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  • メタンハイドレート

    メタンハイドレートから見た分子

    メタンハイドレート()とは、メタンを中心にして周囲を水分子が囲んだ形になっている包接水和物である。低温かつ高圧の条件下で、水分子は立体の網状構造を作り、内部の隙間にメタン分子が入り込み氷状の結晶になっている。メタンは、石油や石炭に比べ燃焼時の二酸化炭素排出量がおよそ半分であるため、地球温暖化対策としても有効な新エネルギー源であるとされる(天然ガスも参照。)が、メタンハイドレートについては現時点では商業化されていない。化石燃料の一種であるため、再生可能エネルギーには含まれない。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

  • メタンハイドレート

    メタンハイドレートから見たアメリカ合衆国

    1996年、アメリカ合衆国内の海底において発見され、具体的研究が進められる。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見たパイプライン輸送

    シベリアなどの寒地において、天然ガスのパイプライン内にできるガスハイドレート(周辺構造は、メタンハイドレートとほぼ同じ)という現象や物質自体は、1930年代に確認されていた。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見た直江津港

    2006年 東京大学や海洋研究開発機構の研究グループによると新潟県上越市直江津港沖合30km付近に海底上(水深約900メートル)に露出しているメタンハイドレートを確認。海底面上にあるのは東アジア初。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見た北海道大学

    2008年8月、清水建設、北海道大学、北見工業大学、ロシア科学アカデミーは共同でバイカル湖湖底のメタンハイドレートの採取を実施。ウォータージェットで湖底を攪拌、ガスを湖水に溶け込ませて引き揚げる手法により14 m3のガスを採取した。表層のメタンハイドレートからガスを採取した事例としては世界初。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見た大陸棚

    状況によって異なるがおおむね、大陸棚が海底へとつながる、海底斜面内の水深500-1000 m(2000mまでとする研究もある)での、地下数十から数百mに存在し、メタンガス層の上部境目に存在するとされている。通常は高圧下でありながら、凍った水分子の篭状の結晶構造に封じ込められている。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見た同位体

    中でも、現在までに報告されているメタンハイドレートを構成するメタンの炭素同位体比は比較的小さい値(13C が少ない)を示しており、これらのメタンは海底熱水系等において確認されている非生物起源のものではなく、堆積物中で有機物の分解によって生じる生物起源のものを主としていると考えられている。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

  • メタンハイドレート

    メタンハイドレートから見た熱水噴出孔

    熱水噴出孔などでこれらのメタン菌の活動を垣間見ることができる。例えば Methanopyrus やMethanocaldococcus は地底で発生する水素と二酸化炭素からメタンを合成する。この他 Methanocalculus などのメタン菌が油田から得られている。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見た続成作用

    メタンハイドレートは大陸周辺の海底に分布しており、大陸から遠く離れた海洋の深部に有意な発見はない。それら分布領域における表層堆積物の特徴は、長い運搬過程を経た粒度の小さい砕屑物や鉱物粒子、火山灰などの他に有機物や有孔虫などの生物遺骸が含まれる海底泥質堆積物である。その海底面(表層)では生物活動による土壌が作られ、土壌の上に新たな堆積物が積み重なり海水の比率が減少するとともに堆積物の続成作用が働く環境となる。堆積作用により表層から埋没後しばらくは硫酸還元菌(例えば Archaeoglobus、Desulforudis など)の活動が続き、この活動している地層を硫酸還元帯という。活動時間が長い深部になるほど炭素同位体比は大きい値を示す。硫酸塩の枯渇などにより硫酸還元菌の活動が終わると、メタン生成菌の活動が活発になり、メタンと炭酸水素イオンが生成される。ここでは地層深部の圧密作用を受けメタンや炭酸水素イオンを含む水が上層へ移動し、一定の条件下で水分子のかご構造にメタンが入り込みメタンハイドレートとして蓄積される。このメタン醗酵が発生する層では 13C が炭酸水素イオンに濃縮されるため、メタンの炭素同位体比は軽く(13C が少なく)なる。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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    メタンハイドレートから見たカルボキシル基

    更に地中深くなると、地温が上昇するとともに微生物の活動は減少し、有機物は熱によるカルボキシル基が除去される反応によってメタンが生成される。ここでは生成された炭酸水素イオンから炭酸塩物を析出する。これらの炭素同位体比は、硫酸還元帯にみられる有機体と比べ大差がない(近似値を示す)特徴がある。ただし、上記 Methanopyrus の培養の際、高温高圧下(122 、400気圧)では炭素同位対比の重いメタンを合成することが報告されており、今後研究の進展しだいでは一部の熱生成メタンの起源について再考される可能性もある。メタンハイドレート フレッシュアイペディアより)

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