二酸化炭素回収・貯留（CCS）におけるCO2流中の不純物としての水銀の数値モデリング

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

🔬研究者:The paper offers a novel coupling of multiphase flow and geochemistry for mercury in CCS, useful for advancing research on impurity transport and reactivity.

🏢実務担当者:CCS project operators can use the workflow to assess injectivity loss and environmental risks from mercury impurities, aiding in system design and monitoring.

🏛政策担当者:Regulators can reference this study to develop guidelines on acceptable impurity levels in CO2 streams for storage, ensuring operational and environmental safety.

炭素回収・貯留（CCS）プロジェクトでは、産業用回収プロセスに由来する微量不純物を含むCO2流の圧入が増加している。これらの不純物のうち、水銀（Hg）は、その毒性、揮発性、および複雑な相挙動により、操業上、環境上、および規制上の課題を引き起こす可能性がある。CO2流中の不純物としての水銀の存在は、炭素回収・貯留（CCS）操業の効率、安全性、および環境持続可能性に重大な課題をもたらす。貯留層内では、水銀は岩石表面に吸着するか、または不溶性化合物として沈殿し、孔隙率と浸透率の低下を引き起こし、CO2の圧入性と貯留容量に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、水銀汚染は環境リスクをもたらし、漏出や移行は地下水や生態系を汚染し、人間や野生生物に対する毒性の懸念を引き起こす可能性がある。本論文は、CO2圧入および地層貯留中の不純物としての水銀の輸送、相分配、および長期的な挙動を評価するための統合数値モデリングワークフローを提示する。組成多相リザーバシミュレータ（CMG GEM）を用いて超臨界条件下でのCO2圧入をモデル化し、水銀の分配、吸着、および固定化を支配する地球化学反応を、連成地球化学計算を通じて組み込む。モデリングフレームワークは、圧力および温度依存の溶解度、多相輸送、ならびに水銀、地層水、および貯留岩間の相互作用を捕捉する。シミュレーション結果は、水銀が圧入後にCO2相から水相へ急速に移動し、その後、吸着および鉱物相互作用を通じて固定化され、長期的な移動性が限定的になることを示している。感度分析は、水銀保持に対する貯留層鉱物組成、含水飽和度、および圧入戦略の影響を浮き彫りにする。結果は、水銀不純物が圧入性の低下と潜在的な貯留層損傷に有意に影響することを示している。感度分析は、不純物濃度が最も重要な要因であり、濃度レベルと貯留層鉱物組成に応じて圧入性への影響が20%から50%の範囲に及ぶことを強調した。反応速度論と鉱物組成の変動は結果をさらに変化させ、CCSシステム設計においてこれらのパラメータを考慮する必要性を強調している。提案されたワークフローは、CCSプロジェクトのスクリーニング、不純物リスク評価、および規制順守のための実用的なツールを提供する。

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。

Carbon capture and storage (CCS) projects increasingly involve the injection of CO2 streams that contain trace impurities originating from industrial capture processes. Among these impurities, mercury (Hg) poses potential operational, environmental, and regulatory challenges due to its toxicity, volatility, and complex phase behavior. The presence of mercury as an impurity in CO2 streams poses significant challenges for the efficiency, safety, and environmental sustainability of Carbon Capture and Storage (CCS) operations. In storage reservoirs, mercury may adsorb onto rock surfaces or precipitate as insoluble compounds, leading to reduced porosity and permeability, which adversely affect CO2 injectivity and storage capacity. Furthermore, mercury contamination introduces environmental risks, as leaks or migration can pollute groundwater and ecosystems, posing toxicity concerns for humans and wildlife. This paper presents an integrated numerical modeling workflow to evaluate the transport, phase partitioning, and long-term fate of mercury as an impurity during CO2 injection and geological storage. A compositional multiphase reservoir simulator (CMG GEM) is used to model CO2 injection under supercritical conditions, while geochemical reactions governing mercury partitioning, adsorption, and immobilization are incorporated through coupled geochemical calculations. The modeling framework captures pressure- and temperature-dependent solubility, multiphase transport, and interactions between mercury, formation brine, and reservoir rock. Simulation results indicate that mercury rapidly transfers from the CO2 phase into the aqueous phase after injection and is subsequently immobilized through adsorption and mineral interactions, resulting in limited long-term mobility. Sensitivity analyses highlight the influence of reservoir mineralogy, water saturation, and injection strategy on mercury retention. The results show the mercury impurities significantly influence reducing injectivity, and potential reservoir damage. Sensitivity analyses highlighted that impurity concentration was the most important factor, with impacts on injectivity ranging from 20% to 50%, depending on concentration levels and reservoir mineralogy. Variations in reaction kinetics and mineralogy further modified the outcomes, emphasizing the need to account for these parameters in CCS system design. The proposed workflow provides a practical tool for CCS project screening, impurity risk assessment, and regulatory compliance.

• semanticscholar https://doi.org/10.4043/36327-msfirst seen 2026-05-05 23:37:10 · last seen 2026-09-22 05:04:13