RITE Today 2022

研究活動概説 ● CO2 貯留研究グループ

CO2 貯留研究グループ
グループメンバー（2021 年 12 月末）
グループリーダー・主席研究員
サブリーダー・主席研究員
主席研究員
主席研究員（兼）副主席研究員
副主席研究員
副主席研究員
副主席研究員
副主席研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員
主任研究員

薛
内田
横井
野村
高須
中島
名井田中
橋本
三戸
利岡
髙野
内本
小牧
指宿
渡辺
張
朴
末国
時田

自求
堅二
悟
眞
伸夫
崇裕
健
良三
励
彩絵子
徹馬
修
圭亮
博信
敦志
雄二
毅
赫
次朗
和仁

主任
主任
研究員
研究員
研究員
研究員
研究員
研究員
研究員
研究員
研究員
研究助手
研究助手
研究助手
研究助手
研究助手
研究助手
研究助手
研究助手

渕上 聡子
中西 公美子
三善 孝之
小谷 雅文永田 丈也
Amer, Rasha
吉川 浩人
曹金栄
石毛 宏和
沖本 竜太
佐藤 珠希
平井 順子
辻志織
氷見 悠子
西出 朱美
奥道 恵美
佐々木 惠
佐々井 登喜男日髙 奈江

CO2 地中貯留の実用化へ向けた技術実証、情報発信と技術支援
1. はじめに二酸化炭素回収・貯留技術は、北海ノルウェー領の天ずみ、音響、温度）技術、貯留率向上のためのマイクロバ
ブル CO2 圧入技術などを開発した。

然ガス随伴 CO2 貯留事業（Sleipner や Snøhvit プロ

2021 年度からはこれまでの研究成果を踏まえ、実用ジェクト）を機に、地球温暖化対策の有効な手段として期化に向けての技術実証・経済性向上・リスク低減・法整備待されている。近年ではカナダや米国（北米地域）に加え支援、等に取り組んでいる。技術実証については、海外て、豪州でも大規模 CO2 地中貯留事業が実施・計画さの大規模 CO2 圧入サイト等で昨年度までに開発した光れている。

ファイバー計測技術を検証している。経済性向上・リスク

我が国でも、新潟県長岡における実証試験（計 1 万ト低減に関しては、Storage Resource Manageme

ンの CO2 圧入）に引き続き、北海道苫小牧沖で計 30 万nt（SRM）として包括的に検討し、貯留性および経済性トンの CO2 圧入実証試験が終了したところである。

向上の手法を開発する。また、CO2 地中貯留技術事例集

CO2 地中貯留の実用化にあたっては、大規模な貯留を作成、事業者用として公開し、海外展開にも活用する。

層に年間 100 万トン程度の CO2 を安全に圧入・貯留す

さらに、従来のパブリックアウトリーチ（Public Outreる必要がある。これを実現するため、CO2 貯留研究グル

ach（PO））や社会受容性（Public Acceptance（Pープは、二酸化炭素地中貯留技術研究組合の一員としA））を発展させ、社会合意形成（Social License toて NEDO 事業「安全な CCS 実施のための CO2 貯留技

Operate（SLO））の手法を開発する。SLO は、国内実術の開発研究」に取り組んでいる。本事業では、安全管規模 CCS の展開支援に適用する計画である。このよう理技術の開発、大規模貯留層の有効圧入・利用技術の開に、当研究グループは実用化に向けた技術実証に加えて、発、CCS 普及条件の整備・基準の整備を行っており、こ情報発信や技術支援にも取り組むことで、CCS の普及れまでに、圧入安全管理システムや光ファイバー測定（ひ促進に貢献する。

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2. 主な研究課題と成果
2.1. 光ファイバー測定技術開発と技術実証
CO2 が安全に地中に貯留できていることを確認する
ため、圧入された CO2 の広がりの監視に加えて、地層圧の上昇にともなう地層変形や圧力伝播範囲の監視が必要となる。
これらの監視を効果的に実施する技術の一つとして、分布型光ファイバーセンシング技術がある。分布型光ファイバーセンシング技術は、光ファイバー全体が受信部となるために、空間的に連続した記録を取得できる。したがって、坑井に沿って光ファイバーを設置することで

図 1 注水試験時の地層ひずみ測定結果深度方向に連続的なモニタリングが可能となる。また複数のファイバーを一度に設置することで、ひずみ・音響・温度をすべて捉えるマルチセンサーとして利用でき、多数のセンサーを設置する場合に比べて大幅なコスト低減を図ることができる。

海外での実証試験は、2023 年度にかけて、以下に示す 3 か所のサイトにおいてそれぞれの目的で行う。
米国ノースダコタの大規模 CO2 圧入サイトでは、光ファイバーによる CO2 の挙動モニタリング（地層安定性や当研究グループでは、光ファイバー測定技術開発と国坑井健全性監視を含む）を行う。坑井への光ファイバー内外サイドでの技術実証を行っている。以下にこれらにケーブルの設置は完了しており、今後は CO2 を圧入してついて紹介する。

計測する予定である。この実証を踏まえた、マルチセン以前の光ファイバー測定試験等で使用していたケーブ

シング・分布型音響センシング（DAS: Distributed Aルは、柔らかい樹脂で複数の光ファイバーを被覆したタcoustic Sensing）・弾性波探査（VSP: Vertical S

イプ（電話線仕様）や、細いワイヤのより線で外装を施しeismic Profiling）の測定技術を確立させる。

たタイプ（アーマード仕様）であった。現場での取り扱い

豪州のサイトでは、光ファイバーによる断層安定性監をより向上させ、感度の良いものを目指し、複数の光フ視技術の確立を目的に実証試験を行う。断層近傍の坑ァイバーをステンレス（SUS）製の金属管に封入したケー井に光ファイバーを設置し、浅部断層からの漏洩監視、ブル（金属管仕様）を設計した。

深部断層の安定性監視を実施する。

この新たな金属管仕様のケーブルの性能を確認する

また、ノルウェー地盤工学研究所（NGI: Norwegia

ため、国内のサイトにて試験を実施した。坑井に上記３種

n Geotechnical Institute）等との国際協力プロジ類の光ファイバーケーブルを設置し、近傍の別の坑井にェクトに参画し、情報交換をするとともに、遠浅の海底に水を注入した（注水試験）。図 1 に試験結果を示す。金属光ファイバーを設置して海底地盤変形監視技術を実証す

管仕様のケーブルが、注水によるわずかな地層のひずみる。

を感度良くとらえていることが確認できた。

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2.2. Storage Resource Management （SRM）

transportation and geological storage —システムの開発

Geological storage や 米国石油技術者協会 （SPStorage Resource Management （SRM） シ

E, 2017） による CO2 Storage Resources Ma

ステムの開発とは、貯留性および経済性向上のための手nagement System （SRMS） を参照する。ISO 2法開発である。主要課題には、次の 2 つが挙げられる。

7914 は商業 CCS を対象に、安全かつ長期的な CO2・ 大規模ＣＯ ２貯留サイトにおいて地下の貯留容量（リソの封じ込めを促進することを目的としている。環境、天ース）を有効活用する手法の構築
・ ＣＣＳ事業全体のコスト、操業リスクに伴うコスト等の経済性評価ツールの開発然資源、人間の健康に対するリスクを最小限に抑えるための要件と推奨事項を提示している。SPE は、CO2 の貯留可能量の算定に対して、概算から商業利用までの等級を示している。汎用的な取り決めがある一方で、適地SRM システムで対象とするＣＣＳ事業の範囲を図 2の選択と管理は各 CCS 事業を実施する場所ごとに固に示す。CCS 事業は排出源から CO2 を輸送し、貯留す有であり、内在する地層評価に係る不確実性や技術的リるまでのすべての工程を含む。時系列としては地域評価

スクは場所ごとに対処する必要がある、から CO2 貯留を終了し、長期管理に至るまでを含む。全貯留層を含む地層評価に係る不確実性考える上で、体のコスト、操業リスクに伴うコスト等の経済性評価ツー地層の成り立ちを考慮することが重要である。既存の地ルを開発する。

質情報として、RITE（2006）の CO2 地中貯留可能量（ポテンシャル）調査（図 3）がある。この調査は、国によって油ガス資源探査で得られた基礎調査データを活用し、CO2 が超臨界になる 800 m 以深の深部塩水帯水層の分布から CO2 貯留可能量を概算したものである。
深部塩水帯水層は、主に砂泥互層から成る。地層の均質性や連続性に不確実性が潜んでおり、詳細な検討が必要である。不確実性の検討を進め、事業化検討地域では、概算値をより正確な貯留リソースに更新する。

図 2 SRM システムで対象とする事業範囲

経済性評価にあたっては、CO2 貯留地点の適切な選定と貯留層の有効活用が鍵となる。これまで、当グルー
プでは、以下の技術開発を主に行ってきた。
・ 大規模貯留層を対象とした地質モデル開発
・ CO2 圧入井や圧力緩和井の最適配置技術開発
・ CO2 挙動シミュレーション、長期挙動予測手法確立
これら要素技術を統合・発展させることにより、貯留リソースの評価・管理手法を構築する。
特に、貯留層の有効活用には、国際的な指針である I
SO 27914: 2017 Carbon dioxide capture,

図 3 基礎物理探査より得た
日本列島における背斜構造の分布図

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貯留サイトと排出源との距離は、CO2 輸送方法の決定

2.3.1 インシデント対応手順（日本版 IRP）や輸送コスト試算にとって重要であり、CCS 事業の経済CO ２ 貯留事業の安全確保、緊急時対応に加え、CCS性に大きく影響する。既存の基礎調査や貯留可能量評の社会受容性を確保するためには、インシデントが生じ価の成果を基に、複数の実想定サイトを選定し、サイト周た際の手順・計画（プロトコル）を明確にしておくことが辺の CO2 排出源とのマッチングを念頭に、Low-Cost必要である。インシデントとは、CO ２ 貯留事業を遅滞ま& Low-Risk の事業モデル検討を進めている（図 4）。

たは中断させるおそれのある事象である。坑井や貯留層

このような事業モデル検討は、経済産業省の調査報告の異常など事業上の異常、大地震や台風、未知の断層の書に示された徐々に拡大していく事業展開とも整合す判明など事業上の異常の要因となり得る事象、地層やる。一方、地域によっては、実想定サイトの既存データ量

地表の異常な変形、CO２の漏洩や漏出、誘発地震など地や質に差異がある。また、周辺の排出源の種類（石炭火中環境・外部環境への影響、生態系の変化、地下飲料水力発電所、製鉄所、化学工場）や CO2 排出量も異なる。

への混入、人命/健康/家屋の被害など生態系や資源等

複数の実想定サイトの検討によって、国内の未調査地域への影響がインシデントとして想定される（図 5）。

での地質調査への知見提供や早期実現型 CCS 事業モ

CCS 事業者が日本で貯留事業を実施するに当たってデルの提案ができる。これらを通じて、事業コスト試算ツのインシデントへの対応手順を日本版 IRP（Incidentールを開発していく。このコスト試算ツールは、CO2 回

Response Protocol）と呼ぶこととし、その策定のた収・輸送・貯留をカバーしており、CCS 事業全体のコストめのガイダンスを取りまとめた。

試算だけでなく、投融資や事業保険の検討にも役立つ。

日本版 IRP ではインシデントによる外部環境への影響の程度に応じ３つの異常事態レベルに分類した。レベル１は影響がない場合、レベル２は状況が悪化すれば影響が生じるおそれがある場合、レベル３は影響が生じている場合である。インシデントが発生した場合、異常事態レベルの判定を行い、異常事態と判定した場合には、そのレベルに応じた対応体制を立ち上げ、異常事態への技術的対応と社会的対応を取ることになる。技術的対応としては、インシデントの調査や監視、発生個所の修復、影図 4 早期実現型 CCS 事業モデル検討概念

響の抑止・遮断・復旧の実施が想定される。社会的対応とは、行政機関への対応や近隣利害関係者、一般市民、2.3. CCS 普及のための社会合意形成、情報発信・技術メディアとのコミュニケーションである。ガイダンスには支援の取り組み

想定インシデントごとに対応例を記載している。

CCS の普及には技術の発展・確立だけでなく、事業また日本版 IRP の補完として QA 集を作成した。QA者が事業を実施するための環境整備や CCS に対する集では、地震による貯留サイトへの影響に対する疑問、社会の理解や合意が必要である。当研究グループでは、貯留事業による誘発地震に対する疑問、CO ２ 漏出時の事業実施の環境整備として、事業者用に緊急時対応手人や生物、環境等への影響に対する疑問に関する回答順（日本版 IRP）の作成ガイダンスを取りまとめるととものポイントを科学的根拠に基づきまとめた。に、CO２地中貯留技術事例集を作成している。また、社会の理解や合意のために、社会合意形成手法（SLO）開発に取り組んでいる。

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図 5 異常事態の分類とインシデント例

2.3.2 CO2 地中貯留技術事例集
我が国における CCS 事業者の参考マニュアルとなるウェブで公開する。また、海外での活用も見据えて、英語版も作成中であり、順次公開してゆく予定である。

ように、CO ２ 地中貯留に関する国内外の事例を紹介する CO２地中貯留技術事例集の作成を行っている。技術

2.3.3 CCS 実施に向けての社会合意形成（SLO）手法

事例集は、貯留事業のフェーズに対応して、基本計画、サCCS の社会実装には社会の合意が必要である。そこ

イト選定、サイト特性評価、実施計画、設計・建設、操業・で当研究グループでは、社会合意形成（SLO）手法の研管理、サイト閉鎖、閉鎖後管理の８章から成る。このうち、究開発に取り組んでいる。

第１章（基本計画）は、２０２１年１０月にウェブで公開した。

CCS 事業の実施には地元の理解が欠かせない。地元の理解、合意形成のためには、地元と事業者とのコミュ

基本計画の目的は、事業開始段階において事業実施ニケーションが重要である。海外の事例では、早期に双者が事業の全体像を示し、利害関係者から事業への理方向のコミュニケーションを行うことが推奨されている。

解を得ることである。そのため、基本計画で検討・立案・双方向のコミュニケーションとは、事業者が一方的に事確立されるべき内容は、技術的/経済的/法的あるいは業の説明をし、地元に事業の受入れを求めるのではなく、社会的側面と多岐にわたる。事例集第１章では、事業全地元も事業者に対して、意見や考え、懸念を伝えること体の工程を示し、各フェーズの概略を述べている。

で、互いの理解を深め信頼関係を構築していくコミュニ

また、国内外の関連法規を取りまとめ、必要な許認可ケーション手法である。これまでにいくつもの双方向コのタイミングを示している。経済性に関しては、事業コスミュニケーション手法が提案されている。当研究グルー

トの概略を示し、海外事業でのコスト実績を示している。

プでは、事業者が地元のどの利害関係者を対象に、どのリスク管理やパブリックアウトリーチや社会受容性ようにコミュニケーションを取るのが適当なのかを、事（PO/PA）の考え方の概要も述べている。

業のフェーズごとに検討している。また CCS 事業によ各フェーズの詳細は第２章以降に書かれており、順次る地元への経済波及効果の分析も行っている。

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社会の合意とは、地元住民、一般市民が CCS を受け入れるということだけを意味するのではない。社会には、地元住民、一般市民だけでなく投資家、政策担当者、さらには事業者自身まで様々な利害関係者が含まれる。
他の多くの事業とは異なり CCS はそれ自身で利益を生み出すわけではないため、投資家や政策担当者、事業者の合意形成には、事業として成り立つ仕組みとしてインセンティブが必要となる。そこで、どのようなインセンティブが適切なのか、海外の事例を調査し、我が国の事情に適したインセンティブデザインの検討を進めている。また、CCS 事業にかかるコストの分析も行っている。海外事例のコスト分析などを通して、コストの詳細や年次展開についての研究を行っている。

参考資料
1)

ISO (2017) ISO 27914: 2017 Carbon dioxide capture, transportation and geolo
gical storage — Geological storage, https://www.iso.org/standard/64148.html

2)

SPE (2017) CO2 Storage Resources Man
agement System, https://www.spe.org/en/industry/co2-storage-resources-management-system/3)

RITE (2006) H15 年度 二酸化炭素地中貯留 成果報告書

4)

経済産業省 (2020) 地球温暖化・資源循環対策等に資する調査委託費 （我が国の CCS 導入のあり方に係る調査事業）調査報告書, https://www.meti.
go.jp/meti_lib/report/2019FY/000145.pdf

5)二酸化炭素地中貯留技術研究組合 (2021) CO2 地
中貯留技術事例集, 第 1 章 基本計画, https://www.co2choryu-kumiai.or.jp/co2/47