環境、エネルギー

【教養としてのエネルギー】メタンハイドレートの環境問題と対策【未来のエネルギー?】

こんにちは!きよふみ(@Kikki_Sato)です。

今回はちょっとテンションを変えてエネルギーの話を。

メタンハイドレートと環境問題について情報の詳細が載っているサイトと論文をだらだらとまとめることとします。

かなりマニアックな話になりますが、エネルギー関連はいま世界で最も注目されている分野の一つですから、役に立つと思いますよ。一つの教養としてお読みください。

この記事はこんな人におすすめ!
  • エネルギー関連のことを調べたい
  • 教養としていろんな話を頭に入れておきたい
  • エネルギーに興味がある

メタンハイドレートとは?

まずはメタンハイドレートとは何かという話をしましょう。メタンハイドレートとはメタンガスが水分子と結びつくことでできた、氷状の物質です。名前のまんまですね。火を近づけると燃えるため、「燃える氷」とも呼ばれます。

メタンハイドレートは「メタン(methane)」と「ハイドレート(hydrate)」の2語から構成されています。メタンは「メタンとは何か?」でご説明したように、燃えるガスであり、エネルギー資源である天然ガスの主成分です。では「ハイドレート」とは何でしょうか?

ハイドレートを日本語にすると「水和物」となり、水が存在することになります。水分子がある温度・圧力環境で、かご状の構造を作ります。そのかご構造の中にメタン分子が含まれているものをメタンハイドレートと呼びます。

日本に産するメタンを含む天然のハイドレートのほとんどが、ゲスト分子がほぼ100%メタンなので、日本では慣習的にメタンハイドレートという言葉を使いますが、海外では日本と同じ成分のハイドレートであってもガスハイドレートと呼ぶことが多くなっています。

メタンハイドレートとは何か?(メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム)より

下の動画のように氷状の物体が燃えます。まさに、「燃える氷」という表現がぴったり。

メタンハイドレードが注目されているのかというと、メタンハイドレードのエネルギー量が多いからです。

日本では海底の底に存在が確認されているそうで、これが掘り起こせると相当量のエネルギー源が確保できるというわけです。

もし安定的にメタンハイドレードが利用できると日本のエネルギー自給率が100%に近くなるんじゃないかという夢のような話が現実味を帯びてくるのだとか。

例えば渥美半島・志摩半島沖の東部南海トラフ海域だけでも、国内の天然ガス使用量の11年分に相当する量が埋蔵していると推定されています。
エネルギー資源の多くを輸入に頼っている日本。もしメタンハイドレートを資源として活用できるようになれば、自国で資源を長期的かつ安定的に確保できるため、円安傾向の中、燃料輸入量の増加で膨らみ続けている貿易収支赤字を縮小でき、天然ガスの低価格化に繋がるのではないかと考えられています。また、世界的にも天然ガスの需要が伸びる中、資源・エネルギー外交においても、日本が「資源大国」となることで優位な立場になる可能性もあるのです。

 

メタンハイドレートとは何かについて理解できる参考文献一覧

 

メタンハイドレートによって発生する環境問題

こんな感じでメタンハイドレードは次世代のエネルギー源として大いに期待されているのですが、環境面を考えると楽観視もできないそうです。

問題点としては採掘が失敗するとメタンが空中へ噴出してしまいます。メタンは二酸化炭素よりも温室効果が高いため、メタンの漏洩は環境対策として何としても防がなくてはなりません。

一方で「海域メタンハイドレートガス開発の経済性及びCO2排出量評価」という論文に書いてあるメタンハイドレートのCO2排出原単位と「都市ガスとLPガスの違い(4)クリーン性(CO2排出量が少ない」に記載されているそのほかのエネルギーのCO2排出原単位を比較すると、きちんと採掘できてしようできれば温暖化対策にはなりそう。まぁ、もうちょっと論文なり、実用例を調べないと断言はできませんが。

 

深海底にある「メタンハイドレート」を不用意に掘削すると、その下層や周辺のハイドレート層にかかる圧力が減少して分解し、大量のメタンガスが噴出します。

万一それが一帯の「メタンハイドレート」層に連鎖的に広がれば、貴重な資源を大量に失うだけではなく、そのまま大気中に放出してしまうと大量のメタンガスが排出されることになるため、地球温暖化に影響を与える懸念があるのです。

一方で、「メタンハイドレート」は海底の温度が数度上昇するだけで溶け出し、海底内で放出されたメタンガスは、海中を経由して大気中に放出されるともいわれているのです。

メタンハイドレートの環境への影響(地球温暖化)より

もう一つは地盤沈下、海底地すべりなどの地層変形。メタンハイドレートを含む地層のメタンハイドレートを分解させると地層の特性が変化し、地盤沈下や海底地すべりが生じる可能性があることが予想されているそうです。

メタンハイドレート開発と環境」というサイトではセンサーの導入などの具体策が記述されていました。今のところ、ここのサイトに書かれている具体案が一番現実的だと思います。

具体的な対策は?

ここからはあくまで個人的な主観で、具体的な対策を書いてみます。話半分でお聞きください。

では、これらの環境問題を解決し、実用化へと進むためには何をすべきでしょうか?まずは、メタンハイドレートを採掘する際の安全基準を設けることが先決でしょう。もし、採掘が可能となった時に、リスクを理解しないまま採掘を行い失敗することがないように、

  • どのレベルの技術力があれば採掘してよいか
  • 採掘、生産が完了したメタンハイドレートについてどの基準をクリアすれば利用可能か

を数値で定め明文化する必要があります。これはメタンハイドレートに限らずエネルギーを生産、利用するときには必ず行う必要がある手続きです。

もう一つはメタンハイドレートの保存技術の確立が重要だと考えます。実際に実用化されたときにメタンハイドレートをどのようにして保存するのかを決める必要があると感じました。また、保存方法によってエネルギーの利用方法も変わってくるでしょう。

燃料電池なのか、リチウムイオン電池なのか、それともほかの媒体なのか。エネルギー利用と保存方法は一体で考える必要があるので、保存方法の技術改善もセットで考慮することになると思われます。

いかんせん、まだ知識不足なので、これ以上は多く語れませんが、また新しい情報があったら共有したいですね。

専門としている方、是非コメントください^^

メタンハイドレートの環境問題について理解できる参考文献一覧

最後に

現段階では安定的に利用できるわけではなく、どうやったら採掘できるのかを研究して要るっぽいです。

しかも、失敗すると温室効果ガスが出るわ地形が変化するわで環境にも大きな影響があるとのことなので、環境系の研究をしてきた身としては何としても対策をしてほしいところ。

開発プロジェクトも進んでいるようなのでこれからが楽しみですね。

 

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さとうきよふみ
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