エネルギー資源学講座

Energy Resources

エネルギー資源リスク評価学分野

Resources and Energy Security

Sustainable development of resource and energy as well assustainable possibility of environment

教授 駒井 武准教授 渡邉 則昭

助教 中村 謙吾

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Takeshi Komai

Noriaki Watanabe

先進社会環境学専攻

資源・エネルギーの持続的開発と環境の持続の可能性

Group Photo

Kengo Nakamura

ざした地圏システムの理解、資源・エネルギー開発に伴う安全保障および環境リスク管理、人の健康と自然環境との関係、地圏環境における土壌や地下水等の汚染問題、さらには有害化学物質のリスク評価に関する総合的な教育・研究を実施する。
本研究室の特色は、地球科学と資源・エネルギー開発の基礎学術を基礎として、地球環境および地域環境の保全に関する技術やシステムの研究開発を実施し、教育および研究を通じて学術や社会に貢献することである。学術集会の主催や開発手法の技術公開、プレス発表等を通じて、研究成果を広く学術界および社会に発信している。

地域住民の重金属類のリスク評価や飲用・工業に用いられる地下水の再供給のメカニズムを明らかにした。
（Arie et al, ISC）

原位置発熱によるメタンハイドレート生産技術の開発(AIST 共同研究 )We have conducted various research studies in environmental sciences in the interest of a sustainable future. We have investigated the hydraulic propertiesof vuggy carbonate rocks as well as the hydraulic and mechanical properties of high-temperature fractured granite, particularly for effective developmentof petroleum and geothermal resources. Additionally, we have conducted a research on a new hydrogen production method using a reaction between hot
spring water and aluminum. Furthermore, we have initiated new research on the risk assessment of new hazardous chemicals, an in situ heating method
to produce methane hydrate resources, the reality of fluid flows in pore systems of soils, the risk assessment of coal and metal mining in developed
countries, and the origin of groundwater in field scale. We have developed new knowledge and several innovative methods for data-driven environmental
analyses.

新エネルギーとして期待されるメタンハイドレート生産技術開発手法として、酸や有機酸を用いた「原位置発熱法」の開発を行った。本
研究より、同手法を用いることで、現行利用可能とされる手法と比較して、 数倍 の 生 産 効 率が 可能となると推 定される（Keneko al,JFES.,

中野ら , 資源素材東北支部受賞）。

Data-driven surveying of environmentalinformation(JAMSTEC 共同研究／新学術領域 )環境中の情報は、無限であり、その情報の中から有益な情報を抽出する手法が重要となる。本研究では、歴史津波堆積物や土壌の吸着係数に着目し、情報を抽出することで、複雑化するプロセスの解明を行った。
（Nakamura et al, Chemo., 中村ら , 資源素材学会）

有害物質の地圏環境移動現象の解明( 国際航業・AIST 共同研究／環境省特別推進費 )有害物質の土壌中の流れや吸着メカニズムが不透明であるため環境動態などの解析に大きな課題が残されている。本研究では、土壌中流路の可視化や吸着性を考慮した健康リスク評価モデルの開発を行った。
（中村ら , 土木学会 ., 伊東ら , 資源素材学会若手の会受賞）

地下水や鉱山起源の元素挙動の解析
日本国外の調査（モンゴル , インドネシア, ボツワナ等）を通じて、20 Coexistence Activity Report 2017

Research on geo-environmental transfers of
topical materials
Recently, soil contamination has become serious. Many methods of elution
testing are known, such as the evaluation of the behavior of heavy metals
and VOCs in contaminated soil. This is very complex in soil water. The
purpose of this study was to assess human health risks using a self-made3D model to consider the adsorption coefficient and water flow in soil.

Assessment of trace elements of groundwaterand mining(JICA 共同研究 )Fig.1 Paleotsunami deposits in Miyagi principalInformation from the environment is infinite and complex. Therefore, it isimportant to extract beneficial factors. Our research forced paleotsunami
deposits and adsorption coefficient by soil. Based on a data-driven
analysis, we elucidated a complex and wide variety of environmental
processes.

Development of methane hydrate production
by partial-oxidation process
A large amount of methane hydrate exists under the permafrost and thebottom of the sea all over the world. The purpose of this study was toevaluate the effect on gas production of using heat generation resulting
from the dissolution of minerals to acid. It is estimated that several times
the production efficiency is possible.

Permeability of subcritical and supercritical
geothermal reservoirs

亜臨界／超臨界地熱貯留層の透水性

環境情報の高度解析による環境調査

trace elements based on a survey conducted outside Japan (in Mongolia,Indonesia, and Botswana) to understand the real lives of local people.

（科研費特別推進研究／基盤研究（B））

従来型（亜臨界）き裂型地熱貯留層における水蒸気－熱水二相流動の相対浸透率曲線（ -X 型曲線）を明らかにした（Watanabe etal., Geothermics）。また、高温延性花崗岩の水圧破砕や応力依存型透水性の特徴を明らかにし，延性地殻における超臨界地熱貯留層の形成可能性を明らかにした（Figs. 5 and 6; Watanabe et al., GRL;
Watanabe et al., Nat. Geosci.）。加えて、超臨界地熱貯留層の透水性に及ぼす圧力溶解の影響を評価し（Saito et al., Geothermal
Resources Council Best Presentation Award）、シリカ鉱物の析出や水圧誘起せん断すべりの影響評価も開始した。

二酸化炭素（CO2）地中貯留環境下における火山性砂岩の力学・水理特性（JAPEX との共同研究）
CO2 地中貯留の貯留岩候補のひとつである火山岩粒子やスコリア粒子などで構成される火山性砂岩の CO2 －塩水－岩石反応にともなうWe have clarified steam-water two-phase relative permeability curves( -X type curves) for conventional (subcritical) fractured geothermal
reservoirs (Watanabe et al., Geothermics). Additionally, we have clarified thecharacteristics of hydraulic fracturing and stress-dependent permeability forhigh-temperature ductile granite, revealing the possibility of supercritical
geothermal reservoirs in the ductile crust (Fig.5 and Fig.6; Watanabe et al.,
GRL; Watanabe et al., Nat. Geosci.). Moreover, we have evaluated theimpact of pressure solution on reservoir permeability (Saito et al.,Geothermal Resources Council Best Presentation Award), and haveinitiated studies on the impacts of silica precipitation and shear slip onpermeability.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

エネルギー資源リスク評価学分野は、環境と資源・エネルギーの相互作用に関する様々な研究成果をもとに、地球環境における物質循環に根Mechanical and hydraulic properties ofvolcanic sandstones under CO2 geologicalstorage conditions
We have initiated a research study on changes in mechanical and hydraulicproperties of highly reactive volcanic sandstones, one of the candidates of
CO2 reservoir rocks, as a result of CO2 -brine-rock reactions.

力学特性や水理特性の変化に関する検討を開始した。

We have clarified a method of recharging groundwater and transferringFig.2 3D images of flow path by soil up-flow
percolation test

Fig.3 Risk assessment model image of newhazardous chemicals at our living areaFig.4 Geo-chemical analysis by data-driven

Fig.5 Supercritical hydraulic fracturing
in ductile granite

Fig.6 Potentially exploitable supercritical geothermal
resources in the ductile crust

Coexistence Activity Report 201721