(57)【要約】  【解決手段】    炭素質物質から燃料として有用である炭化水素及び他の分子などの有用な製品を製造する方法が開示される。係る方法は、石炭等の炭素質物質を鉱床から取得し、酢酸、酢酸塩、酢酸エステル、水酸化物及び過酸化物を含む１つ或いはそれ以上の化学薬品、単独で、または組み合わせで、炭素質物質を処理して、有用な製品を生産するための生物変換などのさらなる処理の準備のために、該物質を可溶化するか、或いは、上記した化学薬品を使用して地層中炭素質物質を可溶化し、地層から可溶化された物質を分離し、それを生物変換して有用な製品を生産するか、或いは、上記の化学薬品を使用して、前記物質を可溶化し、地層の可溶化物質の少なくとも一部を生物変換し、次いで有用な製品を該地層から回収することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質物質を処理する方法であって、
炭素質物質を、４個以下の炭素原子のカルボン酸、または安息香酸、または任意のこれらの酸の塩またはエステルから選択される１種或いはそれ以上の可溶化化学薬品と接触させる工程であって、それにより前記炭素質物質の少なくとも一部を可溶化するものである、前記接触させる工程
を有する、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記炭素質物質は石炭である、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記石炭は亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものである、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記接触させる工程は、０〜３００℃の温度で実施されるものである、方法
【請求項５】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記部材との接触させる工程の間または後に、前記炭素質物質の少なくとも一部を１つ或いはそれ以上の生物変換剤で処理する工程を有するものである、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記接触させる工程の間または後に、栄養素、ビタミン類、ミネラル類、及び金属触媒を添加する工程を有するものである、方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、前記生物変換剤は、通性嫌気性菌、酢酸生成菌、メタン生成菌及び真菌からなる群から選択される少なくとも一種である、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記接触させる工程は、さらに、
フェナントレン、クリセン、フルオランテン、ピレン、含窒素環状芳香族化合物、アントラセン、フルオレン及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される溶媒と接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記接触させる工程は、さらに、
亜リン酸、リン酸、亜リン酸エステル、トリエチルアミン、キヌクリジンＨＣｌ、ピリジン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、アセトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロチオフェン、トリメチルホスフィン、ＨＮＯ３、ＥＤＴＡ、サリチル酸ナトリウム、トリエタノールアミン、１、１０−ｏ−フェナントロリン、酢酸ナトリウム、酒石酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、ＴＨＦ−テトラヒドロフランからなる群から選択される溶媒と接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記可溶化化学薬品は酢酸のエステルである、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、前記酢酸のエステルは、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、酢酸ヘプチル、酢酸オクチル、酢酸ノナニル、酢酸デシル、酢酸ウンデシル、酢酸ラウリル、酢酸トリデシル、酢酸ミリスチル、酢酸ペンタデシル、酢酸セチル、酢酸ヘプタデシル、酢酸ステアリル、酢酸ベヘニル、酢酸ヘキサコシル、酢酸トリアコンチル、酢酸ベンジル、酢酸ボルニル、酢酸イソボルニルおよび酢酸シクロヘキシルからなる群から選択される一種である、方法。
【請求項１２】
地下の地層中の炭素質物質を可溶化する方法であって、
過酸化物、水酸化物、およびＣ１〜Ｃ４カルボン酸または安息香酸のエステルまたは塩から選択される、１種或いはそれ以上の可溶化化学薬品を地下の炭素質の地層に導入する工程であって、それにより前記地層における前記炭素質物質の少なくとも一部を可溶化するものである、前記導入する工程
を有する、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記化学薬品は、地表から炭素質の地下鉱床にのびる１つ或いはそれ以上の導管または坑井により、前記地層内に導入されるものである、方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法において、前記化学薬品は、順次注入され、当該注入はそれぞれ１容量の水で区切られているものである、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記化学薬品は、過酸化物、水酸化物及びＣ１〜Ｃ４カルボン酸または安息香酸のエステルまたは塩の順序で注入されるものである、方法
【請求項１６】
請求項１２記載の方法において、この方法は、さらに、
前記可溶化された炭素質物質を回収する工程を有するものである、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、この方法は、さらに、
前記可溶化された炭素質物質を気体に生物変換するための嫌気性発酵システムに、前記回収された可溶化された炭素質物質を接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法において、この方法は、さらに、
前記可溶化された炭素質物質を回収する工程を有するものである、方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、この方法は、さらに、
前記可溶化された炭素質物質を気体に生物変換するための嫌気性発酵システムに、前記回収された可溶化された炭素質物質を接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項２０】
請求項１２記載の方法において、前記地下の地層は炭層、シェール、オイルサンド、又は重油の鉱床である、方法。
【請求項２１】
請求項１２記載の方法において、前記水酸化物は、ナトリウム、カリウム、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、銅、或いは鉄の水酸化物である、方法。
【請求項２２】
請求項１２記載の方法において、前記化学薬品は過酸化水素、水酸化ナトリウム及び酢酸エチルである、方法。
【請求項２３】
請求項１２記載の方法において、前記導管または坑井は、前記地下の地層に注入された化学薬品を置換し、且つ可溶化された炭素質物質を回収するためのパターン或いは構成の配列に配置されるものである、方法。
【請求項２４】
請求項１７記載の方法において、前記可溶化された炭素質物質は、嫌気性発酵システム或いは１段及び２段発酵システムから選択される変動形状のシステムに導入されるものである、方法。
【請求項２５】
請求項１２記載の方法において、前記可溶化化学薬品は１０℃〜２５０℃の温度で、前記地下の地層に導入されるものである、方法。
【請求項２６】
請求項１２記載の方法において、前記可溶化化学薬品は、前記地表から前記地下の地層の深度までの深さ１フィートあたり０ｐｓｉｇ〜５０００ｐｓｉｇの圧力下で前記地下の地層に導入されるものである、方法。
【請求項２７】
請求項１２記載の方法において、前記地下の地層は、工程（ｂ）の前記化学薬品の導入前または間に超音波処理されるものである、方法。
【請求項２８】
請求項１２記載の方法において、前記可溶化化学薬品は、酢酸エステルである、方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法において、前記エステルは、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、酢酸ヘプチル、酢酸オクチル、酢酸ノナニル、酢酸デシル、酢酸ウンデシル、酢酸ラウリル、酢酸トリデシル、酢酸ミリスチル、酢酸ペンタデシル、酢酸セチル、酢酸ヘプタデシル、酢酸ステアリル、酢酸ベヘニル、酢酸ヘキサコシル、酢酸トリアコンチル、酢酸ベンジル、酢酸ボルニル、酢酸イソボルニルおよび酢酸シクロヘキシルからなる群から選択される１種である、方法。
【請求項３０】
請求項１２記載の方法において、前記炭素質物質は石炭である、方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法において、前記石炭は，亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものである、方法。
【請求項３２】
請求項１２記載の方法において、前記接触させる工程は、さらに、
フェナントレン、クリセン、フルオランテン、ピレン、含窒素環状芳香族化合物、アントラセン、フルオレン及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される溶媒と接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項３３】
請求項１２記載の方法において、前記接触させる工程は、さらに、
亜リン酸、リン酸、亜リン酸エステル、トリエチルアミン、キヌクリジンＨＣｌ、ピリジン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、アセトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロチオフェン、トリメチルホスフィン、ＨＮＯ３、ＥＤＴＡ、サリチル酸ナトリウム、トリエタノールアミン、１，１０−ｏ−フェナントロリン、酢酸ナトリウム、酒石酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸，ＴＨＦ−テトラヒドロフランからなる群から選択される溶媒と接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項３４】
請求項１２記載の方法において、この方法は、さらに、
前記可溶化された炭素質物質を気体に生物変換するための嫌気性発酵システムに、現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）における前記可溶化された炭素質物質を接触させる工程を有するものである、方法。
【請求項３５】
生物変換方法であって、
可溶化された炭素質物質を生物変換剤と接触させる工程であって、前記物質を生物変換するものである、前記接触させる工程
を有する、方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法において、前記炭素質物質は石炭である、方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、前記石炭は亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものである、方法。
【請求項３８】
請求項３５記載の方法において、前記接触させる工程は、現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で行われるものである、方法。
【請求項３９】
請求項３５記載の方法において、前記接触させる工程は、現場外（ｅｘ  ｓｉｔｕ）で行われるものである、方法。
【請求項４０】
炭素質物質を処理する方法であって、
炭素質物質を過酸化物、水酸化物、およびＣ１〜Ｃ４カルボン酸または安息香酸のエステルから選択される１種或いはそれ以上の化学薬品と接触させる工程であって、それにより前記炭素質物質の少なくとも一部を可溶化するものである、前記接触させる工程
を有する、方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法において、前記炭素質物質は石炭である、方法。
【請求項４２】
請求項４０記載の方法において、前記石炭は亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものである、方法。
【請求項４３】
可溶化された炭素質物質を有する組成物であって、
炭素質物質を、過酸化物、水酸化物、およびＣ１〜Ｃ４カルボン酸、または安息香酸のエステルから選択される１種或いはそれ以上の化学薬品と接触させ、それにより前記炭素質物質の少なくとも一部を可溶化することにより形成されるものである、組成物。
【請求項４４】
請求項４３記載の組成物において、前記炭素質物質は石炭である、方法。
【請求項４５】
請求項４３記載の組成物において、前記石炭は亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１０年４月２１日付けで出願された米国仮特許出願第６１／３４２，９１６号及び２０１０年８月３１日付けで出願された米国仮特許出願第６１／３７８，５９０号の利益を主張し、この参照によりその全体が、本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、石炭の溶液採鉱、地下の地層中への化学薬品の直接導入、および/または、非常在性微生物共同体を活用するなどの嫌気性発酵の使用を含む更なる処理で、前記化学薬品を生成するための石炭の抽出で、炭素質物質、例えば、石炭からメタン、二酸化炭素、気体及び液体炭化水素および他の貴重な製品を生産する分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
二硫化炭素、テトラヒドロフラン、ピリジン、テトラシアノエチレン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機溶剤は、別々に及び組み合わせて、例えば、石炭成分を抽出するために使用されてきた。ピリジンによる石炭の抽出も普通石炭産業で行われている。
【０００４】
バイオマスが埋没され、無酸素条件が増大する条件下圧力及び温度にさらされると、バイオマスは泥炭になり、次いで、亜炭として知られている低品位炭に変換される。亜炭の石炭はリグニンを含む部分石炭化植物物質を含む。石炭化が増大するにつれて、該石炭の酸素含有量は減少し、炭素含有量が増大し、リグニン量が減少する。例えば、米国地質調査所（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓｕｒｖｅｙ）によると、米国の石炭産出地域は６兆トンを超える石炭埋蔵量を含んでいる。これらの石炭鉱床の大部分は、技術的および経済的制限のために採掘不能であるが、それにも関わらず、これらの石炭鉱床に蓄積したエネルギーは、２０００年の期間に亘って米国の年間原油消費量のそれを超過するのである。この蓄積したエネルギーの一部の経済的かつ環境に配慮した回収と利用は、米国の外国産石油と天然気体への依存度を減らし、米国経済を改善し、米国の国家安全保障を改善するのに役立たせることができよう。
【０００５】
これらの石炭鉱床の約半分は亜炭或いは亜瀝青炭品位のものであり、表面から約３０００フィートの深さに位置している。これらの低品位石炭鉱床は、表土が除去された、ストリップ鉱山経由でいくつかの場所で採掘され、石炭が採掘され、表土は置換される。これらの鉱床の石炭は、瀝青炭より低いＢｔｕ含有量を有し、一般的に５０００から９０００Ｂｔｕ/ポンドで、一般に１トン当たり１１ドル未満で、市場価格が低い。これらの石炭鉱床の低Ｂｔｕ含有量と低い市場価格のために、これらを回収するのは経済的でない。更に、これらの石炭鉱床の多くは、地質学的にその位置から従来の表面或いは地下採掘は非現実的である。
【０００６】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第３，９９０，５１３号は、石炭の溶液採鉱のためのプロセスを開示している。該特許は、２５０℃〜４００℃の範囲の温度に加熱した、フェナントレン、フルオランテン、ピレン及びクリセンから成る群からの溶媒の使用を開示している。
【０００７】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，５０１，４４５号は、石炭、オイルシェール、重油の鉱床などの炭素質物質の現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）水素化のためのプロセスを開示している。該特許は、水圧で地層を破砕し、封止し、次いで破砕された地層中に液体溶媒流及び水素気体流を注入し、反応させ、石炭をより軽い水素添加物に転換させるプロセスを開示している。
【０００８】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，１２０，４３０号は、水酸化カリウム及び選択した溶剤適用による石炭の有機部分を抽出するためのプロセスを開示している。
【０００９】
また、関連するのは、２０１０年１２月１０日付けで出願した「メタン或いはその他の有用な製品への石炭バイオ気体化」と題する、同時係属中の米国特許出願第１２/９６５，２８５号である。
【００１０】
従来の研究は、石炭との反応のために、特に石炭の可溶化のための、一連の化学薬品を試験している。研究はまた、石炭の液状化用の化学薬品及びプロセスに関して行われている。焦点は、主に、直接に燃料として、或いは化学薬品、或いは他の化学製品或いは燃料生産用の化学原料として利用される、炭化水素化合物へ石炭を化学的変換することであった。次いで、石炭は容易に、メタン生成共同体によってメタン、二酸化炭素および他の炭化水素へ代謝され得る、炭素質物質に可溶化出来る。
【００１１】
バイオマスが石炭化プロセスを経るにつれて、細菌及び真菌が取り込まれるか、バイオマス鉱床に進入し、該バイオマス、亜炭或いは石炭中の炭素を、メタン、二酸化炭素或いは他の製品に変換し得る。石炭の変換は遅く、不完全なプロセスである。
【００１２】
本発明は、石炭を可溶化するために石炭及び石炭鉱床を処理し、好ましい実施形態で、石炭を処理して、石炭がメタン或いはその他の有用な製品に向けて、細菌及び真菌による変換の影響をより受けやすくするための方法を提供することにより上記の問題を解決する。係る可溶化は、鉱床自体（現場可溶化と呼ぶ）或いは鉱床から分離後の石炭自体（現場外可溶化と呼ぶ）のいずれかで行われてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一態様において、本発明は、炭素質物質から有用な製品を製造する方法に向けられている。係る方法は以下を包含する。
【００１４】
（ｉ）鉱床からの、石炭等の炭素質物質を、１つ或いはそれ以上の化学薬品と、接触させて、生物変換のような、さらなる処理の準備のために物質を可溶化し、有用な製品を生産する、または
（ｉｉ）化学薬品を使用して地層中の炭素質物質を可溶化し、該地層からその可溶化された物質を分離し、生物変換して有用な製品を生産する、または
（ｉｉｉ）地層中の炭素質物質を可溶化するために化学薬品を添加して可溶化し、その後、内因的にまたは外因的に添加した作用剤を使用して猶地層中の可溶化された物質の少なくとも一部を生物変換して、該地層から回収できる有用な製品を生産する。
【００１５】
別の実施形態では、可溶化化学薬品は、４個以下の炭素原子の有機酸（例えば、カルボン酸）、または安息香酸、或いは、これらの酸の任意の塩またはエステルを包含する。好ましい実施形態では、酢酸のエステルを使用する。
【００１６】
化学薬品或いはその他の薬剤は、可溶化した、或いは可溶化して、生物変換した物質を除去するのにもその際利用可能な、井戸或いは坑井を用いて、地層に添加できる。
【００１７】
本発明の別の態様は、炭素質物質の可溶化誘導体を含む組成物に向けられているが、当該誘導体は、次いでメタンなど及びエネルギー生産の燃料として有用なその他の誘導体のような、炭化水素への生物変換用に利用可能である。
【００１８】
本発明を実施するのに有用な地質学的地層は、有用な炭素質物質を含む炭層、シェール及びオイルサンドのような地下地層を包含する。
【００１９】
本発明の方法は、前記化学薬品が加熱され、次いで石炭層中に注入され、該層内に含まれる石炭を可溶化するプロセスを含む。さらなる例では、そのような注入は、石炭を可溶化するための超音波処理と組み合わせて実施される。係る方法は、炭素質物質が最初地層から採掘された後の処理用にも利用できる。
【００２０】
前記炭素質物質が石炭である場合には、係る石炭は、好ましくは、最大量の固定炭素と最小量の水分と揮発性物質を含むような種類である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の特定の原理を説明するのに有用な炭化水素層の地下鉱床の代表的な概略平面図である。ＩＳＢＣプロセスは、注入或いは生産井戸の「パターン」を含み、選択的に追加のプロセス−圧力、温度及び流量データの記録及び地層流体の試料採取の監視を可能にし得る井戸が含まれる。監視井戸の数と場所は、慎重にいくつかの要因に基づいて決定されるであろう。
【図２】図２は、鉱床の一部及び図１の関連地形の等角図である。炭素質物質、好ましくは石炭の、メタン（「ＩＳＢＣ」）への現場での生物変換を実行するためには、一連の坑井を炭層中に掘削し、炭層と坑井との間に水圧連結を確立しなければならない。その後、各注入井戸坑井は、表面から炭層内に水、栄養素、及び化学薬品の注入を可能にするように装備し、圧力、温度、流量などのデータの測定と記録を可能にする装置を装備する。次いで各生産井戸は、水及び発生気体の生産を可能にするよう装備され、圧力、温度、製造流体及び気体の流量などのデータの測定と記録を可能にする装置が装備される。流体中の微生物集団、流体の組成、及び流体中の栄養成分に関するデータの一連の分析用に、注入及び生産流体及び気体の試料採取を可能にする追加の機器が表面の施設に提供される。
【図３】図３ａ、３ｂ、３ｃは、表面から炭素質物質の鉱床に延びる二つまたはそれ以上の坑井の利用による、炭素質物質の可溶化および可溶化された炭素質物質の回収プロセスの等角模式図である。示した平面図と破断図（カッタウェイ）はＩＳＢＣプロセスを図示する。水、栄養素及び化学薬品は、注入井戸に注入され、水と発生する気体は、オフセット生産井から生産される。貯水槽内を流れる流体の量と方向は、炭層への栄養素の動き、炭層内の微生物及び発生する気体の動き、及び水と気体の生産に対して最適化される。貯貯槽内の任意の時点での炭層圧力の調整は注入及び生産井戸の注入及び生産圧力を調整することによって実行する。
【図４】図４は、ファルコン管試験（Ｆａｌｃｏｎ  ｔｕｂｅ  ｔｅｓｔ）において、一連の工程で可溶化化学薬品の適用によってＰｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎ）石炭源の粒子から抽出された可溶性炭素量を示すグラフである
【図５】図５は、ファルコン管試験（Ｆａｌｃｏｎ  ｔｕｂｅ  ｔｅｓｔ）による、一連の工程で可溶化化学薬品の適用によってルイジアナ州亜瀝青炭（  Ｌｏｕｉｓｉａｎａ  ｓｕｂ−ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  ｃｏａｌ）源の粒子から抽出された可溶性炭素量を示すグラフである
【図６】図６は、流通管テストによる、一連の手順で可溶化化学薬品の適用によって石炭から抽出された可溶性炭素量を示すグラフである
【図７】図７は、可溶化された炭素質物質のメタン、二酸化炭素或いはその他の有用気体への生物変換に使用した嫌気性発酵プロセスのプロセスフロー図である。
【図８】図８は、バッチ式で作動した二段嫌気発酵システムにおける可溶化Ｐｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎ石炭から生産したメタン量を示すグラフである。メタン生産単位は、同等の可溶化入力石炭のトン当たりの標準立方フィートで表示される。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
定義
本明細書で用いる場合、「炭素質物質」とは、炭素元素を含む物質を指す。これらは炭化水素及び石炭などの他の物質を含んでおり、特に飽和および不飽和の両炭化水素などの炭素含有化合物が豊富で、天然に存在する鉱床を含み得る。このような物質の一例は、石炭である。
【００２３】
本明細書で用いる場合、「石炭」は亜炭から無煙炭に至るまでのいずれかの系列の炭素質燃料を指す。この系列のメンバーは、それらが含む水分、揮発分、固定炭素の相対量が互いに異なる。石炭は大部分、主として多数の炭素二重結合を有する大きな分子の形で、炭素、水素及び随伴水分から構成されている。低品位石炭の鉱床は主に石炭と水で構成されている。エネルギーは、石炭などの炭素質分子、または石炭分子の可溶化由来の炭素質分子の燃焼に由来し得る。石炭のうち、最大量の固定炭素と最小量の水分と揮発性物質を含有するものが最も有用である。炭素含有量が最低の亜炭、すなわち、褐炭に次いで亜瀝青炭、すなわち黒亜炭（亜炭よりも若干高品位）、瀝青炭、半瀝青炭（高品位瀝青炭）、半無煙炭（低品位無煙炭）及び無煙炭の順に高品位となる。
【００２４】
本明細書において用いられる場合、用語「可溶化する」または「可溶化した」は、石炭または他の炭素質物質を含む非常に大きな炭化水素分子が、１つ或いはそれ以上の化学薬品（石炭分子の炭素結合及び他の化学結合を開裂し、化学薬品と反応させ、より小さな炭化水素分子を形成させ、次いで生物学的にメタン、二酸化炭素或いはその他の有用な気体に変換し得る）の適用によって非常に小さな炭化水素分子または化合物に縮小されるプロセスのことを指す。本発明の目的とする可溶化は、石炭などの固体炭素質物質を変換して水溶液中に存在する炭素の形態、より特には水溶性であって０．４５ミクロンのフィルターを通過し得る化合物で構成される炭素の形態にすることを意味する。
【００２５】
本明細書において用いられる場合、用語「カルボン酸の塩またはエステル」は、該イオンが酸の脱プロトン化により形成される、係る酸の共役塩基を意味する。酢酸は、一般式がＣＨ３ＣＯ２Ｒで、Ｒは有機基である。
【００２６】
本明細書において用いられる場合、用語「アセテート」は、酢酸の水素原子の１つまたはそれ以上が１つまたはそれ以上の塩基の陽イオンで置換されている塩であって、生ずるＣＨ３ＣＯＯ―の負の有機イオンを含む化合物を指す。この用語は、酢酸のエステルも指す。本発明によれば、前記酢酸の塩またはエステルは、選択的に水と混合される。好ましい一実施形態では、酢酸の塩またはエステルは、水との混合物で使用される。係るアセテート塩は、水溶媒を用いて使用するときに、酢酸がいくらか形成し得て、（最終ｐＨに応じて）可溶化プロセスに参加することを理解すべきである。本発明の目的には、安息香酸などの任意の他のカルボン酸の塩が同様の目的で使用される時に、同様の定義を理解すべきである。
【００２７】
本明細書において用いられる場合、用語「芳香族アルコール」は、式ＲＯＨを有する有機化合物を意味し、Ｒは、単環または縮合環であり得る、置換もしくは非置換の芳香族基である。一実施形態では、芳香族基Ｒは、置換されていない。別の実施形態では、Ｒは１つ或いはそれ以上の炭化水素基及び/又は−ＯＨ基（ｓ）で置換されている。いくつかの実施形態では、−ＯＨは芳香環上に存在しているか、或いは前記環または両方の置換基に存在する。
【００２８】
本明細書で使用される場合、用語「微生物共同体（ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）」は、２種またはそれ以上の種または株を含む微生物培養物（或いは天然集合体）で、特に種或いは株がそれぞれ他との相互作用から利点を得るものを指す。
【００２９】
本明細書において用いられる場合、「有用な製品」は、可溶化および/または生物変換によって、石炭等の炭素質物質から得られる化学薬品を意味し、これに限定されないが、炭化水素などの有機物質、例えば、燃料として或いは燃料の製造に有用な、メタンおよび他の小さい有機物だけでなく、脂肪酸ならびに水素を含む気体などの無機物質を含む。
【００３０】
本発明は、現場または現場外のどちらかで、炭素質物質を処理して、少なくとも該物質内容物の一部を可溶化し、その中に含まれる成分を遊離させ、次いで当該成分を回収し更に処理して燃料或いはエネルギー発生物質にする方法である。また、本発明は、生物変換プロセスを用いて可溶化した炭素質物質から係る有用な製品を製造する方法を提供する。
【００３１】
本発明の方法は、都合に応じて、現場（物質、すなわち化学薬品および/または生物は、石炭層のような炭素含有地層に添加され、本発明のプロセスを実施する）か、現場外（石炭などの炭素質物質は、最初炭層から分離し、次いで、本発明の方法に従って処理する）か、或いは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第３，９９０，５１３号に記載のように石炭の所謂液体採鉱で実施し得るが、それぞれが本発明の方法を取り入れられる。
【００３２】
本発明は、炭素質物質から燃料として有用であるメタン及びその他の分子のような炭化水素などの有用な製品を製造する方法を提供するものであり、該方法は以下を含む：
（ｉ）鉱床から、石炭などの炭素質物質を取得し、当該炭素質物質をカルボン酸、好ましくは酢酸、酢酸の塩、酢酸エステル類ならびに水酸化物および過酸化物を含む、１つ或いはそれ以上の化学薬品と単独または，個別に、または順次組み合わせて処理して、生物変換のような、さらなる処理用の準備のために、該物質を可溶化してエネルギー発生製品を生産する、または
（ｉｉ）上記記載の化学薬品を使用して地層の炭素質物質を可溶化し、該地層から可溶化物質を分離し、生物変換し、燃料などの有用な製品を生産する、または
（ｉｉｉ）地層に添加することで上記記載の化学薬品を使用して前記物質を可溶化し、地層の可溶化物質の少なくとも一部を生物変換し、次いで生物変換製品を回収する。
【００３３】
一実施形態では、地質学的鉱床から得られた石炭などの炭素質物質は、例えば、１つ或いはそれ以上の、４個以下の炭素原子の有機酸（例えば、カルボン酸）、或いは安息香酸、またはこれらの酸の任意の塩またはエステル、好ましくは酢酸の塩及びエステルを含む酢酸、並びに水酸化物及び/又は過酸化物の、化学薬品と接触させ、該炭素質物質の諸成分の可溶化を実施する。可溶化された成分は、次いでさらに微生物を使用して１つまたはそれ以上の生物変換プロセスなどによって、さらに処理されて、エネルギー、燃料などの生産に有用なメタン、などのような炭化水素などのより小さな有機分子を生成する。
【００３４】
別の実施形態では、前記炭素質物質は、地層中で可溶化され、該地層から回収されて得た可溶化物質は、次いで生物変換され、エネルギー、燃料等の製造に有用なより小さい有機分子を生産する。
【００３５】
さらなる実施形態では、可溶化および生物変換の両方が炭素含有地層内で達成され、次いで製品は、エネルギー生産に有用な形で分離される。
【００３６】
上記によれば、前記地層は、特に炭素含有物質が豊富な鉱山、河床、地表面など、例えば、炭層を含む。
【００３７】
本発明によれば、前記炭素質物質は、先ず、現場または現場外で、該物質を、当該含有分子を構成する化学結合の多くを破断し、それにより該物質を可溶化するのに役立つ、１つ或いはそれ以上の、化学薬品と接触させることにより、可溶化される。これらの化学薬品は、前記可溶化プロセスを最大限にするために、単独或いは組み合わせて使用し、選択した濃度、温度および工程で炭素含有物質と接触させる。
【００３８】
本発明で利用される可溶化化学薬品は、個別に，順次に、または選択された組み合わせ及び小組み合わせ（ｓｕｂ−ｃｏｍｂｉｎａｔｉｉｏｎ）で使用される、過酸化物、水酸化物、安息香酸、Ｃ１〜Ｃ４カルボン酸、好ましくは脂肪族カルボン酸、最も好ましくは、酢酸を含み、これらのカルボン酸の任意の塩またはエステル、好ましくは酢酸エステルなどのエステル類を含む。好ましい実施形態では、後者の化学薬品は、水酸化ナトリウム、過酸化水素および/または酢酸エチルであるか、或いは含んでいる。
【００３９】
一実施形態において、本方法は、地層から分離した炭素質物質、好ましくは炭素含有物質が豊富なものを、４個以下の炭素原子の有機酸酸（例えば、カルボン酸）または安息香酸またはこれらの酸の任意の塩またはエステル、好ましくは酢酸および/または１つ或いはそれ以上の酢酸塩及び/または１つ或いはそれ以上の酢酸エステル（すなわち、１つ或いはそれ以上のアセテート）と、前記炭素質物質の少なくとも一部を可溶化するのに効果的な温度圧力等の条件下で、接触させることを含む。
【００４０】
一実施形態では、可溶化は、追加の化学薬品の有無にかかわらず、本明細書中に記載の１つ或いはそれ以上のアセテートのような１つ或いはそれ以上の酢酸エステルの使用によって達成される。
【００４１】
非限定的な一例では、炭素質物質は、本明細書中に記載の、１つまたはそれ以上の可溶化化学薬品と順次接触させるが、その順序は、該炭素質物質をそれぞれ過酸化物、水酸化物、及びカルボン酸の塩またはエステル、好ましくはアセテート、特にエステルと接触することを含む。これらの様々な組み合わせも順次に使用し得る。好ましい薬剤は、過酸化水素、水酸化ナトリウム、酢酸エチルを含む。これらの化学薬品を順次に適用すことは、現場で可溶化するのに特に有用であるが、同様に現場外でも使用し得る。
【００４２】
他の類似組成物の化学薬品も利用し得る。例えば、水酸化ナトリウムの代わりに水酸化カリウムおよび/または、酢酸エチルの代わりの、異なる酢酸エステルである。これらの化学薬品の濃度、相対量、及びそれら薬品を石炭と接触させる温度は、可溶化される石炭の特性および/または石炭が取り出される地下層の条件などの一連の要因に依って異なる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、炭素質物質は石炭であり、該石炭は、亜炭或いは任意の形態または品位の石炭であり、炭素含有量の増加につれて、褐炭から無煙炭までの範囲にある。炭素含有量が最低の亜炭、すなわち、褐炭は、次いで亜瀝青炭、すなわち黒亜炭（亜炭よりも若干高品位）、瀝青炭、半瀝青炭（高品位瀝青炭）、半無煙炭（低品位無煙炭）及び無煙炭の順に高くなる。全て、本発明の方法において有用である。
【００４４】
好ましい実施形態では、可溶化のために本明細書中に記載の化学薬品の１つまたはそれ以上との接触は、０〜２００℃の温度、好ましくは１０〜２００℃の温度を含む、０〜３００℃の範囲の温度で、または、本明細書の他の箇所に記載の温度範囲で行われる。
【００４５】
他の好ましい実施形態では、可溶化のために本明細書中に記載の化学薬品のうちの１つ或いはそれ以上との接触は、ｐＨ範囲２〜１２、３〜１１、５〜１０などを含み、または１〜６、２〜５、または３〜４、または範囲８〜１３、または９〜１２、または１０〜１１のような酸或いはアルカリ性の範囲に亘る、様々なｐＨ条件で行われる。
【００４６】
温度とｐＨの有用な組合せは、本発明で想定しており、また、当業者は、どんな特定の炭素質物質或いは鉱床の処理にも最適条件、または係る条件の組み合わせを、過度の実験を全然しなくても、よく決定できると考えられる。これらの組合せを種々の範囲の圧力で使用することも想定している。
【００４７】
これらに限定されないが、酢酸塩及び、アルコールと酢酸のエステルを含む、酢酸の塩またはエステルを利用する実施形態では、当該塩またはエステルは、選択的に水と混合される。好ましい一実施形態では、酢酸の塩またはエステルは水との混合物で使用される。係るアセテートは、またエステルであってもよい。係る化学薬品を地層に導入して、その中の少なくとも一部の炭素質物質を可溶化する場合、前記塩またはエステルに先駆けて水を注入するのが有利であり得る。
【００４８】
本発明のいずれの方法でも有用な酢酸の好ましいエステルは、これらに限定されないが、以下を含む：酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、酢酸ヘプチル、酢酸オクチル、酢酸ノナニル、酢酸デシル、酢酸ウンデシル、酢酸ラウリル、酢酸トリデシル、酢酸ミリスチル、酢酸ペンタデシル、酢酸セチル、酢酸ヘプタデシル、酢酸ステアリル、酢酸ベヘニル、酢酸ヘキサコシル、酢酸トリアコンチル、酢酸ベンジル、酢酸ボルニル、酢酸イソボルニル、および酢酸シクロヘキシル。
【００４９】
係る塩が水溶媒を用いて使用される場合、いくらかの酢酸または他のカルボン酸が形成することになり、（最終ｐＨに依存）、次いで、前記可溶化プロセスに自由に参加できる。
【００５０】
本発明の酢酸エステル或いは他のエステルと組み合わせることができる、溶剤のもう一種の溶媒タイプは、亜リン酸エステルである。亜リン酸エステルは、一般構造Ｐ（ＯＲ）３を持つ化合物の一種である。亜リン酸エステルは、亜リン酸、Ｈ３ＰＯ３のエステルとして考え得る。単純な亜リン酸エステルは、トリメチルホスファイト、Ｐ（ＯＣＨ３）３である。リン酸エステルは、リン酸のエステルとして考えることができる。オルトリン酸は、３つの−ＯＨ基を持っているので、１つ、２つまたは３つのアルコール分子でエステル化して、モノ−、ジ−またはトリエステルを形成し得る。亜リン酸とリン酸のエステル、またはリンのオキソ酸エステル、またはリンのチオ酸エステル、またはリンのオキソ酸とアルコールとの混合物、またはリンのチオ酸とアルコールとの混合物などの化合物は、炭素含有分子と反応し、分子内の炭素結合を切断し、これらの炭素含有分子に水素分子を添加する。係る反応は、メタン生成微生物共同体による、メタン或いはその他の有用な炭化水素への生物変換により適した、一酸化炭素、二酸化炭素、及び揮発性脂肪酸のような、一連のより小さい炭素含有分子を生成する。石炭と、リンのオキソ酸エステルル又はリンのチオ酸エステル、又はリンのオキソ酸アルコールとの混合物、またはリンのチオ酸とアルコールとの混合物の反応から生成された反応生成物は、地下地層におけるメタン生成微生物共同体を刺激し、メタンおよび他の有用な製品の生産を開始または生産を増大する。
【００５１】
いくつかの実施形態では、前記可溶化プロセスを促進すために、追加の溶媒を、既に記載したもの（すなわち、４個以下の炭素原子の有機酸（例えば、カルボン酸）または安息香酸、または任意のこれらの酸の塩またはエステル、好ましくは酢酸、酢酸の塩またはエステル、ならびに水酸化物及び過酸化物）と組み合わせるか、または、一緒に使用し得る。有用な溶媒は、芳香族炭化水素類、クレオソート、及び重油を含む。前記好ましい芳香族炭化水素は、フェナントレン、クリセン、フルオランテン、及びピレン、含窒素環芳香族化合物、例えば、アクリジン及びカルバゾール、ならびにカテコール、パイロカテコールなどを含み、本発明のプロセスにおいて溶剤としても適している。例えばアントラセン、フルオレンなどの芳香族化合物も使用し得る。
【００５２】
酢酸のようなＣ１〜Ｃ４カルボン酸、酢酸の塩またはエステル、安息香酸を含む有機酸、水酸化物及び過酸化物等と組み合わせて使用し得る更なる溶媒は、亜リン酸、リン酸、トリエチルアミン、キヌクリジンＨＣｌ、ピリジン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、アセトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロチオフェン、トリメチルホスフィン、ＨＮＯ３、ＥＤＴＡ、サリチル酸ナトリウム、トリエタノールアミン、１，１０−ｏ−フェナントロリン、酢酸ナトリウム、酒石酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、ＴＨＦ−テトラヒドロフランを含む。
【００５３】
有用な溶媒は、前記のいずれか、ならびにそれらの混合物、好ましくは共晶組成物を含む。係る混合物は、担体液体、例えば、重質油（係る混合物は、溶解した溶媒の約５％〜１０％以下であること）中に、有効に、溶解させ得る。係る溶媒は、８０〜４００℃、好ましくは８０〜３００℃、より好ましくは１００〜２５０℃、最も好ましくは少なくとも約１５０℃の範囲の温度に加熱されれるときに最も有用である。約４００℃を超える温度はあまり有利でない。
【００５４】
本発明は、特に、酢酸などの１つ或いはそれ以上のＣ１〜Ｃ４カルボン酸および/または酢酸の塩及び／又はエステル、及び／又は安息香酸又はベンゾエート、好ましくはエステル、の溶液で地下地層を処理すること、また、前記地層をリンのオキソ酸エステル或いはリンのチオ酸エステルの少なくとも１つ、１つ或いはそれ以上の芳香族アルコール；および水素；リンのオキソ酸、リンのオキソ酸の塩、ビタミン、ミネラル、ミネラル塩、金属、および酵母エキスとから成る群から選択される１つ或いはそれ以上の他の化学薬品を含有する溶液で処理することにより、地下地層の中の炭素含有物質の生物変換し、メタンなどの炭化水素を生産するのを容易にすることを想定する。
【００５５】
炭素含有の地下地層を現場でメタンや他の炭化水素、ならびに二酸化炭素に生物変換することは、微生物の栄養源、メタン生産共同体または化学薬品の導入によって、常在性または非常在性メタン生成共同体を使用し、地質学的、地球物理学的、流体力学的、微生物学的、化学的、生化学的、熱力学的および係るシステム及びプロセスの操作特性を完全に記載する包括的な数学モデルを採用して実行される。
【００５６】
生物変換した製品の量およびその生産速度は、必ずしもこれらに限定されないが以下、いくつかの要因の関数として本明細書において認識される：即ち、炭層などの地層中に存在する特定の微生物共同体、炭素含有（すなわち、炭素質）地層の性質或いは種類、地層の温度と圧力、地層中の水の存在とその地球化学、前記微生物共同体が生存し、成長するのに要する栄養素の利用可能度と量、メタン及び他の生物変換製品或いは成分の存在または飽和、および他のいくつかの要因である。
【００５７】
炭素の生物変換速度は、共同体中の微生物が利用できる表面積の値、微生物の個体数、および栄養素の鉱床への移動およびに鉱床が枯渇するにつれて鉱床から抽出或いは出て行く生物変換した生成物の移動に比例する。微生物が利用できる表面積の値は地下地層の空隙の百分率、つまり気孔率、に比例する；また、透過性、つまり、気体及び流体が地下地層を通って流れる能力の尺度は、同様に気孔率に比例する。すべての地下地層は、ある程度圧縮可能であり、すなわち、それらの容積、気孔率、及び透過性はこれらにかかる正味応力の関数である。これらの圧縮性は、同様に、該物質、つまり鉱物、炭化水素化学物質と流体、岩石の気孔率、及び該物質の構造、すなわち、結晶性又は非結晶性の関数である。
【００５８】
本発明によれば、生物変換は、１つ或いはそれ以上の、これに限定されるものではないが以下を含む生物変換剤によって行われるのであって、当該変換剤は、通性嫌気性菌、譬えば、属ブドウ球菌、大腸菌、コリネバクテリウム、およびリステリアと、酢酸生成菌、例えば、属SｐｏｒｏｍｕｓおよびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍと、メタン生成菌、例えば属Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ、Ｍｅｔｈａｎｏｃａｌｃｕｌｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｏｉｄｅｓ、Ｍｅｔｈａｎｍｏｃｏｃｃｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｒｐｕｓｃｕｌｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｃｕｌｌｅｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｆｏｌｌｉｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｒｅｇｕｌａ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ、Ｍｅｔｈａｎｏｐｈａｅｒａ、Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｉｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｏｂａｃｔｅｒ、及びＭｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘと、を含む。詳細なリストを以下に示す。前記生物変換剤はまた、真菌などの真核生物であり得る。
【００５９】
前記生物変換は、可溶化のために本明細書に開示された化学薬品で処理することで得られた、処理した炭素質物質および/またはそれから得られた製品を生物変換するのに有効な条件下で操作される。有用な生物変換剤は、本明細書の他の箇所で説明したように、通性嫌気性菌、酢酸生成菌、メタン生産菌及び真菌を含む。適切な生物変換は、メタン、エタン、プロパンなどの炭化水素及びカルボン酸、脂肪酸、酢酸、二酸化炭素の生成を含む。係る生物変換剤は、地質学的鉱床から分離前または後に可溶化された基質の生物変換に有用である。
【００６０】
好ましい一実施形態において、１つ或いはそれ以上の、本明細書に開示された可溶化化学薬品、例えば、アセテート、またはアセテートと他の薬剤、好ましくは  水酸化物及び過酸化物のいずれかまたは両方との組み合わせによる石炭の溶解化と、本明細書に記載された、１つ或いはそれ以上の化学薬品および/または栄養素および/またはビタミンおよび/またはミネラルを、処理石炭および/または石炭の可溶化製品の生物変換を促進するよう使用する、前記処理した石炭および/または石炭の可溶化生成物の生物変換、との組み合わせによって、石炭は、生物変換される。係る物質は、成長用および/または生物変換剤として使用される生物の生物変換作用を強化するための補助剤として用いられる。
【００６１】
例えば、米国特許第６，５４３，５３５号及び米国特許出願公開第２００６/０２５４７６５号は、代表的な微生物或いは栄養分を開示していて、その教示は参照により本明細書に組み込まれる。適切な刺激剤も含めることもできる。
【００６２】
生物変換促進添加物は、主要栄養素、ビタミン、微量元素（非限定的な群として，例えば、ホウ素，コバルト、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、モリブデン、ニッケル、セレン、タングステン、亜鉛）およびリン酸塩および酢酸塩緩衝剤などの緩衝剤を含む。適切な増殖培地を含めることもできる。本発明を実施する際には、本発明のプロセスの一部として使用するための最適な成長条件を決定するのに、先ず炭層のような鉱床に存在する微生物共同体の性質を決定する必要があり得る。
【００６３】
現場での可溶化石炭などの可溶化された炭素質物質の生物変換は、細菌の組み合わせ、例えば、２つ或いはそれ以上の通性嫌気性菌、酢酸生成菌、メタン生成菌、および/または真菌、特に本明細書の他の箇所で記載した１つ或いはそれ以上の属を含む菌で達成される。係る組み合わせは、前記鉱床で内在的に存在し得るか、および/または可溶化および/または生物変換プロセスの一環として、鉱床に添加される。特定の実施形態においては、１つ或いはそれ以上の栄養素、ビタミン、ミネラル、金属触媒或いはその他の化学薬品は、細菌或いは真菌の増殖を促進させるよう石炭鉱床に添加される。
【００６４】
本発明によれば、このような地層は、これに限定されるものではないが、炭層、シェール及びオイルサンドなどの地下の地層を含む。一実施形態は、地下の炭素質地層内に、１種或いはそれ以上の、過酸化物、水酸化物、及びアセテートから選択される化学薬品を、単独で、または組み合わせて導入し、それによって地層中の炭質物を可溶化し、地層がさらに加工処理で燃料、或いは容易に燃料などに変換される製品を生産するよう準備する。
【００６５】
炭素質物質を含有する、炭層などの地下の地層中に可溶化化学物質の注入で、生産した可溶化された炭素質物質の量および係る生産の速度は、これだけに必ずしも限定されるものではないが、以下を含む、いくつかの要因の関数であって、該要因は、炭素質の地下地層に導入された、特定の化学薬品、化合物の濃度、化合物の温度、化合物の添加順序、化合物の相対量、化合物の導入速度、炭素含有地層の性質或いは種類、地層の温度と圧力、地層内の水の存在と地球化学、メタン或いは他の生物変換製品または成分の存在または飽和、およびいくつかの他の要因である。したがって炭素含有地下層中の炭質物の効率的な可溶化は、地層への化合物の送達と分散、地層の表面積全体に亘る化合物の分散、地層の表面全体を化合物に露出すること、及び地層から可溶化された炭素質物質と気体の分離と回収のための最適化された方法とプロセスを必要とする。
【００６６】
一実施形態では、水または他の溶媒を含み得る化学薬品は、表面から炭素質の地下鉱床へ延びた、例えば、１つ或いはそれ以上の坑井などの、導管によって、前記地層に導入される。これらは、表面および/または地下炭素層或いは地層に対して、水平、垂直または任意の他の所望の角度の方向に向けられる。このような地層は、これに限定されないが、炭層、シェール、オイルサンド或いは重油の鉱床を含む。
【００６７】
一実施形態において、導管又は坑井は、地下層に注入された化学薬品を置換し可溶化された炭素質物質を回収するためのパターン或いは構成の配列に配置される。別の実施形態では、可溶化化学薬品は、注入され、および/または可溶化された炭素質物質は、連続的または断続的に生産される。
【００６８】
本発明の方法はまた、化学薬品で処理または接触中または後に超音波処理を使用することを想定しているが、該超音波処理は、選択的に可溶化プロセスの一部であるか、または処理または接触から生じる、より均一な生成物を形成するためにのみ使用される。
いくつかの実施形態では、超音波処理は、より均一な可溶化を達成するために、前記記載の化学薬品と共に使用し得る。超音波処理を現場での炭素質物質の可溶化と組み合わせて使用する場合には、係る超音波処理は、地層中への可溶化化学薬品の導入時または後に実行し得るが、例えば、下げ穴超音波処理装置を用いて都合よく達成される。
【００６９】
別の実施形態では、可溶化化学薬品の注入前に地下の地層が破壊刺激される。或いは、地下の地層は、該地層を破壊させるのに十分な速度と圧力で注入することにより、可溶化化学薬品の注入時に破壊刺激される。
本発明の実施形態では、可溶化製品は、可溶性または不溶性の固体状の炭素質物質を含み、気体を含む。
【００７０】
本発明の方法はまた、製造/回収した可溶化された炭素質物質を、例えば、膜分離、ろ過、蒸発、または他の適当な手段により濃縮することを想定する。
【００７１】
本発明は、本発明の可溶化および/または濃縮工程で使用した水および/または可溶化化学薬品をリサイクルまたは再使用することも想定している。
【００７２】
本発明の一実施形態は、前記第１及び第２実施形態による方法を適用前、適用中、及び適用後、任意の時点での地下地層の容積と重量、炭素含有量、気孔率、流体、気体および可溶化化学薬品と可溶化された炭素質物質を測定或いは推定することを含む。
【００７３】
さらなる１実施形態は、前記第１及び第２実施形態による方法を適用前、適用中、及び適用後、任意の時点で、可溶化されている、地下地層中の炭素量を測定することを含む。
【００７４】
さらに別の実施形態では、鉱床の１つ或いはそれ以上の物理的特性は、深さ、厚さ、圧力、温度、気孔率、透過率、密度、組成、存在する流体の種類と容積、硬さおよび圧縮率を含む。係る特性の知見は、現場での可溶化プロセスにおいてだけでなく、後続の現場生物変換プロセスに使用される化学薬品の組み合わせを決定する上で非常に有用であると考えられる。
【００７５】
別の実施形態において、当該操作条件は、１つ或いはそれ以上の、所定の流量で所定量の可溶化化学薬品溶液と所定量の水とを、鉱床中に注入することを含む。。
【００７６】
特定の実施形態において、本発明の方法は、可溶化化学薬品溶液の濃度、容積、温度、送達圧力及び送達流量を含む、性質を活用する。
【００７７】
一実施形態では、可溶化された製品は、先ず水に溶解する、および/または微粒子形態である。別の実施形態では、少なくとも１つの気体状生成物が可溶化された炭素と一緒に生産され、この場合前記プロセスは、鉱床から少なくとも１つの気体を回収することを含む。
【００７８】
１つ或いはそれ以上の別々の実施形態は、可溶化された炭素質物質と少なくとも１つの気体を鉱床から回収することを含み、１つのシミュレーションは、該鉱床を複数の３次元のサブユニットの少なくとも１つのグリッドに分割し、１つ或いはそれ以上のサブユニットから可溶化した炭素質物質と、少なくとも１つの気体との回収量を予測することを含む。
【００７９】
１つ或いはそれ以上の他の実施形態は、地下の炭素質鉱床を複数３次元のサブユニットのグリッドに分割し、回収すべき可溶化炭素質製品の最適量を示すサブユニットを選択し、次いでその選択したサブユニットから可溶化された製品を回収することを含む。
【００８０】
本発明の方法は、特に、前記シミュレーションが、該鉱床を複数の３次元のサブユニットの少なくとも１つのグリッドに分割し、１つ或いはそれ以上のサブユニットから可溶化された炭素質物質と、少なくとも１つの気体との回収量を予測し、セクターから隣接セクタへの可溶化された炭素質物質と気体状生成物の流れを決定することを含み、前記鉱床から可溶化炭素質の生成物を回収することを想定する。特定の１例において、本発明の一般的な方法は、図３の諸工程を含む。
【００８１】
前記可溶化化学薬品が過酸化物、水酸化物及びアセテートの内少なくとも２つを含むか、さらに好ましくは、３つすべてが利用される、好ましい実施形態では、当該化学薬品は、混合物として又は化学薬品を次々に注入するように逐次的に、地下の鉱床、層、または地層と接触させられる。混合物として追加すると、化学薬品は単一の組成物として一緒に添加され、又は現場で混合物を形成するように逐次添加される。逐次添加する場合、各注入は、選択的に適切な溶媒、例えば、水の注入によって前と後で区切られる。
【００８２】
例えば、一実施形態は、前記過酸化物を注入し、次いで水酸化物を注入し、アセテートが次ぎ、それぞれの係る注入をある量の水の注入で区切ることを含む。いくつかの非限定的な実施形態が、図面に示された結果を付した実施例に提供されている。
【００８３】
一実施形態では、前記可溶化化学薬品は、少なくと１種の過酸化物を、少なくと１種の水酸化物および少なくと１種のエステル、好ましくは酢酸エステルを、追加の化学薬品と共に含み、別々の注入によるか、或いは、過酸化物、水酸化物、または、アセテートと一緒の注入による。
【００８４】
本発明によれば、可溶化された炭素質物質は普通、例えば、可溶化化学薬品を導入するのに使用する１つ或いはそれ以上の導管または坑井を介して、回収される。このような回収もその目的のために形成され、可溶化化学薬品を導入するために使用されるものとは異なる付加的な導管または坑井の使用によって行うこともできる。同一または別の導管または坑井が、地層における物質の量をテストし、および/または可溶化プロセスの進行状況を監視することを目的として形成される。
【００８５】
本発明の一実施形態では、可溶化化学薬品は、少なくとも１種の水酸化物を含む。好ましい実施形態では、該水酸化物は、ナトリウム、カリウム、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、銅或いは鉄の水酸化物であるが、水酸化ナトリウムが特に好ましい。係る水酸化物は、０．０１％〜５０％の濃度、好ましくは０．１〜４０％、より好ましくは、１％〜３０％、または１．５〜２０％、または２％〜１０％、最も好ましくは２．５％〜５％で存在するが、最も好ましい濃度は約３％、３．５％、及び４％と４．５％である。
【００８６】
可溶化化学薬品が過酸化物を含む実施形態では、好ましい薬剤は過酸化水素である。係る過酸化物は、好ましくは０．０１％〜５０％、好ましくは０．１〜４０％、より好ましくは１〜３０％、または１．５％〜２０％、または２％〜１０％、最も好ましくは２．５％〜５程度の濃度で添加され、約３％、３．５％、及び４％が、最も好ましい濃度である。
【００８７】
一実施形態では、前記過酸化物は、鉄触媒のような別の試薬、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）と組み合わせられる。係る組み合わせは、普通フェントン試薬と呼ばれている。係る過酸化物は、０．０１％〜５０％、好ましくは０．１％〜４０％、の濃度であり、より好ましくは、１％〜３０％、または１．５〜２０％、または２％〜１０％、最も好ましくは、２．５％〜５％の濃度で添加されるが、約２．５％、３％、３．５％、４％及び４．５％が最も好ましい濃度である。
【００８８】
可溶化化学薬品が過酸化物を含む実施形態では、好ましい薬剤は過酸化水素である。係る過酸化物は、好ましくは０．０１％〜５０％、好ましくは０．１〜４０％、より好ましくは１〜３０％、または１．５％〜２０％、または２％〜１０％、最も好ましくは２．５％〜５％の濃度で添加され、約３％、３．５％、及び４％が、最も好ましい濃度である。
【００８９】
一実施形態では、前記過酸化物は、鉄触媒のような別の試薬、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）と組み合わせられる。係る組み合わせは、普通フェントン試薬と呼ばれている。係る過酸化物は、０．０１％〜５０％、好ましくは０．１％〜４０％の濃度で、より好ましくは、１％〜３０％、または１．５〜２０％、または２％〜１０％、最も好ましくは、２．５％〜５％の濃度で添加されるが、約２．５％、３％、３．５％及び４％が最も好まれる濃度である。
【００９０】
係る化学薬品は、１０℃〜２５０℃、好ましくは７０℃〜２００℃、より好ましくは、、７０℃〜１５０℃、最も好ましくは７０℃〜１００℃の範囲の温度に加熱される場合、特に有用である。約２５０℃より高い温度はあまり有利ではない。
【００９１】
一実施形態では、前記処理又は接触は大気圧、大気圧を超える、または大気圧未満を含む様々な圧力条件で行われる。例えば、現場で石炭鉱床を処理する際に、該圧力は、鉱床内に存在する圧力或いはウ前記井戸内に導入される液体の圧力を制御することによる、高い圧力である。
【００９２】
係る一実施形態では、可溶化化学薬品は、表面から地下層の深度までの深さ１フィートあたり０ｐｓｉｇ〜５０００ｐｓｉｇの圧力、好ましくは、当該圧力は、０．４４ｐｓｉｇ〜０．７ｐｓｉｇ下で地下層に導入される。
【００９３】
本発明は、係る可溶化条件が相互に排他的ではなく、種々の可溶化化学薬品の温度、圧力、濃度の有利な組み合わせは、制作すべき当業者の技術範囲内であり、しかも猶、十分に発明の限界内にあることを想定する。
【００９４】
好ましい一実施形態では、可溶化化学薬品は、過酸化水素、水酸化ナトリウム及び酢酸エチルである。
【００９５】
回収した可溶化された炭素質物質を嫌気性発酵シテムと接触させる実施形態において。、係るシステムは、可溶化した炭素質物質を１段、２段、及び多段で、生物変換して気体、例えば、使用した発酵試薬に応じて、メタン、二酸化炭素、より高級な炭化水素または他のいくつかの有用な製品にする為の発酵システムを含む種々の構成であり得る。
【００９６】
可溶化した炭素質物質を、抽出した場所から嫌気性発酵生物変換の場所にトラック、鉄道、或いは、パイプラインによる輸送は、特に、本発明で想定されているが、係る発酵は、可溶化の場所またはその近くで行われる必要はない。
【００９７】
係る発酵は、発酵システムにおいて、炭素質物質を適切な有機酸、カルボン酸、アセテート、及びエステルに変換し得、常在性或いは非常在性微生物共同体を採用し得る。一実施形態では、可溶化された炭素は、常在性或いは非常在性メタン生成共同体により、メタン、二酸化炭素或いはその他の有用な製品に変換される。
【００９８】
微生物メタン生成共同体は、可溶化された炭素のメタン、二酸化炭素或いはその他の有用な炭化水素への変換を最高にするために、圧力、温度或いは他の要因の最適化された条件下で嫌気性発酵システムで使用される。係るなプロセスは、図７に示すように、可溶化された炭素質物質を第１加水分解反応器内に導入し、次いで第２のメタン化反応器に導入してメタンと二酸化炭素を生成することを含み得る。他の炭化水素は、同様の方法により生産される。
【００９９】
一実施形態では、バイオ気体化反応器はメタン生成細菌培養液の付着と成長用表面として機能するためには、高い体積対表面積比を有する物質、または諸物質を内蔵している。
【０１００】
何れの活性加水分解またはメタンを生成する、中温性または好熱性嫌気性消化システムを使用しても、本発明の方法に従って形成された可溶化された炭素質物質から有用な製品を生産し得る。
【０１０１】
一実施形態では、水素生産嫌気システムは、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ種由来の微生物を利用する。例えば、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ種は、これらに限定されないが、以下のものを含む：Ｃ．ｔｈｅｒｍｏｌａｃｔｉｃｕｍ、Ｃ．ｔｈｅｒｍｏｈｙｄｒｏｓｕｌｆｕｒｉｃｕｍ、Ｃ．ｔｈｅｒｍｏｓｕｃｉｎｏｇｅｎｅ、Ｃ．ｂｕｔｙｒｉｃｕｍ、Ｃ．ｂｏｔｕｌｉｎｕｍ、Ｃ．ｐａｓｔｅｕｒｉａｎｕｍ、Ｃ．ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ、及びＣ．ｂｅｉｊｉｒｉｎｃｋｉ。別の実施形態では、水素生産嫌気システムは、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ及び/又はＥｕｂａｃｔｅｒｉａ種に由来する微生物を利用する。非限定的な実施例では、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ種はＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｐａｒａｃａｓｅｌで、及び/又はＥｕｂａｃｔｅｒｉａ種は、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉａ  ａｅｒｏｇｅｎｅｓである。
【０１０２】
好ましい加水分解性生物はＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、及び他のＦｉｒｍｉｃｕｔｅｓとＰｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａとを含む。
【０１０３】
酸生成細菌及びメタン生成生物を利用するメタン生産嫌気システムは、よく知られており、下水汚泥から、または醸造廃棄物からメタンを生成するために容易に用いられる。これらは、特に、本発明における使用が想定される。嫌気性消化の微生物学の総説は"Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ，１．Ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ，"Ｄ．Ｆ．ＴｏｅｒｉｅｎおよびＷ．Ｈ．J．Ｈａｔｔｉｎｍｇｈ，Ｗａｔｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ．３，３８５〜４１６頁，ＰｅｒｇａｍｏｎＰｒｅｓｓ(１９６９)に記載されている。
【０１０４】
適切な酸生産種は、これらの属由来の種に限定されないが、以下を含む：Ａｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｅｉｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ、Ｒｕｂｒｏｂａｃｔｅｒｓｐｅｃｉｅｓ、Ｅｒｙｔｈｒｏｂａｃｔｅｒｌｉｔｏｒａｌｉｓ、Jａｎｎａｓｃｈｉａ  ｓｐ．、Ｒｈｏｄｏｐｉｒｅｌｌｕｌａｂａｌｔｉｃａ、Sａｒｃｉｎａ、Sｅｒａｔｉａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、及びＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ。また、本発明で使用するのは、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｏｉｎｍｅｌｉａｎｓkｉｉ、Ｍｂ．Ｆｏｒｍｉｃｉｕｍ、Ｍｂ．Sｏｈｎｇｅｎｉｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｂａｒkｅｎｍ、Ｍｓ．Ａｃｅｔｏｖｏｒａｎｓ、Ｍｓ．Ｍｅｔｈａｎｉｃａ及びＭｃ．Ｍａzｅｉ、Ｍｅｔｈａｎｅ−ｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｈｅｒｍｏａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｂｒｙａｎｔｉｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｍｉｔｈｉｉ、Ｍｅｔｈａｎｍｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒａｒｂｏｒｉｐｈｉｌｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍｈｕｎｇａｔｅｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｏｉｄｅｓｂｕｎｔｏｎｉｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓｖａｎｎｉｅｌｌｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘｓｏｅｈｎｇｅｎｉｉ、Ｏｐｆｉｋｏｎ、Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘ  ｓｐ．、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｍａzｅｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ、及びそれらの混合物から成る群から選択される微生物である。
【０１０５】
好ましいメタン生成生物は、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｃｅａｅ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａｃｅａｅ、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｒｐｕｓｃｕｌａｃｅａｅ、Ｍｅｔｈａａｎｏｍｉｃｒｏｂｉａｃｅａｅ或いは他の古細菌生物を含む。
【０１０６】
他の有用な微生物及び微生物の混合物は、当業者に知られている。例えば、米国特許第６，５４３，５３５号、米国特許出願公開第２００６/０２５４７６５号は、代表的な微生物及び栄養分を開示し、その教示は、参照により組み入れられる。適切な刺激も含み得る
多種多様な基質は、メタン生成細菌によって利用されるが、それぞれの種は、現在、特徴として、いくつかの化合物の使用に限定されると考えられている。したがって、本発明によって回収された物質の完全発酵には，数種のメタン生成菌を必要とし得る。例えば、吉草酸の完全発酵は、メタン生成菌を３種も必要とする。吉草酸はＭｂ．Ｓｕｂｏｘｙｄａｎによって酢酸とプロピオン酸に酸化されるが、これ以上は、この生物で作用されない。Ｍｂ．Ｐｒｏｐｉｏｎｉｃｕｍのような第２の種は、前記プロピオン酸を、酢酸、二酸化炭素とメタンに変換し得る。酢酸を発酵するには、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｍｅｔｈａｎｉｃａのような第３の種が必要である。
【０１０７】
本明細書に記載した全ての実施形態は、例示であり、限定のために提供されていないこと、及び、当業者は、開示された実施形態に変更を加え得ることが理解される。例えば、可溶化化学薬品および/または濃度の一組が記載されていても、所定の実施と、所定の炭化水素の形成においては、任意の数の係る濃度があり得る。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に応じて決定されることを想定している。
【実施例１】
【０１０８】
炭素質物質の可溶化
石炭から炭素質物質を可溶化する方法は、一連の実験室テストで決定された。石炭試料は、３つの異なる供給源である、Ｃａｂａｌｌｏ炭鉱、ワイオミング州のＰｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎの浅い炭層メタン井戸、及びルイジアナ州コロンビアの近くの掘削坑井から得られた。テストの第１シリーズでは、直径約０．２５インチ、総重量約５グラムの石炭片をファルコン管に入れ、該ファルコン管に添加された、３％体積濃度の過酸化水素１０ｍｌで、２５℃で２４時間処理した。この液体をデカント（傾瀉）した後、９０℃に加熱した、５０ｍＭモル濃度の水酸化ナトリウム１０ｍｌを６０分間前記管に添加した。液体をデカントし、７５℃に加熱した、５％体積濃度の酢酸エチル１０ｍｌを６０分間前記管に添加した。液体をデカントした。化学薬品添加とデカントの順次系列を２０回完了するまで、継続した。デカントした液体について可溶化された炭素含有量を分析した。残りの石炭固体は質量と残留炭素含有量を分析した。
【０１０９】
図４と図５は、２個のＰｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎの石炭試料及びルイジアナ石炭試料について試験した、それぞれの可溶化工程における当該石炭から可溶化された炭素量を示すグラフである。
【実施例２】
【０１１０】
炭素質物質の可溶化
２番目のテストはワイオミング州Ｐｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  ＢａｓｉｎのＮｏｒｔｈＡｎｔｅｌｏｐｅ  Ｒｏｃｈｅｌｌｅ炭鉱由来の石炭試料で行った。このテストでは、直径０．２５インチ以上の種々の大きさの石炭片を、内部直径２インチ、長さ２６インチのステンレス鋼管に入れた。石炭片間のすべての空隙を埋めるために地層水を前記管に添加した。管の端に蓋をし、接続口とバルブを装備して、管に流体の導入と回収が出来るようにした。管はスタンドに垂直に取り付け、ポンプに接続されて、該装置は、管へ入出圧力、流量、及び温度を測定する計器を取り付けた。０．８８モル濃度の過酸化水素約３００ｍｌをポンプで管に、次いで地層水３００ｍｌを送入した。過酸化水素が送入されてから地層水の注入前まで管に残留できる時間は１４４分であった。地層水がポンプで送入されて、次いで管に残留出来る時間は３０分であった。
【０１１１】
前記管内に地層水をポンプで送入後、０．０５モル濃度の水酸化ナトリウム３００ｍｌをポンプで管内に、ついで地層水を３００ｍｌ送入した。水酸化ナトリウムが送入されてから地層水の注入前まで管に残留できる時間は６０分であった。地層水がポンプで送入されて、次いで管に残留出来る時間は３０分であった。管内に地層水をポンプで送入後、９０℃に加熱した、０．５モル％酢酸エチル３００ｍｌを管内に、次いで地層水３００ｍｌを注入した。酢酸エチルが送入されてから地層水の注入前まで管に残留できる時間は６０分であった。地層水がポンプで送入されて、次いで管に残留出来る時間は３０分であった。管内に各化学薬品と地層水を注入する時に、注入によって排除された液体を管の反対側の端の排出口から採取し、可溶化された炭素と注入した化学薬品の組成を試験した。化学薬品及び地層水の注入プロセスを同じ順序と体積で、管内にポンプで化学薬品物質と地層水を完全なサイクルで、２０回送入するするまで継続し、試料は、管の吐出口から採取した。
【０１１２】
図５は、石炭の総初期炭素含有量の％として可溶化プロセスにより生成した可溶化炭素量を示すグラフである。ポンプ送入プロセスの完了時には、石炭体積およびその組成物を、管内残留液体の体積と組成と共に、測定した。流体の、可溶化された炭素含有量は、紫外可視分光光度法を用いて測定し、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いて確認した。
【実施例３】
【０１１３】
嫌気的発酵
上述の化学的可溶化工程により可溶化したＰｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎの石炭試料６７グラムを、少量のバッチ増分で、二段嫌気性発酵システムに導入し、可溶化された炭素質物質がメタン、二酸化炭素、及び他の気体に変換し得る程度を測定した。２７日間に亘って、可溶化された炭素質物質は、約５２、０００ｍｌのメタン、つまり、トン当たり約２５，０００標準立方フィート相当、及び約２４０００ｍｌの二酸化炭素に変換された。
【０１１４】
図８は、３０日の期間に亘る、入力石炭のトン当たりの標準立方フィートで測定した、可溶化石炭から嫌気性発酵システムで生成したメタンの量を示す。ほぼ全部の可溶化石炭の炭素は、この嫌気性発酵システムでメタンと少量の二酸化炭素に変換された。
【実施例４】
【０１１５】
亜炭のＣ４Ｈ８Ｏ２中の溶解度
褐炭１０ｇを約２５０ミクロンの大きさに粉砕し、ふるいにかけ、２５％酢酸エチルＣ４Ｈ８Ｏ２の水溶液５０ｍｌと混合し、２時間９０℃で加熱した。圧力は１４．７ｐｓｉａであり、ｐＨは７であった。本試料はＣ４Ｈ８Ｏ２/水に９３．５％可溶であることが分かった。類似の亜炭試料は同条件で処理した場合、ピリジンにわずか１２％可溶であることが分かった。
【図１】
2013525540.tif 000002
【図２】
2013525540.tif 000003
【図３ａ】
2013525540.tif 000004
【図３ｂ】
2013525540.tif 000005
【図３ｃ】
2013525540.tif 000006
【図４】
2013525540.tif 000007
【図５】
2013525540.tif 000008
【図６】
2013525540.tif 000009
【図７】
2013525540.tif 000010
【図８】
2013525540.tif 000011
【国際調査報告】
2013525540.tif 000012