未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウムin 関西 2024

CO2貯留技術の実用化へ－技術実証＆知見蓄積－

二酸化炭素地中貯留技術研究組合・技術部長(公財)地球環境産業技術研究機構（RITE）
CO2貯留研究グループリーダー
せつじきゅう薛 自求
Ziqiu Xue (xue@rite.or.jp)

先進的CCS事業、計9件（国内：5件；海外：4件）が採択された！

https://www.jogmec.go.jp/news/release/news_10_00191.html

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先進的CCS事業の背景&位置付け
 2023年度は、国内で排出されるCO2を2030年度までに貯留開始することを目指す事業として7案件を選定し、CCSバリューチェーンの構築可能性について検討する事業性調査を実施しました。
（ビジネスモデルの確立、CCSバリューチェーンの構築）
2024年5月、事業者の許可制度等を盛り込んだ「二酸化炭素の貯留事業に関する法律」が国会にて可決

 2023年度の調査により、以下の点がCCSを実現する上での共通的な課題として認識されています。
 CO2の回収に必要な蒸気や電力等の用役コストの削減
 船舶によるCO2輸送に必要な貯蔵タンクや船舶の国内建造能力の増強
 CO2の貯留可能量、地下への圧入性、封じ込め能力、長期健全性の評価のためのデータ取得
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business model
7

EmissionReduction
40 million ton-CO2(domestic target)
Public/PrivateInvestment
4 trillion JP¥

business model development

Incentive design
mechanism of sustainablepass-through cost8

Developing Business Models

Cost Reduction

Cost Reduction (to 2023): Capture: >75%; Transport: >30%; Storage: >20%9

10Fiber Optic Sensing
for CO2 storage safety

Fiber Optic Sensing
for CO2 monitoringStoring CO2 in Saline Aquifers (1/2)

11 selected areas, 16 billion ton-CO2
storage potential (offshore)

Current Stage in Japan

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Storing CO2 in Saline Aquifers (2/2)
Permits (by Japanese Government, METI)

Verification & Certification(Advisory Committee by METI)

Community Concern, Risk Communication  Public Support
12貯留可能量評価：Estimating Volumetric Storage Capacity
Sf: Storage efficiency(RITE, 2006; Ogawa et al., 2011)

reservoir

CO2 injection

Injected CO2
idealbuoyancy

Sf : a “storage factor”, the ratio of immiscible CO2
fingering

plume volume to total pore volume, the combined effectsof trap heterogeneity, CO2 buoyancy and displacement
efficiency.
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Storage Factors in Different Regions
0.25

Storage potential＝A×h×Sf×φ×Sg／BgCO2×ρ

A
hSfφSg
BgCO2
ρ

0.5

(Ogawa et al., 2011)： aquifer area
： effective thickness： storage efficiency factor： porosity：CO2 saturation：CO2 volume factor 0.003m3/m3 , depth: 2000m, 70oC
：CO2 density 0.001976 (t/m3)

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SRM: CO2 Storage Resources Management（経済性評価込み）

Nakajima and Xue (2019)

RITE (2006)

全国貯留ポテンシャル：約1,460 億t-CO2Source: GCCSIRITE (2006)

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16

CO2圧入性の違い：日本 vs 海外（reservoir porosity, permeability, heterogeneity, thickness）
Storage Capacity, Injectivity

0.001 milidarcy

1 darcy Quest (Canada) Decatur-ICCS (US)

100 milidarcy
10 milidarcy

National Academy of Sciences, 201317

米国全土が６つの地域に、各地域では年間圧入量(DOE, 2022)
や坑井当たりの圧入能力が大きく異なる

年間圧入量の合計： 1,660 Mtpa

1本の坑井の圧入能力： 0.2, 0.25, 0.4, 0.5, 1, 2 MTPA /well

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CO2 high buoyancy in high permeability and thick formation
at the Sleipner site
Furre et al., 201719

the high storage factor at Quest (high CO2 saturation)
1 Mt/year, started in 2015

Shell Report, 2017

Sandstone reservoir property Quest
thickness: 40m; permeability: ～ 1,000 mD
the plume extent is closer to the theoretical minimum
is another indication that the reservoir is behaving better
than expected, and that the displacement of brine by theCO2 may be more effective than pre-injection modellingpredicted. (CO2 saturation assumed up to 100%)20

CO2 Distribution @Nagaoka site, Japan
Spinner Test

Conglomerate

SandMudProfile: which depth, howmuch CO2 was injected.

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中性子孔隙率(CO2含有率）変化図 (OB-2)＠長岡サイト

圧入されたCO2が砂粒の隙間に溜まっていた地層水を押しのける様子

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２つ同じサイトはない！
 個々のサイト適した取り組み 安全性や長期安定性に対する徹底した理解が必要
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二酸化炭素地中貯留技術研究組合・日本CCS調査㈱技術連携について【連携課題】①モニタリング終了判断基準及びサイト閉鎖後の適切な管理基準②計画圧入量に対する貯留可能量確保の基準検討【進め方】
技組は主担当として、JCCSから提供されたデータの解析評価を行い、適宜JCCSと情報共有（解釈作業等の補助も）、技術協議（既存評価説明等）を行う。国内外誌への論文投稿や学会発表を通じて、先進的CCS事業をはじめ、国内CCS実用化に貢献する。また、苫小牧実証事業のモニタリング終了、廃坑・サイト閉鎖及びサイト閉鎖後管理の検討にも活用する。

苫小牧大規模実証事業から何が学べるか【データ】
苫小牧実証事業の地質調査及び坑井データ、CO2圧入レート・圧力・温度、
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海域２D／３D弾性波探査データ

Re-Visit： CO2圧入区間

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貯留層・遮蔽層の堆積過程
坑井検層（局所的） vs ３D弾性波探査（空間的） 貯留量評価・圧入計画策定
 圧入井の最適配置（地質情報を局所的空間的に展開；
圧入井1本
複数本坑井配置最適化）
 圧入区間の設定
 貯留層の有効活用
 貯留率の向上（マイクロバブルCO2圧入）26

弾性波探査結果では、CO2がどのように萌別層に入って、空間的に広がった（CO2分布域の可視化）か
FY2018/2D&3D (limited area) 30m程度の貯留層の探査精度
 砂泥互層へのCO2浸透特性27

地下のCO2分布状態： FY2017/3D vs FY2018/2D&3D

28CCS事業コスト試算ツール作成中（Web公開検討中）
どの部分が、コスト削減できるか、どう削減する（組合せ・最適化）か

技術的経済性

最適な事業構成

経営的意思決定29

事業構成の最適化に向けて： 排出源DBの概要
 GCS実用化・事業化には、 CO2排出源と貯留サイトの適切なマッチングが重要
・火力発電所、工場、ごみ焼却施設からのCO2排出量を事業所ごとに試算し、データベース化
・CO2排出源（黄緑点）と貯留可能地域（カテゴリーB）の統合表示＆情報検索機能を開発
 適切なマッチングを視覚的支援
・港湾排出源情報、港湾から離れている排出源スクリーニング、既存パイプライン情報表示 ハブ＆クラスター化、内陸型産業連携、CO2の輸送手段の検討支援 など
・バイオマス燃料によるCO2排出量もデータベース化  BECCSの潜在能力も把握可

Web公開準備中

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 排出源の視覚的・効率的把握： 排出源アグリゲータ支援・堺泉北臨海コンビナート（大阪、堺）の排出源スクリーニング事例（地図を移動拡大し、注目範囲を四角で囲むだけで容易にスクリ－ニング）・排出源アグリゲータの初期活動を効率的に支援 など
注目範囲内の排出源情報（排出源タイプ、燃料種別、排出量、港からの距離）31 大規模ハブ＆クラスター化検討支援： 港湾クラスターの規模把握

ー ガスパイプライン
ー 高速道路

先進的CCS事業の成果をさらに拡大する検討
・個別の事業の最適化から、日本全体のCCS構成の最適化へ
・クラスター化の主力となる港湾排出源群の位置と規模の把握
・CO2輸送手段の検討支援：基幹パイプラインの施設検討等

港湾からの距離

5km以内
5-10km
10km超

CO2集積量（Mt/年）
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 内陸分散型排出源のカーボンニュートラル化の検討例
BECCS＆オフセット化の位置づけ

・バイオマス燃料からのCO2排出に絞った表示
・BECCS＆オフセット化の候補地域の選定

バイオマス燃料からのCO2排出源に絞った表示

自治体のカーボンニュートラル化検討例＋

ごみ処理施設BECCS化&オフセット

市営バス（脱炭素化困難）33

https://www.co2choryu-kumiai.or.jp/cms/wp-content/uploads/2021/10/practical-guidance-01-e.pdf
https://www.co2choryu-kumiai.or.jp/cms/wp-content/uploads/2021/10/practical-guidance-02-e.pdf
https://www.co2choryu-kumiai.or.jp/cms/wp-content/uploads/2021/10/practical-guidance-03-e.pdf

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謝辞
この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務の結果得られたものです。

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