CO2地中貯留がもたらす地下微生物生態系への影響を解明 －　CO2地中貯留技術の実現に新たな一歩　－ (Nat. Comm. 2013年6月）

研究の背景

温室効果ガスとして知られるCO₂の削減策の一つとして、CO₂回収・貯留（CCS）技術があります。枯渇油田は、CO₂の貯留サイトとして古くから実用性が検討されてきました。一方で、枯渇油田には活発にメタンを生成する微生物生態系が広く存在しています。このような微生物生態系は枯渇油田に残存する原油をメタン（天然ガス）にまで分解しており、この働きを活用できればエネルギー資源問題の解決にも役立つものと期待されています。
しかし、これまでのCO₂地中貯留実証試験では、CO₂が圧入されることで地下の微生物生態系がどのような影響を受けるのか不明でした。

今回の研究で新たに分かったこと
　CO₂地中貯留が枯渇油田の微生物生態系へ及ぼす影響（特に、メタンを生成する地下微生物の活動に対する影響）を調査するため、秋田県八橋油田から地下水と原油を採取し、現場と同じ温度、圧力条件（55 ℃、50気圧）に設定した高温高圧培養実験を行いました。その結果、CO₂圧入系とCO₂非圧入系の双方で枯渇油田の地下水にもともと存在する酢酸の分解に合わせてメタンの生成が観察されました。そして興味深いことに、CO₂圧入系ではそのメタン生成速度が2倍以上に加速しました。
そこで、CO₂圧入系とCO₂非圧入系の地球化学的、分子生物学的な解析を行ったところ、酢酸からのメタン生成に関与する微生物種はCO₂の圧入により劇的に変化し、全く別のプロセスによってメタンを生成する微生物種に置き換わることがわかりました。このような微生物群集の変化はCO₂濃度が高い環境でだけ起こる一過性の現象であり、CO₂濃度をCO₂非圧入系の濃度に戻すと、元の微生物群集に戻りました（図）。つまり、枯渇油田の微生物生態系はCO₂濃度に対して高い頑健性を保ちつつ、油田環境のCO₂濃度に応じて有利なプロセスでメタン生成を行うことが明らかになりました。

今回の研究の意義
今回の研究成果は、今後のCCS技術の学術研究や産業応用技術開発について、地球科学と微生物学を融合した地圏微生物学の観点を含めて進めることの有効性を示しています。今後はCO₂地中貯留技術と地下微生物による天然ガス資源の増産技術の両立を目指し、CO₂濃度が増加した枯渇油田で原油を分解しメタンを生成する微生物生態系がどのような影響を受けるのかについて、継続して研究を実施する予定です。

図の説明：CO2濃度に依存した微生物群集の変遷とメタン生成プロセス

雑誌名：Nature Communications

論文タイトル：Carbon dioxide concentration dictates alternative methanogenic pathways in oil reservoirs

著者：Daisuke Mayumi, Jan Dolfing, Susumu Sakata^*, Haruo Maeda, Yoshihiro Miyagawa, Masayuki Ikarashi, Hideyuki Tamaki, Mio Takeuchi, Cindy H. Nakatsu, Yoichi Kamagata^*（^*責任著者）

DOI番号：10.1038/ncomms2998

アブストラクトURL：

http://www.nature.com/ncomms/2013/130613/ncomms2998/full/ncomms2998.html　（OPEN）

産業技術総合研究所から出したプレスリリースはこちらになります。https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130613/pr20130613.html