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第５回　化石燃料資源：天然ガス

配付プリント等

• 　３大化石燃料（Fossil Fuels）の１つである天然ガス（Natural Gas）は、メタン（Methane、CH4）が主要な成分です〔他にエタン（Ethane、C2H6なども含まれる）〕。従って、水素／炭素比（Hydrogen-Carbon Ratio）が最も大きいため〔水素／炭素比を原子比（Atomic Ratio：H/C）で比較すると、石油（Oil）は２弱、石炭（Coal）はほぼ１、そして天然ガスはほぼ４です。従って二酸化炭素発生量（CO2 Emission）の比は、石油を１とすると、石炭は１.４位、天然ガスは０.７位です。なお、重量当りの発熱量（Heat of Combustion）比は、石油：石炭：天然ガス＝1.73：1.00：1.83です〕、二酸化炭素の排出量が相対的に少ないために近年は消費量が増加しています。
  　天然ガスは、１）石油に随伴するもの、２）単独で存在するもの、３）地下水に溶け込んでいるもの、４）石炭に随伴するものなどがありますが、１）と２）が多くなっています。これらは、生物（Organism）を起源とするものであり、比較的に高い温度での有機化学反応（Organic Chemical Reaction）においてはメタンが生成され易くなるために、石油や石炭に伴い、さらにメタンのみのが存在する可能性が高くなる訳です。無機起源（Inorganic Origin）のメタンも存在する可能性はありますが、その量は限られていると推定されます。
  　天然ガスは気体であるため、その運搬（Transportation）はパイプライン（Pipeline）による場合が多くなっています。パイプラインが利用できない場合には冷却して（−１６２℃）液体の状態でタンカー（Tank Ship、Tanker）運送され、これは液化天然ガス（Liquefied Natural Gas、LNG）と呼ばれます。日本の場合は輸入（Import）の全量がLNGとしてです。
  　日本において、ガスと言えばもう１つあります。それはLPG（Liquefied Petroleum Gas、液化石油ガス）です。主にプロパン（Propane、C3H8）またはブタン（Butane、C4H10）の場合が普通です。民生用に使われる都市ガスは主に天然ガス（メタン）から製造されますが、プロパンガス（Propangas）と呼ばれるものが主にLPG（プロパン）から製造されます〔これらを大気（窒素ガス７８％＋酸素ガス２１％などからなる）と比較すれば、都市ガスは軽く、プロパンガスは重いので、ガス漏れに対する対応が変わります〕。LPGは化石燃料（特に石油）の製造過程で生産されるものが大部分です。つまり、LPGは通常は一次エネルギーではありません。複雑なのは、一次エネルギー的に生産されるLPGもあり、必ずしも統計上で区別が明確でない場合がありますので注意が必要です（ただし、LNGとLPGを全量で比較すれば圧倒的にLNGが多い）。　
  　３大化石燃料は、いわゆる在来（Conventional）型です。現在はほとんどまたはまったく利用されていない非在来（Non-conventional）型と呼ばれる化石燃料も存在します。その代表的なものがオイルシェール（Oil Shale）とオイルサンド（Oil Sand）とメタンハイドレート（Methane Hydrate）です。オイルシェールは石油になりそこなったもの、オイルサンドは軽質成分が抜けた石油をイメージしてください。いずれも、石炭の開発方法と同様の方法による必要があります。埋蔵量は膨大であることが推定されていますが、問題がいろいろあります。ただし、一部の国では開発（Exploitation）が始まっています。メタンハイドレートは、メタン分子を複数の水分子が囲むような構造を持つ氷のような固体状のものです。ある程度の低温と高圧条件で生成しますが、世界中の海底および凍土（Permafrost）地域などで発見されています。日本周辺の海底からも発見されており、日本では特に将来の天然ガス資源として注目されており、その開発方法等が研究されています。
• 『化石燃料資源：天然ガス』。講義内容は以下について。
  �@天然ガス：
  　１）石油随伴ガス（＝油田ガス）
  　２）単独のガス
  　３）水溶性ガス（＝微生物発酵メタン）
  　４）石炭随伴ガス（＝炭田ガス）
  　５）無機起源メタン
  �A埋蔵量と生産量：
  �B消費と流通：
  　１）パイプライン
  　２）液化天然ガス（LNG、Liquefied natural gas）〔約-162℃以下に冷却して液体にしたもので、体積は気体の約1/600。因みに、液体窒素の沸点は約-196℃で、絶対零度（＝0 K）は-273.15℃。つまり、℃＝K−273.15である。Kはケルビン（Kelvin）温度。〕
  �C化石燃料の比較：
  

  表3・4　化石燃料の比較（稲葉 1990）〔配布プリント2枚目から〕
  	石炭（一般炭）	原油	天然ガス
  発熱量〔kcal/kg〕	7000	10809	12800
  H/C比〔atom/atom〕	0.93	1.77	3.93
  CO2発生量〔g/kcal〕	0.408	0.286	0.212
  CO2発生量の比 （原油に対して）	1.43	1.0	0.74

  
  �D非在来型化石燃料：
  　１）オイルシェール（Oil shale、油母頁岩、ゆぼけつがん）〔根源岩⇒石油になり損ねたもの〕
  　２）タールサンド（Tar sand）またはオイルサンド（Oil sand）〔貯留岩⇒軽質分が揮発⇒石油が劣化したもの〕
  　３）メタンハイドレート（Methane hydrate）〔水分子でできた籠の中にメタン分子が閉じこめられたもので、シャーベット状の氷となっている。ある程度の低温と高圧条件下で安定なため、日本列島周辺の海底にも分布する。〕
• 配布プリント3枚�C。出席票。
  【1枚目】
  表1.2-1、図1.2-1、図2.6-1、表4.5-3、4、8…『よくわかる天然ガス』（5,96,210,213p）
  表3.3、図3.23、図3.24、図3.25…『地球エネルギー論』（76,77,78,80p）
  【2枚目】
  図�V-6、表�V-5、表�V-6…『エネルギー2002』（106p）
  図4.5-1…『よくわかる天然ガス』（192p）
  表3.4…『地球エネルギー論』（82p）
  表2.5、表2.6、表2.7、表2.8、表3.5…『有機工業化学』（20,21、105-106p）
  図9-1…『メタンハイドレート』（225p）
  【3枚目】
  表4.5-4、9…『よくわかる天然ガス』（192,213p）
  図3.26、表3.5、表3.6…『地球エネルギー論』（83,84,86p）
  図3-1、図3-7、図5-3、図7-、表8-1、表8-2、表9-1…『メタンハイドレート』（40,67,106,192,198,226p）
• 紹介した参考図書：
  【石炭】
  �@資源エネルギー庁石炭部（監修）（1997）：コール・ノート　1997年版．
  　　　最近における石炭関連情勢、国内石炭鉱業、需給、海外石炭資源開発、石炭技術の開発、コール　チェーン、環境問題、関連業界の動向、石炭の基礎知識のように、石炭関連の情報を一冊にまとめた便利な書。年刊。
  �A（財）エネルギー総合工学研究所石炭研究会（編著）（1993）：石炭技術総覧．
  　　　石炭を高度に、しかも地球規模の環境に優しく利用するためには、どうすれば良いかをめざして一般向きに書かれたもの。
  �B西岡邦彦（1990）：太陽の化石：石炭　−アグネ叢書2−．
  　　　石炭の採掘から利用研究まで経験した石炭屋により一般向けに書かれたもの。
  【天然ガス】
  �C（社）日本エネルギー学会天然ガス部会（編）（2008）：天然ガスのすべて．
  　　　おそらく、天然ガスについて分かりやすく書かれた唯一のもの。
  【メタンハイドレート】
  �D松本　良ほか（1994）：メタンハイドレート　21世紀の巨大天然ガス資源．
  　　　メタンハイドレートの全般的な説明をしたもの。お奨め。

補足説明

全般	地球資源関連用語は『地球資源関連用語集』のページを参照。 地球科学用語は『地球科学用語集』のページを参照。

【LNG／LPガスの需要量と輸入量、天然ガスの埋蔵量・生産量・貿易量】

【第213-4-1】LNGの用途別需要量 【第213-4-3】LNGの供給国別輸入量の推移 【第213-4-5】LPガスの用途別需要量の推移 【第213-4-7】LPガスの国別輸入量の推移 【第222-4-1】地域別天然ガス埋蔵量（2002年） 【第222-4-2】地域別天然ガス生産量（2002年） 【第222-4-8】世界の輸送方式別天然ガス貿易量の推移 〔資源エネルギー庁による『エネルギー白書 2004年版』から〕

【LNGタンカーと天然ガス貿易】

【第222-4-8】LNGタンカー 【第222-4-9】世界の主な天然ガス貿易 〔資源エネルギー庁による『エネルギー白書 2005年版』から〕

参考

【日本周辺のメタンハイドレート】

【第132-4-2】日本近海のメタンハイドレート分布 【第132-4-3】メタンハイドレート結晶構造の一部を構成する5角12面体 〔資源エネルギー庁による『エネルギー白書 2004年版』から〕

【ライフサイクルCO2排出量】

【炭化水素】（Hydrocarbon）