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二酸化炭素の地中貯留環境シミュレーション

目的

地球温暖化の主な原因物質である二酸化炭素を回収・固定化して大気中濃度を低下する方法が検討されており、その方法の一つに深度1000mの帯水層に二酸化炭素を注入して極めて長い期間の隔離が期待できる地中貯留がある。この地下環境に注入された二酸化炭素の安定な化学形態を、化学平衡計算で予測した。

方法

想定される地中貯留環境をモデル化し、貯留サイトの環境条件、地下水および鉱物組成をパラメータとして、化学反応データベースをもとに環境中に存在しうる化学種と二酸化炭素との反応で生成する化学種と量を計算した。計算の進め方を図1に示す。

試験装置・ソフト

地球化学シミュレーションコード:PHREEQC(米国地質調査所:USGS公開)

結果

各種条件での化学平衡計算により、地下水に溶解した炭酸ガス量、地下水中の炭酸イオン濃度炭酸鉱物が析出するかどうかの情報が得られた。
図2に一例として、想定される地下水、二酸化炭素を溶解させた状態、さらに鉱物を反応させた状態での溶液中の炭酸の種類と量の変化を比較した。

お客様の成果

貯留環境として想定される地下環境条件での二酸化炭素の安定な化学形態が予測でき、地中貯留のサイト選定、プロセス構築の参考となった。

イメージ ※クリックすると拡大します。

  • 図1) 地下水-鉱物-二酸化炭素系の安定化学組成計算方法
  • 図2) 溶存炭酸種の濃度変化
事業概要