苫小牧 日本CCS調査(株)視察報告記
 今回改めて勉強させて頂いたこと
あなたはCCS関連企画の 番目のお客様です。
ENEOSグローブ特約店経営者研修会のご縁で日本CCS調査株式会社
の北海道苫小牧CCS実証試験センターを視察させて頂きました。
私自身はCCSの知識は一応あると思っていましたがそれは間違いでした。
 1 何故苫小牧なのか。北海道には油田や天然ガス田があったので、
   その廃坑にCO2を多く含む廃ガスを入れていると思っていた
 2 排気ガスには色々な物質が含まれているが、それまで大気放出して
   いたのだから、分離コストを考えるとそのまま圧入している?
 3 圧入するのは、気体状の二酸化炭素他だろう?
 4 大深度の地下に埋めているとは思うが、陸上地下か海上地下かは
   全く重要なこととは思っていなかった。実は大違いでした
皆様は、即答出来ますか。というわけで、今月はCCS現場の初視察報告
です。尚、以下は私はこう理解したという報告で、日本CCS調査株式会社
様の公式見解ではありません。また一部内容には誤解が含まれている
可能性があります。そこをご了承頂いた上でご覧下さい。
               2023/7/21 初掲載  更新 文責 垣見裕司

日本初の 大規模CCS実証試験の事業の概要
2008年より経済産業省の事業として開始。2008年から2011年まで
 プロジェクトの準備 候補地絞り込み作業
 全国115箇所が調査され2012年2月に苫小牧に決定
2012年から2015年まで
 地上設備の建設、圧入井戸の掘削
 安全性確保にかかる調査、検討、法規制対応
 事前モニタリングの実施
2016年〜2019年 (2018年よりNEDOの事業として継続)
 2016年より圧入開始、
  年間約10万�d、地下1000mと2400mの異なる深さと異なる
  井戸(貯留槽)への同時圧入制御及び安全システムの検証
  CO2分離回収のエネルギー検証
 2019年11月。累計30万�dの圧入達成
2020年〜2023年以降も継続
 漏れは無いか圧力等のモニタリングの実施
 貯留槽でのCO2の挙動観測、自然地震や微少振動解析
 安全性確保の評価と法規制対応
日本CCS調査株式会社https://www.japanccs.com 
本 社 千代田区丸の内一丁目7番12号 サピアタワー21F
苫小牧CCS実証試験センター 北海道苫小牧市真砂町12番地
会社設立日2008年5月26日
事業内容  二酸化炭素(CO2)の分離・回収、利用、輸送及び
  地中貯留技術の調査、研究開発、事業化調査、実証試験
資本金2億4,250万円 資本準備金2億4,250万円
株主 大手電力11社、石油元売等6社、大手商社4社、都市ガス2社
製鉄関係4社、プラント会社5社 他 合計33社
CCS事業の全体像が youtube で公開されておりました。
驚き1 二酸化炭素だけを分離、99%まで高めていた
CCSに使用するガスは隣地にある出光苫小牧製油所の水素製造
装置の生成ガスからPSA(圧力スイング吸着装置)を通ったオフガス
をパイプラインでもらっていますが、その量は25000nm3/h、その代表
成分はCO2=51.6%、H2=38.8%、CH4=6.6%、CO他だそうです。
恐らくは大気中に放出していたでしょうから、そのまま地下に埋めると
思っていたらCO2だけを分離回収しているそうです。
 本プロジェクトではアミン溶液を使い2段階吸収法で純度99%以上に
高めているそうです。
 
驚き2 二酸化炭素は気体ではなく臨界圧力まで高め液体で圧入
二酸化炭素は冷やすと液体ではなく昇華して固体=ドライアイスに
なりますが、31.1℃の臨界温度以下で、7.382MPa(74気圧)以上なら
液体となり、その体積は1/300になります。
従って液体して、より狭い
場所に多くのCO2を封じ込めること。そして地下貯留層に少しでも
不純物質を埋めないことが目的だと理解しました。
またこの臨界圧力の液体の二酸化炭素は、気体の性質も持つので
圧入先の砂岩等に溶け込み易いのだそうです。


驚き3 炭酸ガス圧入の為の井戸はゼロから掘っている
今回の驚き3は、過去に掘った油田や天然ガス田の跡ではなく、
液体の二酸化炭素を埋める井戸を新たに2本ゼロから掘っている
とのことでした。

今回は実証実験も兼ねているので2本。深さも1200mの萌別層と
深さ2800mの滝ノ上層という砂岩等で出来た貯留槽に掘ったそうです。
そこに大きな空洞を作るのだと思ったら大間違いです。砂岩の性質
を利用し、液体の二酸化炭素を、砂岩に染み込ませて、貯めていく
という表現が正しいようです。

そしてもう一つ重要なことは、染み込み易く貯め易い砂岩層の上に
液体やガス体を一切通さない主に泥岩などで校正される遮蔽層が
あるかということで、これが無いと圧入しても漏れだしてしまうのです。
全国100箇所以上から適地を選んだこともあり、苫小牧の地下には
下記のような理想的な地層が存在しているようです。



驚き4 陸地の直下ではなく水平掘削法を使って海底地下に埋めている

最後の驚きは、陸上の地下ではなく、水平掘削法を使って、わざわざ
海底の地下に埋めていることでした。海底の地下には「海洋汚染
防止法」があり、それを遵守すれば海底地下にCO2を埋めることは
可能のようですが、陸上の地下に埋めて良いという法律がないというか
そもそもCCSを想定した法律がないそうです。水素スタンド建設の為の
法律がなく、ブラントの規模で規制されてしまう苦労を思い出しました。

現在モニタリングをしている

2019年11月22日に、累計圧入量30万�dを達成。現在は漏れ等が
ないか、圧力や振動等を監視しているそうです。遮蔽層を壊さない
ために封入圧力には上限値を設定しているそうです。
萌別層の封入圧力上限値は12.6MPa、深い滝ノ上層は38MPaです。
実際はこれを大幅に下回る11MPaと33.5MPaで予定貯留量を達成。
この結果、萌別層だけでも572万�d程度までCO2を吸収出来る計算に
なるそうですが、国の実験なので、30万�dを超えては圧入しないそうです。
尚、2018年9月6日には北海道胆振東部地震M6.7が発生しました。
震源地は、貯留地点より水平距離で約30km。深度も37kmなので
かなり離れていました。その時の同センターの震度は5弱。
地上設備は異常なし。本来は地震が発生すると圧入は自動停止するの
ですが、丁度停止していたので自動停止の検証は出来なかったそうです。

年間20万�dと100万�d実用化モデルの設備コストと運転コスト

今回の実証試験の全ての設備の建設費用は300億円。それで30万�dを
CCSしたとすればCO2 1�d当たり初期費用は10万円/�dの計算で
あってますでしょうか。ただ今回の知見により、年間20万�dの実用化
モデルの設備コストと運転コストがありましたので、記載しておきます。
ガソリン1klで2.32�dのCO2排出なので、25819円。1L当たり
25.8円なので、合成燃料よりはCCSガソリンの方が安いようです
設備構成 設備コスト 運転コスト 20万�d合計 100万�d合計
コスト分類 円/t % 円/t % 円/t % 円/t
分離回収 335 3.0 1860 16.7 2195 19.7 4669
CO2圧縮 385 3.4 2174 19.5 2559 22.9
共通設備 132 1.2 686 6.2 818 7.4
井戸貯留 922 8.3 4635 41.7 5557 50.0 1517
 合 計 1774 15.9 9355 84.1 11129 100 6148