科學研究 - 將二氧化碳封存到廣闊海域的淺層地下，變成冰絮狀而不泄露

即使在燃燒化石燃料時，也不排放二氧化碳（CO2）——爲實施這種看似矛盾的「清潔火力發電」，日本電流源開發公司（J-POWER）正在開發新的「碳捕集與封存（CCS）」方法，用於回收和封存火力電廠排放的二氧化碳。該方法計劃透過將二氧化碳封存到廣闊海域的淺層地下來削減成本。該方法有助於實施日本政府提出的2050年溫室氣體淨零排放的目標。

圍繞CCS的技術開發動向
1972年	開始在美國的天然氣精煉設施操作
1996年	開始在挪威的海域進行實務
2012年	開始在北海道苫小木進行CCS實證試驗
2014年	加拿大煤炭火力電廠導入CCS設備
2020年	日本政府 “綠色經濟增長戰略”制定目標，到2050年使核電和擁有CCUS設備的火力發電等佔到電力供應的30~40%
2030年之前	日本實施CCS的商用化
2050年	實施日本政府的溫室氣體淨零排放目標

去碳的重要課題是削減發電時排放的二氧化碳。日本的二氧化碳排放量中，發電約佔40％。例如，合併了東京電力控股和中部電力的火力發電業務的JERA（JERA Co., Inc.），其一家公司排放的二氧化碳就佔日本整體排放量的10%以上。

關於去碳發電，人們首先想到的是導入光伏和風力等再生能源，但再生能源存在發電量間歇性的課題，大量導入的話，由於供求不穩定，可能會增加停電的風險。回收能穩定發電的火力發電排放的二氧化碳並將其埋入海床的CCS則是實施2050年目標的「王牌」之一。

J-POWER正在開發的是回收二氧化碳後用船運到海中，然後將其封存於海床的新方法。轉化成液體的二氧化碳將被注入在海床挖掘的數百米深的地下。二氧化碳在壓力和溫度的作用下，中途會變成冰糕狀「水合物」。

被封存的二氧化碳在地下就像鋪設的石頭等一樣。水合物會凝固，並能填補那些細小的縫隙。另外，在地下先鋪設一層避免氣體泄露的堅固薄膜，可以向膜的下方注入更多二氧化碳。單純將二氧化碳埋入地下，二氧化碳可能會從地下泄露出來。而利用新方法，二氧化碳會固化自我封頂，封存在地下。

以往的封存方法需要利用地下深處由碎石和沙子形成的砂礫層（含水層）來封存二氧化碳，但只有部分海域存在能封存二氧化碳的大面積含水層，可能無法滿足日本每年2億噸規模的二氧化碳封存需求。

據J-POWER介紹，水中的二氧化碳在溫度爲10攝氏度以下、壓力爲4.5MPa以上的條件下，會被水分子包圍，變成水合物。按這個條件計算，相當於日本國土面積約80％的海域都可以生成水合物。與以往的方法相比，可以封存二氧化碳的面積有望擴大。另外，在海床向下挖掘的深度也只需原來的一半左右即可，還能削減挖掘成本。

自然界中也存在變成水合物的二氧化碳。水深1500米的沖繩海槽的海床附近就發現了水合物。

J-POWER與東京大學共同實施了將二氧化碳變成水合物的類比實驗等。2021年1月在茅崎研究所（神奈川縣茅崎市）設置了專用裝置。另外還起動了在與海床爲相同壓力條件的不鏽鋼管中進行水合物化的實證試驗。目標是數年後開始在海床進行實證。