Development of extraction of low-grade coal resource and CO2 storage system for Hydrogen supply chain

低品位煤炭资源开采和氢气供应链二氧化碳储存系统的开发

• 批准号: 22K05005
• 负责人: 笹岡 孝司
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05005/
• 关键词: 低品位石炭資源; CO2地中貯留; マイクロバブル; 採掘跡の有効利用; 高炉スラグ; カーボンオフセット; 水素サプライチェーン

令和４年度は、CO2ガスモルタル充填材の開発およびその評価を行うための装置の設計・準備ならびに現場試験による採掘跡へのCO2ガスモルタルの注入およびCO2貯留の可能性についても検討した。まず、充填CO2ナノバブル発生装置を作製し、次年度以降実施予定のCO2ガスモルタル充填材の流動特性や強度特性、長期安定性検討にむけて準備を整えた。次に、採掘により形成された地下空間（採掘跡）にCO2ガスセメントモルタルを強制的に圧入して半永久的に貯留処分するシステムを開発するために必要な情報およびその可能性について検討するため、CO2貯留・固定化を目的として、北海道三笠市において実施されたCO2マイクロバブル水および高炉スラグスラリーの坑内炭鉱の払跡への注入実験に参画し、データを収集した。石炭の採掘跡は石炭採掘の影響でき裂が多数存在し，全体として空隙率の大きな領域が形成されている。そのような払跡は，CO2地下貯留ポテンシャルが大きく，高炉スラグを同時に注入することで，CO2の鉱物化によるCO2の地下固定化のみならず，高炉スラグの硬化に伴う払跡の安定化への寄与も期待される。本実験では，地下400 m程度の払跡を対象としてボーリングを掘削し，払跡にCO2マイクロバブル水および高炉スラグスラリーの注入するとともに、注入前後にインジェクションテストを実施し，払跡の透水性を評価した。その結果，実験終了後、払跡の透水係数は大きく低下しており，高炉スラグスラリーの充填による払跡の充填の効果が確認された。本注入実験結果から、本研究の目標とする採掘により発生した採掘跡へのCO2貯留についてその可能性が示唆されたとともに、長壁式採掘法等の現在の採掘方法においても十分適用可能であることが明らかとなった。また、低品位石炭資源採掘システムとして、既存の採掘法に加え、厚層および急傾斜採炭法の適用について検討を行った。

2020财年，我们开发了CO2气体砂浆填充材料，设计并准备了用于其评估的设备，并通过现场试验研究了将CO2气体砂浆注入采矿场并储存CO2的可能性。首先制作了填充CO2纳米气泡发生器，为明年起开展的CO2气体砂浆填充材料的流动特性、强度特性和长期稳定性研究做好了准备。接下来，我们将研究通过将CO2气体水泥砂浆强制注入采矿形成的地下空间（采矿场）来开发半永久性储存和处置系统所需的信息，及其可能性。我们参加了在北海道三笠市进行的一项实验，将CO2微泡水和高炉矿渣浆注入地下煤矿遗迹中，并收集数据。采煤场由于采煤的影响，裂缝较多，整体形成孔隙度较高的区域。此类碎屑在地下储存 CO2 的潜力很大，通过同时注入高炉矿渣，不仅可以通过 CO2 矿化将 CO2 固定在地下，而且还可以在高炉渣硬化时对碎屑的稳定做出贡献。 。本实验在地下约400 m处挖一个钻孔，将CO2微泡水和高炉矿渣浆注入微量井中，并在注入前后进行注入试验，以检查微量井的渗透性。结果，实验完成后，炉渣的渗透系数明显下降，证实了高炉矿渣浆料填充炉渣的有效性。该注入实验的结果表明，采矿产生的采矿废墟中存在二氧化碳封存的可能性，这是本研究的目标，并且它完全适用于长壁采矿等当前的采矿方法。此外，除了现有的采矿方法外，还研究了厚层和陡坡煤炭开采方法作为低品位煤炭开采系统的应用。