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中国寧夏地域の深部炭層における超臨界二酸化炭素地中貯留時の元素移動と細孔構造進化に関する実験的研究

An experimental study on element migration and pore evolution during supercritical carbon dioxide geological sequestration in deep coal seams of the Ningxia region, China (原題)

Xu, Jie, Ma, Yu, Cui, Beiqu, Ma, Lirong, Tian, Jingxiong, Wu, Wenzhong, Zhang, Yong, Hou, Shangjie, Huang, Shengjin, Wang, Lili

EarthArXivプレプリント2026-08-01#CCUSOrigin: CN対象セクター: cross_sector
DOI: 10.31223/x5vr3w
原典: https://eartharxiv.org/repository/object/14224/download/24862/

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は中国寧夏地域の深部炭層を対象に、超臨界CO2と水・石炭の反応実験を行い、元素移動特性と孔隙構造の変化を解明した。その結果、有害元素の溶出は極めて低く、CO2貯留サイトとしての安全性が高いことを示した。また、貯留後の微細孔隙が増加し、CO2の吸着固定に有利であることを明らかにした。これはCCUS技術の実用化に重要な科学的根拠を提供する。

English

This experimental study on CO2 sequestration in deep coal seams of Ningxia, China, reveals that element migration is minimal and pore structure evolves favorably for CO2 adsorption after supercritical CO2 treatment. Potentially harmful element release is extremely low, indicating high safety for CO2 storage. The findings provide scientific evidence for CCUS deployment.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本のCCS事業（苫小牧等）は地質条件が異なるものの、CO2貯留層の安全評価手法（元素移動・孔隙構造分析）は参考になる。国内ではCCS法制整備が進んでおり、貯留適地評価への応用が期待される。

In the global GX context

This study provides empirical evidence on CO2 storage in unmineable coal seams, contributing to global CCS knowledge. It underscores the importance of site-specific geochemical and pore-structure assessments, which are relevant for international CCS projects under the Paris Agreement.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides experimental datasets on scCO2-water-coal interactions and pore evolution, useful for CCS reservoir modeling.

🏛政策担当者:Supports evidence-based site selection and safety assessment for CCS deployment, informing regulatory frameworks.

📄 抄録（日本語訳）

地球規模の気候変動の激化に伴い、温室効果ガス排出削減は世界的な課題となっている。高排出地域である寧夏回族自治区は、排出削減の大きな圧力に直面している。二酸化炭素の地中貯留は、カーボンニュートラルを達成するための主要技術の一つと考えられている。深部の採掘不可能な石炭層を利用したCO2貯留は、温室効果ガス排出を削減できるだけでなく、石炭層メタンの回収率も向上させることができる。しかし、この地域における超臨界CO2（scCO2）と石炭層の間の微視的相互作用メカニズムは、まだ完全には解明されていない。そこで本研究では、寧夏回族自治区のジュラ紀延安層第6石炭層を研究対象とし、高温高圧熱シミュレーション反応器を用いてscCO2-水-石炭シミュレーション実験を実施した。実験は、深度1000メートルの地質環境を模擬するため、40°Cおよび9MPaに設定した。シミュレーション実験は、1日、3日、5日、7日の4グループに分けて実施した。レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法（LA-ICP-MS）および誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP-OES）を用いて、反応溶液および固体試料の元素移動特性を分析した。低温N2およびCO2ガス吸着法を用いて、細孔構造の進化特性を研究した。実験結果によると、反応溶液中の主な元素はCa、Na、Mgであった。さらに、14種類の微量元素が検出され、その濃度は比較的低かった。その中で、Cr、Pb、Cu、Zn、Tiが反応溶液中に検出されたが、その濃度はすべて3 ppm未満であった。元素移動率の分析により、Mo、Nb、V、Cu、Rb、Pb、Znは高い移動率（平均移動率 > ±50%）を示し、Be、Co、Yは10%未満の移動率を示した。低温ガス吸着実験により、scCO2処理後、石炭試料中のミクロ孔が有意に増加し、メソ孔（1-50 nm）が減少し、マクロ孔（>50 nm）がわずかに増加することが明らかになった。これは、scCO2処理後に石炭層のミクロ孔構造が強化され、CO2の吸着および隔離に有利であることを示唆している。さらに、潜在的に有害な元素の放出は極めて低く、この地域がCO2貯留サイトとして高い安全性を有することを示している。本研究は、寧夏回族自治区および全国規模でのCO2地中貯留に重要な科学的証拠と技術的支援を提供するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

With the intensification of global climate change, reducing greenhouse gas emissions has become a global challenge. As a high-emission region, Ningxia faces significant pressure to reduce emissions. Geological storage of carbon dioxide is considered one of the key technologies for achieving carbon neutrality. Utilizing deep unmineable coal seams for CO2 sequestration can not only reduce greenhouse gas emissions but also increase the recovery rate of coalbed methane. However, the microscale interaction mechanisms between supercritical CO2(scCO2) and coal seams in this region are not yet fully understood. Therefore, this study selected the No. 6 coal seam of the Jurassic Yan'an Formation in Ningxia as the research object and conducted scCO2-water-coal simulation experiments using a high-temperature and high-pressure thermosimulation reactor. The experiments were set at 40°C and 9MPa to simulate a geological environment at a depth of 1000 meters. The simulation experiments were divided into four groups with durations of 1, 3, 5, and 7 days. Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) were used to analyze the elemental migration characteristics of the reaction solution and solid samples. Low-temperature N2 and CO2 gas adsorption methods were employed to study the evolution characteristics of pore structures. The experimental results showed that the main elements in the reaction solution were Ca, Na, and Mg. Additionally, 14 trace elements were detected, with concentrations being relatively low. Among them, Cr, Pb, Cu, Zn, and Ti were detected in the reaction solution, but their concentrations were all below 3 ppm. Analysis of elemental migration rates indicated that Mo, Nb, V, Cu, Rb, Pb, and Zn had high migration rates (average migration rates > ±50%), while Be, Co, and Y had migration rates below 10%. Low-temperature gas adsorption experiments revealed that after scCO2 treatment, the micropores in coal samples significantly increased, mesopores (1-50 nm) decreased, and macropores (>50 nm) slightly increased. This suggests that the microporous structure of coal seams was enhanced after scCO2 treatment, which is conducive to the adsorption and sequestration of CO2. Moreover, the release of potentially harmful elements was extremely low, indicating high safety for this region as a CO2 sequestration site. This research provides important scientific evidence and technical support for CO2 geological storage in Ningxia and even nationwide.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。