村謙太郎・加藤泰浩
  • 雑誌名: Journal of the Mining and Materials Processing Institute of Japan 巻: -
  • NAID: 130005117335
  • 査読あり
• [雑誌論文] REY-Rich Mud: A Deep-Sea Mineral Resource for Rare Earths and Yttrium (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Fujinaga, K., Yasukawa, K., Takaya, Y., Ohta, J., Machida, S., Haraguchi, S., and Kato, Y.
  • 雑誌名: Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths 巻: 46 ページ: 79-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissolution of altered tuffaceous rocks under conditions relevant for CO2 storage (2015)
  • 著者名/発表者名: Takaya, Y., Nakamura, K. and Kato, Y.
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 58 ページ: 78-87
  • DOI: 10.1016/j.apgeochem.2015.03.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Post-drilling changes in seabed landscape and megabenthos in a deep-sea hydrothermal system, the Iheya North field, Okinawa Trough (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, R., Yamamoto, H., Kawagucci, S., Takaya, Y., Nozaki, T., Chen, C., Fujikura, K., Miwa, T. and Takai, K.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geochemistry of deep-sea sediments in the Indian Ocean: Implications for the potential distribution of REY-rich mud in the Indian Ocean (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasukawa, K., Nakamura, K., Fujinaga, K., Machida, S., Ohta, J., Takaya, Y. and Kato, Y.
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] 化学リーチングによるレアアース泥からのレアアース回収方法の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 髙谷雄太郎・平出隆志・藤永公一郎・中村謙太郎・加藤泰浩
  • 雑誌名: 資源と素材 巻: 130 号: 4 ページ: 104-114
  • DOI: 10.2473/journalofmmij.130.104
  • NAID: 130005064006
  • ISSN: 1881-6118, 1884-0450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uranium isotope systematics of ferromanganese crusts in the Pacific Ocean: Implications for the marine 238U/235U isotope system (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto, K.T., Anbar, A.D., Gordon, G.W., Romaniello, S.J., Shimoda, G., Takaya, Y., Tokumaru, A., Nozaki, T., Suzuki, K., Machida, S., Hanyu, T. and Usui, A.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 146 ページ: 43-58
  • DOI: 10.1016/j.gca.2014.10.003
  • 査読あり
• [学会発表] リーチング法によるレアアース泥からのレアアース元素回収―工学的開発を念頭に置いた最適条件の検討― (2014)
  • 著者名/発表者名: 高谷雄太郎，平出隆志，藤永公一郎，中村謙太郎，加藤泰浩
  • 学会等名: 日本地質学会第121年学術大会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] CO2貯留層を模した条件下におけるドーソナイトの合成・溶解実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高谷雄太郎，中村謙太郎，加藤泰浩
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2014-05-02