岩石内での金属有機構造体（MOF）のインサイチュ成長によるCO2回収・貯留

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

🔬研究者:Provides a concrete method to enhance CO2 storage capacity in porous media via MOF modification, opening new directions for reservoir engineering research.

🏢実務担当者:Offers a potential technique to improve CO2 injection efficiency and reduce leakage risk in geological storage projects, though still at lab scale.

🏛政策担当者:Highlights the promise of advanced materials in CCUS, supporting the case for R&D investment in storage-enhancement technologies.

大気中のCO2濃度の継続的な上昇により、効率的な炭素回収・利用・貯留（CCUS）の必要性が高まっている。深部油ガス貯留層へのCO2圧入は、地質貯留および原油増進回収（EOR）のために広く実施されているが、天然貯留岩の物理化学的吸着能は限られているため、長期的な圧入中にCO2の移行や漏出リスクが生じる可能性がある。金属有機構造体（MOF）は、設計可能な細孔構造と優れたガス吸着性能を備えており、CO2回収・貯留のための最も有望な材料の一つと考えられている。本研究では、天然岩石（Berea砂岩、BS）内へのMOFナノ結晶（ゼオライトイミダゾレート骨格構造-8、ZIF-8）のin situ成長を提案し、巨視的に安定した担持量と微視的に密接な界面を有するZIF-8/BS複合多孔質媒体を構築する。構造特性評価およびガス吸着結果は、ZIF-8の導入が階層的細孔構造を付与し、比表面積を1.8197から25.4238 m2 g−1へ増加させることを示している。298 Kおよび100 kPaにおいて、ZIF-8/BSのCO2吸着量は22.21 cm3 g−1 STPに達し、これはBS（0.15 cm3 g−1 STP）よりも有意に高く、繰り返しの吸着-脱着サイクル後も安定を維持する。さらに、オンライン低磁場核磁気共鳴（NMR）超臨界CO2-H2O二相置換実験と組み合わせると、ZIF-8/BSはBSよりも優れた排水性と高い置換効率を示す。置換後、残留水飽和率（Sw）は43.18%から32.34%へ減少し、置換効率（η）は56.82%から67.66%へ増加する。全体として、MOF由来のミクロ細孔吸着と岩石細孔スケールの浸透プロセスとの連成は、多孔質媒体中のCO2保持を強化し、二相置換性能を向上させ、CO2地質貯留およびCO2-EORにおける材料改質による貯留層細孔界面の制御戦略に新たな知見を提供する。

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。

The continued rise in atmospheric CO2 concentration has intensified the need for efficient carbon capture, utilization, and storage (CCUS). Although CO2 injection into deep oil and gas reservoirs has been widely implemented for geological storage and enhanced oil recovery (EOR), the limited physicochemical adsorption capacity of natural reservoir rocks can lead to CO2 migration and leakage risks during long-term injection. Metal-organic frameworks (MOFs), featuring designable pore architectures and excellent gas- adsorption performance, are considered among the most promising materials for CO2 capture and storage. Herein, we propose the in situ growth of MOF nanocrystals (zeolitic imidazolate framework-8, ZIF-8) within natural rock (Berea sandstone, BS) to construct ZIF-8/BS composite porous media with macroscopically stable loading and a microscopically intimate interface. Structural characterization and gas-adsorption results show that the incorporation of ZIF-8 imparts a hierarchical pore structure and increases the specific surface area from 1.8197 to 25.4238 m2 g−1. At 298 K and 100 kPa, the CO2 uptake of ZIF-8/BS reaches 22.21 cm3 g−1 STP, which is significantly higher than that of BS (0.15 cm3 g−1 STP), and remains stable after repeated adsorption-desorption cycles. Furthermore, combined with online low-field nuclear magnetic resonance (NMR) supercritical CO2-H2O two-phase displacement experiments, ZIF-8/BS exhibits superior water removal and higher displacement efficiency than BS. After displacement, the residual water saturation (Sw) decreases from 43.18% to 32.34%, and the displacement efficiency (η) increases from 56.82% to 67.66%. Overall, the coupling between MOF-derived micropore adsorption and rock pore scale seepage processes enhances CO2 retention in porous media and improves two-phase displacement performance, providing new insights into strategies for regulating reservoir pore interfaces via material modification in CO2 geological storage and CO2-EOR.

• semanticscholar https://doi.org/10.30632/spwla-2026-0008first seen 2026-07-31 06:46:47 · last seen 2026-09-22 05:04:50