戻る＜１｜２｜３｜４｜５｜６｜７｜８｜９｜１０｜１１｜１２｜１３｜１４｜１５＜

第４回　化石燃料資源：石炭

配付プリント等

• 　化石燃料（Fossil Fuels）の中で石油（Oil）に次いで世界消費量〔火力発電（Thermal Power Generation）での利用が多い〕が多いのは石炭（Coal）です。石炭は固体（Solid）ですので、それが何から形成されたかは詳しく分かっています。世界の主要な石炭は約３.０〜３.５億年前頃の古生代（Paleozoic）の石炭紀（Carboniferous）と言う時代にシダ植物（Ferns）から形成されました。地球４６億年の歴史の中で約４０億年前に生命（Life）が誕生し、生物（Organism）は海中で長い時間をかけて進化（Evolution）を遂げ、約４億年前頃に海から陸へ進出しましたが、最初に陸上で繁栄した植物（Plant）がシダ植物です。その後、裸子植物（Gymnosperms）そして被子植物（Flowering Plants、Angiosperms）へと主役の座は移りますが、これらはそれぞれの時代において石炭を生み続けました。森林（Forest）を形成するような樹木（Tree）の幹（Trunk）部分が石炭の主要部分になっていますが、樹木等が砕屑物（Detritus、Clastics）と共に河川（River）等によって運ばれ、湖沼（Lakes）や海洋（Sea、Ocean）の沿岸（Coast）周辺に堆積し、やがて地下へ埋没（Burial）するに従って地温と地圧が上昇し、植物を構成する主にセルロース（Cellulose）やリグニン（Lignin）成分が石炭へと変化したと考えられています。その有機化学反応による石炭への変化の過程は石炭化作用（Coalification）と呼ばれています。主に脱水（Dehydration）と脱炭酸（Decarboxylation）と脱メタン（Demethanization）の反応によって、炭素（Carbon）に富む方向に変化しました。石炭を構成するのは多種類の高分子有機化合物（Macromolecule Organic Compounds）です。
  　石炭は、堆積作用（Sedimentation）によって形成されたものですから、鉱物（Mineral）質の堆積物（Sediment）を不純物（Impurity）として含むものも多いし、石炭化度の段階も様々ですから、その性質はかなり変動します。最も石炭化度が高いものは、炭素成分が非常に多い無煙炭（Anthracite）と呼ばれるものです。石炭化度がそれよりも低いと、瀝青炭（Bituminous Coal）・亜瀝青炭（Subbituminous Coal）・褐炭（Brown Coal−Lignite）のように名づけられています。さらに石炭化度が低い泥炭（Peat）は、普通は石炭に含められていません。
  　石炭は上記のように成分の変動が大きいために、成分毎に埋蔵量（Reserve）と生産量（Production）の統計をとる必要があるのですが、一般的には高品位の無煙炭と瀝青炭のグループと褐炭を中心としたグループとの２つに分けられている場合が多いようです。石炭は化石燃料の中で最も埋蔵量が多いのですが、不純物も多いため、利用に伴って灰（Ash：燃焼によって気体に変わらなかった部分で、鉱物分が主体）や硫黄酸化物（Sulfur Oxide、SOx）・窒素酸化物（Nitrogen Oxide、NOx）などの負荷（Load）気体などが排出されます。埋蔵量が多いために価格も安いのですが、このように環境に対する負荷が大きいので、環境問題（Environmental Issue）に対する対策上は消費を抑える取り組みが行われています。同時に、量が多く安いという魅力がありますので、クリーンな利用方法〔クリーン・コール・テクノロジー（Clean Coal Technology）や炭素固定（Carbon Fixation）技術の開発など〕も研究されています。
• 『化石燃料資源：石炭』。講義内容は以下について。
  �@石炭化作用：
  　１）起源物質と生成時代
  　２）脱水・脱炭酸・脱メタン
  　３）石炭の分類
  　４）セルロースとリグニン
  �A石炭の埋蔵量と生産量：
• 配布プリント3枚�B。出席票。
  【1枚目】
  表2.1、表2.2、図2.1、（セルロース）、（リグニン）、（世界の主要な石炭・石油・ウラン鉱床）…『地球の資源/地表の開発』（65,66,67,69,70p,裏表紙見返し）
  表2.1.1、表2.1.2、図2.1.2…『石炭技術総覧』（35,37p）
  【2枚目】
  図2.2…『地球の資源/地表の開発』（73p）
  表2.5.1…『石炭技術総覧』（74p）
  図�W-2.1.1、図�W-2.1.2、表�\-1.4、図�\-1.4…『コール・ノート』（155,156,596,597p）
  図6.2.2…『資源エネルギー年鑑』（398p）
  図�V-1、図�V-3…『エネルギー2002』（95,101p）
  【3枚目】
  表�V-1、図�V-2、表�V-3…『エネルギー2002』（97,98,100p）
  図3.2.5、図3.3.2、図3.3.4、図3.4.1…『石炭技術総覧』（92,118,119,146p）

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。

• 時間切れで説明していない内容。
  �B石炭の熱分解：
  �C新しい石炭利用（クリーンコールテクノロジー）：

• 『石炭とは』のページを参照。
• フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』による説明を参照してください。
  ■Category:石炭（Category:Coal）／石炭（Coal）／褐炭（Lignite）／泥炭（Peat）／
  ■炭鉱（Coal mining）／釧路炭田／太平洋炭礦／釧路コールマイン／ボタ山（Tailings）／
  ■コークス（Coke）／石炭化学／
  ■セルロース（Cellulose）／リグニン（Lignin）／

【石炭化作用】

• 図2-1　Krevelenのコールバンド （財）エネルギー総合工学研究所（HP/1997）による『低品位炭の改質技術』の『2　低品位炭の特性』から

• 相原（1979）による『石炭のダイヤゼネシスと石炭化作用』から

• 図K2　ケロジェンおよび石炭マセラルのタイプ： タイプI〜IIIケロジェンが示されている。縦軸が水素/炭素比(H/C)，横軸が酸素/炭素比(O/C)で，van Krevelen図という。H/C，O/Cが高いほど熟成度が低い。石炭の場合は、その端成分の種類で判別されている。水生藻類由来のalginite，植物の表皮や胞子などから形成されるexinite，木質のvitriniteで表現されている（Vandenbroucke and Largeau, 2007引用）。 北大・理・生物地球化学研究室（HP/2011/5）による『生物・高分子地球化学トピックス』による

【石炭の分類】

• 【第222-5-6】石炭の分類と品位の例 資源エネルギー庁（HP/2004）によるエネルギー白書2004年版の『第2部　エネルギー動向　5．石炭』から ※CSNはCrucible Swelling Numberの略であり、るつぼ（坩堝）膨張指数と呼ばれる。

• 表1-2-1　JIS石炭分類（JIS M1002）	表1-2-2　我が国とアメリカの石炭分類法の対比
  （財）電力中央研究所（HP/2002）による『電中研レビュー第46号　微粉炭火力発電技術の高度化　―環境性の向上と発電コストの低減―』の『第1章　石炭の特徴・性状』から

【世界の石炭需給】

• 【第222-3-1】世界の石炭可採埋蔵量 （注） BP 統計では、World Energy Council, Survey of Energy Resources 2009（2007 年末のデータ）を引用 （出所） BP, Statistical Review of World Energy 2009 をもとに作成	【第222-3-2】世界の石炭生産量の推移 （注） 2008 年データは見込み値。 （出所） OECD/IEA, Coal Information 2009 をもとに作成
  【第222-3-3】世界の石炭消費量の推移 （注） 2008 年データは見込み値 （出所） OECD/IEA, Coal Information 2009 をもとに作成	【第222-3-6】世界の主な石炭貿易（2008年見込み） （注） 300 万トン未満のフローは記載しておらず、青字は対前年比増、赤字は対前年比減を示している。輸入側の「北米」には、メキシコを含める。中国の輸入量は「その他アジア」に含む （出所） OECD/IEA, Coal Information 2009 をもとに作成
  資源エネルギー庁（HP/2011/5）による『エネルギー白書2010』から

• 〔（財）石炭エネルギーセンター（Japan Coal Energy Center）の『石炭とエネルギー』の中から〕

【日本の石炭需給】

• 【第112-2-5】日本の石炭供給量の推移 （出所） EDMC「エネルギー・経済統計要覧2010」	【第213-1-15】国内炭・輸入炭供給量の推移 （注） 輸入一般炭には無煙炭18 を含める。 （出所） 2000 年度までは経済産業省「エネルギー生産・需給統計年報」、2001 年度より財務省「日本貿易統計」、JCOAL「炭鉱別石炭生産月報」をもとに作成
  【第213-1-16】日本の石炭輸入先（2008年度） （出所） 財務省「日本貿易統計」をもとに作成
  資源エネルギー庁（HP/2011/5）による『エネルギー白書2010』から

【クリーン・コール・テクノロジー】

• クリーン・コール・テクノロジー体系 （財）石炭エネルギーセンター（2006）による『日本のクリーン・コール・テクノロジー』から

• 【第132-5-4】主なクリーン・コール・テクノロジーの概要 〔資源エネルギー庁による『エネルギー白書 2004年版』から〕

参考

【セルロースとリグニン】

• （社）日本木造住宅産業協会の中の土居（HP/2011/5）による『木についてのおさらい』から ※セルロース（cellulose、繊維素）は(C6H10O5)nからなる炭水化物（多糖類）。リグニン（lignin、木質素）は〔C9H10O2, C10H12O3, C11H14O4〕などからなる高分子のフェノール性化合物。

【国内／海外の価格差】

• 〔資源エネルギー庁の『エネルギー情勢』の中の『石炭』から〕

【日本の産業別消費量】

• 【第213-1-17】石炭の用途別消費量の推移 （注） コークスのデータは統計の変更により2000 年度まで （出所） 2000 年度までは経済産業省「エネルギー生産・需給統計年報」、2001 年度以降「石油消費動態統計年報」、「電力調査統計年報」より.日本エネルギー経済研究所計量分析ユニット算定（「エネルギー･経済統計要覧2009 年版」）をもとに作成 資源エネルギー庁（HP/2011/5）による『エネルギー白書2010』から

• 〔（財）石炭エネルギーセンター（Japan Coal Energy Center）の『クリーンに利用される石炭』の中から〕〕

【日本の炭鉱】

• 炭田については『炭田』のページを参照。
• 日本における稼行中の炭田（炭鉱）は、北海道に８ヵ所程度存在し、その中で坑内採掘を行っているのは釧路炭鉱のみである（残りは露天採掘）。2007年度の国内生産量は国内需要の0.7％程度であった。

• （財）石炭エネルギーセンター（HP/2011/5）による『石炭の開発と利用のしおり』から