未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウムin関西2023国内におけるCO2地中貯留の実用化・事業化に向けてー変わる研究開発と新しい役割ー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せつ　じきゆう## |自求Ziqiu Xue (xue@rite.or.jp)
● 将来のCCS事業の普及・拡大に向けて横展開可能なビジネスモデルを確立するため、 2030年までの事業開始を目標とし事業者主導による「先進的CCS事業」を選定し、国により集中的に支援。 ●具体的には、CO2の回収源、輸送方法、CO2貯留地域の組み合わせが異なる3～5プロジェクトから支援を開始し、多様なCCS事業モデルの確立を目指すとともに、 2030年までに年間貯留量600〜1,200万tの確保にめどを付けることを目指す。 ※CCSへの参入を計画する事業者の目標等に基づき設定。英国でも、2030年までに年間貯留量1,000万トンを目標としている。 ●モデル性としては、CO2回収源のクラスター化やCO2貯留地域の八プ化による事業の大規模化と圧倒的なコスト低減に取り組む事業とする。 >> CO2発生源、輸送方法、貯留サイトの組み合わせ、高い拡張性> 多様なCCS事業モデルの確立>>事業の大規模化・圧倒的コスト削減
●　IEA試算から推計すると、我が国のCCSの想定年間貯留量は、2050年時点で年間約1.2〜2.4億tが目安。2030年にCCSを導入する場合、2050年までの20年間で、毎年12本～24本ずつ圧入井を増やす必要。 ①2023～26年度③2027~ 30年度FS年建設   4)2030年中(2)2026年度中CCS事業開始振終投資決定2030年中にCCS事業を開始するためには、 ①2023年度からFS等を開始し、 ②2026年度までに最終投資判断する必要。 【参考】必要な圧入井の本数• 1.2億t /年の場合: 240本: 2.4億t /年の場合: 480本。の圧入井が必要。 ※圧入井1本あたりの貯留可能量: 50万t/年※試掘費用：陸域約50億円/本、海域約80億円/本2050年時点で年間圧入量が 120 Mtpa 1本の坑井の圧入能力:  0.5 MTPA /well 2000基礎研究圧入レート、貯留量、経済性実用用化:設立年月日2016年4月1日組信員・応用地質株式会社・株式会社INPEX ・石油資源開発株式会社・大成建設株式会社・国立研究開発法人産業技術総合研究所・公益財団法人地球環境産業技術研究機構: JX石油開発株式会社・電源開発株式会社・伊藤忠商事株式会社・伊藤忠石油開発株式会社三菱瓦斯化学大成建設、応用地質伊藤忠商事
保、育成を図ることが主なミッション技組の体制と概要【構成組合員】RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質【研究テーマ】(1)大規模CO₂圧入・貯留の安全管理技術の開発(2)大規模貯留層の有効圧入･利用技術の開発(3)CCS普及条件の整備、基準の整備
(2020.10) •CCS実装技術開発に向け、プレーヤー(組合員)の拡大を図り、実フィールドでの技術(光ファイバー、マイクロバブルCO;技術）検証を主体とした研究体制（国からの補助事業）に徐々に移行する。 【構成組合員】RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質、電源開発、JX石油開発体制の更なる見直し・強化（1） (2021.6)
に、CCSのビジネスモデルの検討を行い、次期CCSプロジェクトに向けた活動を展開する。そのために、更なるプレーヤーの増強、体制強化を図る。 【構成組合員】RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質、電源開発、JX石油開発、伊藤忠商事、伊藤忠石油開発体制の更なる見直し･強化（2） (2021.11) •我が国におけるCO₂有効貯留量評価からCCS事業性評価までをフォローするSRM手法の開発、並びにCO₂供給方法・地点、輸送方法、貯留層の不確実性等を考慮した事業性総合評価・社会合意形成の構築を目指したSLO手法の開発を加速するため、新たなプレーヤーを補強する。 【構成組合員】RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質、電源開発、JX石油開発、伊藤忠商事、伊藤忠石油開発、三菱ガス化学我が国は先進CCS事業として、7件（うち輸出2件）を選定。事業化を加速する。 ※排出源・輸送システム・貯留場所について、様々なパターンへの対応が可能。 ※加えて圧倒的なコストダウンが可能となる拡張性の高い案件を選定。 ▷事業化を加速▷事業パターン→大幅コスト削減>高い拡張性
SRM: CO₂ Storage Resources Management（経済性評価込み）排出源マップ排出源タイプ排出量（規模)サイト地質評価貯留規規模安全性潜在的リスク評価リスク低減対策既存調査データ✓基礎試すい✓民間企業(限られたデータ)追加データ取得貯留サイト選定深さ位置貯留可能量国内のサイト選定基準貯留可能量、排出源(排出量、距離)、輸送手段、貯留規模、経済性、社会的受容性(SLO)、複数の実想定サイトを選定！ 9
＜モデル性の内容のイメージ＞ 2030年までの事業開始、CO2回収源のクラスター化やCO2貯留地域の八プ化による事業の大規模化・圧倒的なコス上低減を目標とし、分離・回収、輸送、貯留の各プレイヤーが参画するコンソーシアムを形成し、年間CO2貯留量が50万トン以上である事業構想。以下のパターンを踏まえて、多様な組み合わせを選定。想定されるCO2の回収源、輸送方法、CO2貯留地域のパターン
CCS事業コスト試算ツール作成中どの部分がコスト削減できるかどう削減するか✓貯留可能量✓排出源(排出量、距離) ✓輸送手段>貯留規規模>経済性(コスト)に合わせた最適な輸送・貯留拠点が設置されるため、これを踏まえた支援を行うべきではないか社会合意形成(SLO: Social License to Operate)手法の開発,地元市民の理解促進社会合意形成(SLO) Risk Communication ✓地元住民/一般市民との対話✓ QA集作成CCS導入メリット✓地元経済への波及効果✓地元雇用の創出④CCS事業に対する国民理解の増進⇒ 2050年ｶｰボンニュ−トﾗﾙという野心的な目標の実現を目指し､あらゆる可能性を排除せず､使える技術は全て使うとの発想に立ち、国や地方自治体、企業等が一体となり、2050年CNに向けたCCSの必要性を国民へ発信し、CCUS実施による自治体への経済波及効果等を示しつつ、国民やCCS実施地域の住民等の理解増進を図る。
Risk Communication ✓地元住民/一般市民との対話/ ✓ QA集作成CCS導入メリット、 ✓地元経済への波及効果✓地元雇用の創出182s5ト国サイト選定（1～2年）特性家価( 3年～ 5年)ステークホル育担の小さいコミュニケーションイベントダー関与双方向コミュニケーショHa広報活動各種メディア地球温暖化(対策技術CCS技術含む）事業自治体都道府県市町村　(地域情報、ステークホルダー情報、事業への協力)協議会ステークホル事業の説明、影響サイト決ダー(漁業者等)主な手法少人数説明会定の同意CCSの背景情報のCCS技術についての事業についての情報提供、住民の意見住人化とその対策）ミュニケーション主な手法主な手法講演会、サイエ主な手法展示会、説明会、熟議型コミュニケーションスカフェ講演会、サイエンスん地元刈ット分析実地調査・ヒアリング：CCUSからCCSへ展開が期待される地域等、地元経済メリット分析把握、リスクコミュニケーション情報提供、リスクコカフェ、展示会提供（地球温暖
想定読者： > CO:地中貯留事業者(経営層、技術者) ）と行政機関(推進や規制、地方自治体) > 地元関係者(住民、漁協)や環境保護団体> 銀行・保険会社(投融資、事業保険） >超証機関(排出権取引) >海外事業(日本企業の海外進出、日本技術の海外展開)付録・CCS技術事例のデータ: CCSとは・長岡実証試験事例・用語集/略語集・CCS技術の解説•参考資料・引用文献・CCS事例データペース• DB掲載資料の概要シート対象範囲輪送の一部（圧入サイト内）と、地下でのCO2貯留が対象作成方針長岡実証試験(陸域)、苫小牧大規模実証試験(海域)、海外の大規模圧入プロジェクトの知見を取り入れ、日本の地質的・社会的事情に適した事例集を作成期待効果・技術的に安全なCCS事業の実施・法令遷守、社会合意形成、CCS普及障壁の低減・海外への発信（国際標準化との連携）、共同研究への参固等
・本事業の取り組みがCCS長期ロードマップ目標と密接に関連し、事業のアウトカムとして設定済・長期ロードマップの工程表に対応する研究開発や技術実証を展開中
1.意義・アウトカム（社会実務）までの道筋（1)本連義の位置づけ・意義
・CCS実用化で先行する米国とノルウェーは、貯留層の不確実性や断層評価等に取り組んでいる。 ・本事業では、国内の実情に適したCCS実用化の技術開発や実サイトでの技術実証を進めている。 【当事業の主要研究テーマ】 O排出源や経済性も考慮した貯留サイト開発手法＜支援ツール開発＞ • CCSコスト試算ツールの開発• CO2排出源データベースの構築О光ファイバー測定技術の開発と有効性実証をO断層安定性監視や健全性評価技術の開発O社会合意形成(SLO)手法の開発Scopes of US-Norway CCUS Collaboration • Focus on reduction of uncertainties and pressure management • Real storage domains have complex geologies and pressure barriers Where to find the best sands? There are some faults in the area, can they cause any migration challenges? Carbon Capture and Sequestration: The Pressures of Selecting the Perfect Site Decades of experience injecting fluids into the ground has revealed a fundamental truth: No two injection sites are the same, A thorough understanding of site-specific conditions is essential to ensure safe and secure long-term subsurface disposal of carbon dioxide. 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▷油ガス田開発の知見あり？
>計画圧入量に対して、どれぐらい貯留可能量を確保すべきか>長期に亘る安定的圧入レートの確保(事前評価) Risk profile @CO2 injection site(site-specific) [Illustration source: Benson, 2007] Reducing Uncertainty／Mitigating Risks to the Manageable Levels ! oses of Injectivity, Capacity and Containment, Induced Seismicity, Environmental Impacts 17
Major Steps in Process of Finding and Developing Qualified Sites 1.Depth: > 1 km 2.Location: " reservoir and containment ▪ accessible 3.Capacity: Space to hold all the planned CO2.
Community Concern, Risk Communication ナナ Public Support 19
Sf: Storage efficiency (RITE, 2006; Ogawa et al., 2011) To calculate the CO2 storage capacity of a deep saline aquifer, the following equation may be used: Sf × A × h × φ × So CO2 storage capacity (mass) = where A, h and φ are aquifer area, effective aquifer thickness and porosity respectively, so that the product (A × h × φ) repre- sents the total pore volume within the aquifer volume under consideration. Sg is the supercritical CO2 gas-phase volume fraction in the injected CO2 plume. p is CO2 density at standard condi- tions (=1.976kg/m³), and BgCO2 is the CO2 volume factor, which depends on local pressure and aquifer temperature. Therefore, the term (ρ/ΒεςΟ₂) represents the in situ density of pure CO₂ at the local pressure and temperature. S represents a “storage factor”, the ratio of immiscible CO2 plume volume to total pore volume, which incorporates the combined effects of trap heterogeneity, CO2 buoyancy and displacement efficiency and so on. In the calculation, the entire aquifer below a depth of 800m is considered. Sf :  a “storage factor”, the ratio of immiscible CO2 plume volume to total pore volume, the combined effects of trap heterogeneity, CO2 buoyancy and displacement efficiency.
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21
*Note: After Thibeau and Mucha (2007). A :  aquifer area h :  effective thickness Sf :  storage efficiency factor Φ : porosity Sg : CO, saturation BgCO 2 : CO₂ volume factor   0.003m³/m³ , depth: 2000m, 70°C p : CO₂ density    0.001976 (t/m³) Storage potential =A × h × Sf × φ × Sg／BgCO₂ × ρ
The screening criterion proposed for the OO 2 storage by Chadwick et al. (2008).
Thresholds used for the pre-screening of CO 2 storages in Netherland (Ramfrez et al., 2010).
Total storage capacity: to be much larger than the total amount from CO2 source Reservoir: depth, thickness, porosity, permeability, salinity Caprock: lateral continuity, un-faulted, thickness, threshold pressure
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
自然地震観測機器設置、2D弾性波探査（断層分布状態把握）:1月9日～20日現場作業完了
Journal of Geophysical Research: Solid Earth 10.1029/2021JB022432 the relationship between fault core/gouge, principal slip surfaces, and the ‘fault damage zone’ A FY2022:  2D seismic survey, seismometer, strain interrogator and tiltmeter deployment, water injection test FY2023～:  new well drilling and fiber cable installation, water injection, fault zone mapping A
DAS (Acoustic), DSS (Strain), DTS (Temperature) >   FY2022:  shallow well drilling, fiber cable installation, baseline (strain, temp) monitoring ▷   FY2023～:  water / CO2 injection, fault leakage detection, DAS/DSS/DTS monitoring
Flow Rate 75 L/min

Flow Rate 75 L/min

PASSIVE SEISMIC SERIES
Geophysics Role of Non-technical Issues Integral to Full-

Dr. Carpenter Full-scale deployment of CCUS in the United States today is not dependent on the advancement of technical issues alone. There are a host of integrated issues that are necessary for the full-scale industry-wide deployment of CCUS that include, but are not limited to regulatory considerations (e.g., permitting, Class VI, etc.), economic considerations (e.g., financial lending, 45Q tax credits, etc.), risk evaluation, stakeholder engagement, Environmental Social Governance (ESG), Environmental Justice (EJ), and political/policy needs. In many cases, technologists such as reservoir engineers, chemical engineers, geologists, geoscientists, etc., either overlook or are not exposed to these non-technical considerations. This presentation will discuss and illuminate the integrated nature of these issues and provide some insights for technologists to become more literate and therefore more valuable and engaging to their teams advancing CCUS projects.
Risk Communications Approaches
Uncertainties in Subsurface Characterization (Geology, Science and Technology), Policy and Regulationナナ Public Concerns over Potential Risksナナ Sending Experts into the Community & Building Relationships and Trust !
US/DO Geomechanics (pressure and state of stress) Enabling real-time decision making Class VI Approved (Oct. 2021)米国North Dakotaサイトでの技術実証試>  Optic fiber cables (designed by RITE) installed behind casing of two deep wells (Injection & Observation: 2.1 km) and two ground water wells (depth: 600 m). > SOV-DAS/VSP for CO2 plume monitoring (180kt/year x 20 years) ▷   Coupled analysis of InSAR and DSS from the shallow water wells > Which depth & how much the deformation occurs in subsurface and how it migrates to surface
技術開発や知見の提供Research & Development →   Demonstration, Deployment
Large-scale field projects to develop best practices for industry and facilitate wide-spread commercialization Storage Infrastructure Focus > CarbonSAFE Regional Initiatives Offshore Storage Brine Extraction  Strategy Test (BEST) Associated Storage (CO, EOR)
Subsurface stress
• improved capability to forecast risk of induced seismicity & compromise of seal integrity Wellbore integrity • Find & assess legacy wells and novel materials/techniques for remediation Secure storage • Improve AZMI tools Plume detection and storage efficiency • Locate plume margins & pressure increase; improve use of pore space)
Site characterization
• Map reservoir & seal heterogeneities and deep t Regional resource estimates • filling the data gaps & realistic basin-scale storage estimates) Transformational sensing Micro/nano and optical fiber sensing capabilities; wireless power/telemetry systems; edge computing to enable intelligent monitoring systems AOI 1: Fault Detection, Characterization, and Hazard Assessment Focused on developing new characterization methods for providing high-fidelity data on faults, fault slip or potential fault slip, assessment of faults during active injection, criteria for cost-effective methods for assessing and choosing a site, and other related research
講辞
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。