ヴォイニッチの科学書 Chapter-441

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ヴォイニッチの科学書
2013 年 4 月 20 日
Chapter-441
シェールガスとメタンハイドレート

http://www.febe.jp/
http://obio.c-studio.net/science/

配付資料

石油や石炭など既存の化石燃料は新たな資源のいるシェールガスを回収するための特殊な技術の開発と採掘のバランスがとれているため、現在も開発が障壁となってこれまでほとんど利用されて比較的安定して採掘が続いています。けれど、化いませんでした。

石燃料を燃やすことによる二酸化炭素の排出や、中東への過度の依存など様々な問題からエネルギー源のシフトが起きています。シェールガス、つまり、これまで地下からの回収が難しいと考えられていた非在来型の天然ガスとしてシェールガスが注目されています。
非在来型天然ガスにはタイトガス、コールベッドメタン、シェールガスの 3 種類の天然ガスが含まれます。タイトガスとシェールガスはガスが流れにくい砂岩（頁岩＝シェール）に含まれる天然ガス、コールベッドメタンは石炭層に吸着したメタンです。

シェールガス採掘技術を最初に実用化したのはシェールガスの起源はその他の化石燃料同様に米国の企業でした。シェールガスの採掘は当初、1 億数千万年前の藻やプランクトンなどの有機物中堅のエネルギー企業によって行われていましたです。従って成分や燃えやすさは在来型の液化天が、米国でのシェールガスの埋蔵量が膨大である然ガスと同様です。在来型化石燃料との最大の違ことがわかると続々と巨大企業がシェールガスのいは存在している地下環境と採掘方法です。在来採掘に参入してきました。米国には採掘可能なシ型の化石燃料は隙間の多い岩石の貯留層という取ェールガスが米国の消費量の 60 年分相当量埋蔵さり出しやすい場所に集積していますので、地下にれています。これだけではなく、現在の技術では穴を開けると自然に吹き出してきます。一方でシ採掘が難しいものの、将来的さらに新しい技術がェールガスはガスが流れにくい岩石に残留してい開発されれば利用可能になるかもしれないシェーたり吸着していたりするため、普通に穴を開けたルガスがこのほかに 220 年分も埋蔵されているこだけでは出てきません。従って、採掘は非常に困とも調査の結果わかっています。

難で、岩石内の流れやすさを改善してしみこんでシェールガスを採掘するにはそれらを含む砂岩
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ヴォイニッチの科学書 Chapter-441の層の地下 2000 メートル以上まで垂直にパイプをニズムはまだ解明されていません。

おろし、砂岩層に到達したらそこから水平方向に自然界でメタンハイドレートが発見されたのは何キロメートルもパイプを伸ばします。そうした

1960 年代のシベリアの凍土地帯でした。その数十状態でパイプの中に水や砂、化学物質を含むフラ

年後には、アラスカ北部、グアテマラ沖米国外縁クチャリング流体と呼ばれる液体を注入し砂岩に大陸棚、日本近海など世界各地に莫大な量のメタ高い水圧をかけることによって周辺の砂岩に亀裂ンハイドレートが埋蔵されていることが確認されをつくり、その亀裂からしみ出してくるシェールましたが、それらのほとんどは深海底に低濃度でガスを回収します。

存在しておりほぼ採掘が不可能な状態と思われました。発見から 40 年以上が経過して、カナダが世界最初の採掘に成功したの 2002年になってのことでした。
カナダでの採掘には実は日本も関わっていた

図は化学 2013 年 1 月号より引用のですが、日本近海での採掘は実用化迫る新たな選択肢「メタンハイドレート」

2013 年に初めて成功が発表されシェールオイルが物質的にはこれまでの天然ガました。このとき

スと同じであるのに対して、メタンハイドレートは、2012 年にアはちょっと変わっています。

メリカがアラスカで行った試験採掘において、30

メタンは炭素原日かけて採掘した量のメタンを日本は海洋探査船

子 1 個を 4 個の水素「ちきゅう」を使って 2 日もかけずに採掘してし原子が囲むようにまいました。

結合した分子です。

この勢いで 6 年以内に商業生産に着手したいと原料は炭素が複数政府は考えています。メタンハイドレートとしてつながった有機物

存在しているメタンは 2 億立方キロメートルもあで、酸素が非常に少るといわれていて、これは地球上の石油、石炭、ない環境で、熱またメタンハイドレート以外の天然ガスをすべて合わは微生物によって分解されて生成します。メタン

せた量を遙かに超えるものです。ですが、採掘がハイドレートはメタンと氷でできた物質ですが、非常に困難であるため燃料としての使用はあまり両者は化学結合はしておらず、凍結した水分子が期待されていませんでした。しかも、メタンハイ作る網状構造の空洞にメタン分子が閉じ込められドレートとして保持されているメタンを大気中にています。網状構造の中にメタンが入り込むメカ放出させることなく採掘しなければ、二酸化炭素2/4

ヴォイニッチの科学書 Chapter-441の 25 倍もある温室効果によって地球環境を破壊すの変化が見られなくなることを発見しました。

る可能性もあります。このような問題を克服してこれにより、前頭前野での喫煙欲求の処理が、日本が世界で最初の商業的採掘に成功するのかど腹側と背側の神経ネットワークの連携によって行うか、世界が注目しています。

われていることが分かりました。このネットワー
クの強化がタバコや薬物依存症の原因の 1 つと考
えられ、今後、依存症の理解と有効な治療法の開ちょきりこきりヴォイニッチ発につながるものと期待できます。

今日使える科学の小ネタ▼細胞の「ひも」▼タバコを吸いたい気持ちを自己制御する 2 つの脳部位を発見

科学技術振興機構・東京大学の研究チームは細胞とコラーゲンの混合溶液を微小な管に流しながヘビースモーカーもたとえば飛行機の中など絶ら固めて培養することで、ひも状の細胞を作るこ

対に喫煙できない場所では喫煙を我慢することがとに成功しました。

できます。けれど、着陸まで 1 時間くらいになっ再生医療において、肝臓や膵臓のように多様なてもうすぐタバコが吸えるようになると感じ始め細胞が複雑な構造を形成している臓器を人工的にると、それまで我慢できていたタバコを無性に吸構築することは困難です。そこで、今回開発したいたくなるといいます。このことは、タバコを吸ひも状の細胞を３次元的に織ったり巻いたり束ねいたいという行動が体内のニコチン量だけではなたりして組み上げることで、細胞の機能を維持しく、脳の活動によって支配されていることを示唆た状態でセンチメートルサイズの３次元的な細胞しています。

組織を構築する方法が開発されました。実際に、タバコを吸うことができない場所ではタバコを膵島細胞のファイバーを糖尿病疾患モデルマウス

連想させるものを見るとタバコを吸いたくなりまに移植したところ、マウスの血糖値を正常化させすが、こうした喫煙欲求が、脳のどこでどのようることに成功しましたので、ひも状になっても細に行われているかの詳細は分かっていませんでし

胞の性質は失われていないようです。

た。
理化学研究所の研究者らが喫煙可・不可の状況▼沖縄本島のサンゴ礁の回復力は低下しているを実験的に作り、視覚刺激による喫煙欲求に関わる脳の活性化部位を、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）

サンゴ礁は、水温上昇など全球規模の気候変動で調べる実験を行いました。その結果、喫煙欲求の影響と、陸域からの土砂流出など地域規模の影の強さでは「眼窩（がんか）前頭皮質」（前頭前野響の両方を受け、急速に衰退しています。沖縄県の腹内側部）が、喫煙可能状況に応じた喫煙欲求をはじめとする熱帯・亜熱帯の島においても、陸の促進では「背外側前頭前野」（前頭前野の背外側域からの土砂流出による水質汚染が激しくなって面）が関わっていることが分かりました。

いますが、これまで気候変動と土砂流出がサンゴさらに、背外側前頭前野の活動を人工的に抑制に与える影響はよくわかっていませんでした。

すると、喫煙可・不可の状況に依存した喫煙欲求

沖縄本島のサンゴ群集は 1998 年夏季の高水温に3/4ヴォイニッチの科学書 Chapter-441

よる大規模白化によって被度がいったんは大きく減少し、それ以降徐々に回復しつつあるとされていますが、赤土等汚染の影響を受けている河口付
近のサンゴ礁においては、1998 年の大規模白化現象によってサンゴの被度は半分に減少し、それ以降も回復せず徐々に減少していることが明らかとなりました。

自然条件下で長期間赤土等流出の影響を受けてきたサンゴ礁は濁った環境に適応し、さらに高水温などのストレスに対する抵抗力も持つことが明らかになっています。しかし、沖縄県においては戦後から急激に土地改変が行われたためそのような抵抗力は持っていません。今回の観察により陸域からの影響は気候変動による高水温の影響と複合的に作用し、特にミドリイシ属のサンゴの回復を妨げ、サンゴ礁の回復力を低下させることが実証されました。

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