[H-SC04] 地球温暖化防⽌と地学（CO2地中貯留・有効利⽤、地球⼯学）

[HSC04-P07] 苦鉄質岩・超苦鉄質岩および水酸化マグネシウムを用いたCO₂固定

*西木 悠人¹、徂徠 正夫¹、西山 直毅¹ (1.国立研究開発法人産業技術総合研究所地圏資源環境研究部門)

キーワード：苦鉄質岩、地化学トラップ、岩石風化促進

苦鉄質岩・超苦鉄質岩へのCO₂固定は，地化学トラップに優れているという点で，近年関心がよりいっそう高まっている。玄武岩層におけるCO₂回収・貯留（CCS）の実証実験（アイスランドCarbFixプロジェクトや米国Wallula玄武岩プロジェクト）では，数年規模で炭酸塩鉱物の形成が顕著に確認されている。また，粉砕した苦鉄質岩・超苦鉄質岩の耕作地等への散布によって風化プロセスを促進する「岩石風化促進（ERW）」としてのネガティブエミッション技術の開発は，欧州を中心として世界的にまさに始まった段階である。日本は，苦鉄質岩や超苦鉄質岩の存在量が多くそのバリエーションも多彩であることから，諸外国と比べて地質学的に優位であると期待されているため，国内においても苦鉄質岩・超苦鉄質岩を用いたCO₂固定の実現性を検証することが目下必要とされている。

本研究では国内の様々な岩石試料を扱った。苦鉄質岩として，玄武岩（壱岐，見島，佐渡，北海道），超苦鉄質岩として，かんらん岩（北海道）と蛇紋岩（北海道）を入手し，CCSやERWを想定した実験を行った。苦鉄質岩や超苦鉄質岩はMgの含有量が多くそれがCO₂鉱物化に寄与することも考えられるため，Mgの挙動をより明確に理解するために，Mgを含有する代表的な物質として水酸化マグネシウム（または酸化マグネシウム）も用意した。

CCSにおける地下環境を想定し，上記の試料と水を用いて（水の質量÷試料の質量 ＝ 10），40℃および60℃，CO₂圧力10 MPaの条件のもと反応実験を実施した。試料の溶解に伴い，溶液からはMg²⁺などの溶存種を確認した。Mg炭酸塩鉱物の形成は容易には起こらず，形成が見られる場合でもネスケホナイト（MgCO₃·3H₂O）等の含水相がはじめに沈殿し，反応時間の進行とともにマグネサイト（MgCO₃）に徐々に相変化していくことが示唆された。

一方，ERWを想定した実験としては，産総研つくば第七事業所の屋上に試料を設置し，岩石風化過程のモニタリング試験を開始した。6か月間のモニタリング結果から，岩石の風化反応を実際に観測することができた。雨水と比べて，岩石を通過した水はpHが高く，Mg²⁺などの溶存種の濃度も高かった。本研究で扱った岩石試料の中では，蛇紋岩が最も反応性が良く，それは蛇紋岩中の水酸化マグネシウム鉱物（ブルーサイト）の溶解に起因していると考えられる。

以上の実験を通して，CO₂–水–岩石相互作用における，苦鉄質岩や超苦鉄質岩の反応性を議論することができた。苦鉄質岩や超苦鉄質岩は，鉱物組成や化学組成の観点から数多くのバリエーションがあるため，今後は他の種類の岩石試料も入手し，同様に実験を行っていく予定である。