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地下カーボンリサイクル

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2010年 5月15日(土)午後10:00〜午後10:35NHK教育テレビのサイエンスZERO「資源になる!?二酸化炭素を利用せよ」の中で「メタン生成菌はきわめて珍しく、海底から二種類しか見つかっていない」と言っていましたが、実は、メタン生成菌は沼や水田の泥の中など、地下に豊富に棲んでいて、種類も多様です。メタン生成菌は酸素に弱く、地下や動物の腸の中などのような酸素が無い場所にしか棲んでいないため、あまり知られていなかっただけです。海底だけではなく、沼や湖の地下の堆積物や油田や石炭層の中などでメタン生成菌が最近続々と見つかっていますので、二酸化炭素(CO2)を地中貯留(CCS)しておけば、メタン生成菌によりCO2がメタンに変換され、将来メタン・ガス田として再生する可能性があります。この地下カーボンリサイクル技術は、1999年第4回温室効果ガス管理国際会議(GHGT-4)で私が世界最初に発表し、2000年エネルギー資源学会創立20周年記念懸賞論文優秀賞を受賞しました。その後、カナダ、米国、ドイツにも研究が広がっています。日本でも細々ながら研究が進み、琵琶湖岸の地下堆積層や夕張・青森沖の地下石炭層や千葉の天然ガス田や秋田・新潟の油田などで続々メタン生成菌が見つかり、CO2を削減しながら、油・ガス田・炭田を再生する夢の技術もようやく実用化の望みも見えてきたところです。サイエンスZEROでは、百年後に使えれば良いと言っていましたが、ずっと早く実現しそうになってきています。なお、蛇足ですが、メタン生成菌は地球生命の共通祖先にごく近い微生物で、しかも火星から来た宇宙生物かもしれないという貴重な生きた化石でもあります。40億年も生き残り、地下千メートル級の(有機物を含まない溶岩の固まった)玄武岩中でCO2だけでも生きているしたたかな微生物(だから宇宙旅行も可能だった?深地下や深海底だけでなく、もし火星の地下でもメタン生成菌が見つかれば、私達が火星からの侵略者の子孫だった証拠になり、21世紀最大の発見になります。昨年、火星にメタンが大量に湧出している地域が見つかっているので、望みがありそうです。本CCSニュースの2009年1月15日をご覧ください。最近までメタン生成菌は細菌bacteriaの一種と思われていましたが、まったく異なる生物と判り、古細菌または始原菌archeaと呼ばれるようになりました。)なのですが、酸素の多い大気中では生きられないので研究が遅れていました。今後、地下生物の研究の進展は、地球環境の理解/保全にも必須です。

地表の大気には酸素が豊富に含まれているので、炭素に酸素が結合して二酸化炭素(CO2)がもっとも安定ですが、地下は遊離酸素が無い還元性の環境であるため二酸化炭素(CO2)より炭素に水素が結合したメタン(CH4)の方が安定な地表とはあべこべの世界です。実は、生命が誕生した頃の太古の地球大気には酸素が無かったので、地下と似た世界でした。そこで太古の地表では、二酸化炭素を還元してメタンに変換してエネルギーを得るメタン生成原菌が栄えていました。ところがシアノバクテリアが誕生して、有毒な酸素ガスをばらまいたためにメタン生成原菌は地下や動物の腸内などの酸素の無い所に追いやられてしまいました。しかし、今でも地下にはメタン生成原菌が大量に存在し、二酸化炭素(CO2)や有機酸をメタンに変換することによりエネルギーを得ています。地表での燃焼とはあべこべの化学反応(還元)により生きているのです。
そこで、二酸化炭素(CO2)を地下に注入すると、メタン生成原菌がCO2をエサにして、メタンを排出します。CO2地中貯留をしている間に、メタン生成原菌がCO2を還元してメタン鉱床を再生して、地中炭素リサイクルを実現できれば、温暖化防止と将来のエネルギー再生が同時にできることになります。夢の技術ですが、日本の地下でも微生物に依るCO2還元メタン再生が起きうることは確かめられています。メタンハイドレートもコールベッドメタンも水溶性天然ガスも、その多くがメタン生成原菌の排泄物なのです!

<地中メタン生成古細菌によるカーボンリサイクルの提案>により、エネルギー資源学会創立20周年記念懸賞論文優秀賞(2000年)を受賞しました。



主な解説・論文
1999a, H.Koide:Geological sequestration and microbiological recycling of CO2 in aquifers, in B.Eliasson, P.Riemer & A.Wokaun eds.: Greenhouse Gas Control Technologies, Proc. 4th Int. Conf. on Greenhouse Gas Control Technologies, Pergamon, p.201-205
1999b, H.Koide:Prospect of geological sequestration of CO2 for greenhouse gas mitigation and natural gas recovery, The International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources, Special Issue of ICMR'98 AKITA, Vol.17, No.1, p.4-10
2001, H.Koide:Subsurface biogeochemical carbon recycling: CO2-EGR with microbial methanogenesis in geochemically sealed aquifers, in D.Williams et al. Eds., Greenhouse Gas Control Technologies, CSIRO Publishing, p.578-582
2002, 小出 仁: CO2地中固定−地球温暖化防止とエネルギー問題の同時解決へ−、未来材料、第2巻第8号,p39-45
2002, 西村 進、桂 郁雄、小出 仁: CO2の堆積物中固定の研究、自然と環境、Vol.4、p.54−65
2003, H. Koide, S. Nishimura, S.Satsumi, Z. Xue and X. Li: CARBON SEQUESTRATION IN COAL SEAMS IN JAPAN AND BIOGEOCHEMICAL CARBON CYCLE IN TERTIARY SEDIMENTARY BASINS, Greenhouse Gas Control Technologies, J. Gale and Y. Kaya (Eds.)19-03 Elsevier Science Ltd.p.703-708


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小出 仁・小出すみ子
E-mail:Hitoshi.Koide@gmail.com

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