エネルギー資源学講座

Energy Resources

国際エネルギー資源学分野

International Energy Resources

Governing energy strategies and the diffusionof new low-carbon technologies

教授 土屋 範芳

准教授 窪田 ひろみ

助教 王 佳 婕Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Noriyoshi Tsuchiya

Hiromi Kubota

Jiajie Wang

助教 ミンダリョワ

助教 バニー ノビタ

ディアナ
Assistant Professor

Mindaleva Diana

アルビア—ニAssistant Professor

Alviani Vani Novita

助手 山岸 裕幸
Research Associate

Hiroyuki Yamagishi

研究員 アスティン
ヌルディアナResearcherAstin Nurdiana

石の特性を理解することが重要です。本研究室では、野外観察、実験、エネルギー資源学の研究を進めている。

そして数値解析をカップリングさせた研究を進めており、岩石と流体

As tackling the ever-increasing climate change and energy crises becomes a critical and urgent call, our group strives to run various research projects
combining natural and social sciences on geothermal and hydrogen energy, resource recycling, and carbon emission reduction. We expect these meaningfulstudies and essential developments to serve a carbon-neutral society for long-term sustainability.の相互作用に関する世界的研究拠点です。また、当研究室はビッグデータ分析による津波堆積物の特定などの災害科学研究も行っています。

ゼロカーボン社会の実現に向けた水素生成と CCUS
日本は 2050 年までに完全なカーボンニュートラルを達成すると宣地熱エネルギーと社会
地熱エネルギーは世界的に有望な再生可能エネルギー資源です。
ま た、 従 来 型 の 地 熱 資 源 に 加 えて、 超 臨 界 地 熱 貯 留 層（SGR：Supercritical Geothermal Reservoir）へのアプローチは未来技術として多くの関心が寄せられています。SGR の天然アナログとして花崗岩と斑岩システムを研究し、マグマ - 熱水システムの流体進化を明らかにするために熱水角礫岩を研究しています。この研究は、地震と流体との関係に関わる新しい知見を与えてくれます。
豊富な地熱資源を持つ日本では、関係者の反対などの社会的な問題により、地熱発電所や地域の地熱エネルギーへの取り組みが停滞しています。そこで、Agent Based Modeling（ABM）を用いて社会的ネットワークの中で、エージェント（人）がどのように行動するかをモデル化し、地熱エネルギーとその開発の社会的受容性を分析しています（SLO, Social License to Operate）。

流体に関する地質学的プロセスと災害科学研究
沈み込み帯での地殻流体は、地殻変動、鉱床形成、地熱系のエネルギー、地震の誘発に大きな影響を与えています。当研究室では、地震と流体、熱水破砕と角レキ化のメカニズム、地殻中を移動する流体
フラックスの推定、地震活動の岩石学的知見、温泉水からの希土類元素の回収など、幅広い地質学的テーマについて研究を行っています。
地殻下部から浅部までの包括的な流体モデルを構築には、流体と岩Fig.1 Volcanic and Geotehrmal activities in Mt. Zao

24 Coexistence Activity Report 2021

Geothermal energy and society

言するなどを背景とし、大気中の CO2 削減はますます急務となっています。この目標を達成するためには、水素エネルギーなどの再生可能

comprehensive fluid flow model from the lower to the shallow crust. Ourlab is one of representative bases of water-rock interaction. We are alsointerested in disaster prevention, such as identifying historical tsunami
deposits using big data analysis.

Towards a carbon-neutral society: Hydrogenenergy and CO 2 capture, utilization, and storage
Efficiently reducing atmospheric CO2 is becoming more urgent than ever
because global warming is speeding up and Japan has pledged to reachcomplete carbon neutrality by 2050. To achieve this goal, the developmentof new technologies regarding renewable energy production and CO 2
capture, utilization, and storage (CCUS) is essential. Our group has
extended direct geothermal use for green hydrogen production via acidic
hot springs and aluminum wastes at a local scale (e.g., Tamagawa hot
spring, Senboku City, Akita Prefecture). We have also developed anadvanced and industrial-applicable CCUS process with the use ofindustrial wastes/resources (e.g., cement, slag, and fly ash) and recyclable
chelating agents, during which CO2 can be efficiently captured and stored
as valuable high-purity carbonates.

Geothermal energy is a globally accessible and renewable resource. Our
research team studies not only conventional geothermal system, but also
future and potential system. Accessing supercritical geothermal reservoirs(SGRs) is currently an expanding and critical research field of geothermal
development for power generation. We study granite porphyry systems as
the natural analogues for SGRs and investigate brecciation textures toreveal fluid evolution of the magmatic-hydrothermal system, which helps
explore additional potential energy. These studies provide novel insights
into the earthquake-fluid relationship.

エネルギー生産や、CO2 の回収・利用・貯留（CCUS）に関する新技

However, given its abundant geothermal resources, the development ofgeothermal power plants and local geothermal energy initiatives in Japan
has nevertheless stagnated due to social issues such as opposition fromrelevant stakeholders. To solve these problems, we use agent-basedmodelling to simulate real-world social network behaviors and analyzesocial acceptance (i.e., SLO, social license to operate).

2021年研究テーマ

Research Topics in 2021

・温泉水と廃アルミニウムによる水素製造

・Hydrogen production using waste aluminum and hot spring・Analysis of social acceptance of geothermal energy
・AI for identification of historical tsunami deposits
・Geothermal energy system in the subduction zone and supercritical
geothermal energy
・Construction of seismic activity model by flux analysis ofrock–fluid reaction zone
・CCUS using industrial wastes and recyclable chelating agents

Fluid-related geological processes
and disaster science
Aqueous fluid flow in the subduction zone plays an essential role in crustal
deformation, ore formation, energy transfer in geothermal systems, andearthquake triggering. Our group research interests cover a wide range ofinterconnected geological topics: hydrothermal fracturing and brecciation
mechanisms, fluid flux estimations from rock samples and discovering
seismic activity evidence, rare-earth mineralization from hot spring water,etc. Understanding fluid and rock properties is important to provide a

Fig.2 Social acceptance of geothermal energy術の開発が不可欠です。当研究室では、酸性温泉やアルミニウム廃棄物を利用した再生可能な水素エネルギー製造の地熱直接利用を地域規模で展開している（例：秋田県仙北市玉川温泉）。また、セメント、スラグなどの産業廃棄物とリサイクル可能なキレート剤を用いて、CO2を効率的に回収・貯蔵し、価値のある高純度炭酸塩にする先進的かつ産業利用可能な CCUS プロセスを開発した。

・地熱エネルギー利用の社会受容性解析

・歴史津波堆積物の識別のための AI 開発

・沈み込み帯での地熱資源の形成プロセスと超臨界地熱資源・岩石 - 流体反応帯のフラックス解析による地震活動のモデルの構築
・産業廃棄物と回収可能なキレート剤を利用して CO2 固定化

野外調査
・蔵王火山の活動調査
・地熱地帯の探査・太平洋沿岸の歴史津波堆積物調査（災害研究）

・福島県土湯温泉と宮城県鳴子温泉地域での温泉利用とSLO（Social License to Operate）調査

Fig.3 Hydrogen production by using
wast Aluminium with acidic hot spring

Department of Environmental Studies for Advanced Society

地球温暖化による気候変動とエネルギー危機への対応はこれまで以上に急務となっている。本研究室は、地熱や水素エネルギー、評価技術開発、資源循環、二酸化炭素の迅速削減など、自然科学的および社会科学的手法を融合させて、持続可能な社会の実現に向け、総合的かつ体系的な先進社会環境学専攻

エネルギー戦略および新しい低炭素技術の普及に向けた舵取り

Field Survey
・Volcanic activity (Zao active volcano)・Geothermal exploration
・Historical tsunami deposits (coast line of Pacific Ocean)・Social survey for analysis of SLO of geothermal energy(Tsuchiyu Onsen and Naruko Onsen)

Fig.4 Histrical tsunami sediments along the Pacific Ocean (Noda Villege)

Coexistence Activity Report 202125