【本学研究者情報】

〇環境科学研究科　教授　渡邉則昭
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 次世代地熱発電や一部の天然ガス開発などでは、地下深部に形成したき裂が閉じず、流体の通り道として機能し続けることが重要です。
• 従来の支持材は、高温・高圧地下環境では、き裂の奥まで運び、長期的に機能させることが容易ではありません。
• 本研究では、CO₂水押破砕^（注1）に反応性増粘流体^（注2）を導入し、き裂を形成・開口させながら、支持材なしでも閉じにくいき裂を形成できることを示しました。

【概要】

次世代地熱発電や一部の天然ガス開発などでは、地下深部に形成したき裂が閉じず、流体の通り道として機能し続けることが重要です。しかし、高温・高圧環境では形成したき裂が閉じやすく、従来の支持材も、き裂の奥まで運んで長期的に機能させることが容易ではありません。

今回、東北大学大学院環境科学研究科の渡邉則昭教授らの研究グループは、大阪大学大学院工学研究科の緒方奨准教授、地熱技術開発株式会社（GERD）、独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構（JOGMEC）との共同研究により、研究グループが独自に開発してきたCO₂水押破砕に、新たに反応性増粘流体を導入しました。その結果、き裂を形成・開口させながら、き裂面を不均一に溶解・粗面化し、支持材なしでも閉じにくいき裂へと変化させられることを示しました。

本成果は、CO₂水押破砕を、地下環境でも閉じにくい流路を形成する技術へと発展させるものです。次世代地熱発電、一部の天然ガス開発、天然水素などの地下資源開発への応用が期待されます。

本研究成果は、Communications Earth & Environmentに2026年7月2日付で掲載されました。

【用語解説】

注1. CO₂水押破砕：低粘度のCO₂を、それよりも高粘度の水系流体で押し込むことで岩石を破砕する方法です。まずCO₂により比較的低い圧力でき裂を発生させ、その後、高粘度の水系流体でき裂を開口・進展させます。本研究では、このCO₂を押し込む高粘度の水系流体として、反応性を持たない増粘流体または反応性増粘流体を用いました。

注2. 反応性増粘流体：岩石と反応する成分と、流体に粘性を与える成分を組み合わせた流体です。本研究では、植物由来のキレート剤GLDA、少量のフッ化水素源、および微生物由来の増粘多糖類スクレログルカンを含む流体を用いました。き裂内の流れ方を制御しながら、き裂表面の鉱物を不均一に溶解させる役割を持ちます。

【論文情報】

タイトル：CO₂ reactive fracturing creates stress-resistant permeability by coupling fracture generation and chemical roughening
著者： Luis Salalá*, Eko Pramudyo*, Kevin Ryano, Kazumasa Sueyoshi, Ryota Tamura, Jiajie Wang, Kiyotoshi Sakaguchi, Sho Ogata, Kazumi Osato, Takuya Teraoka, Noriaki Watanabe*
*責任著者：東北大学 大学院 環境科学研究科　特任助教 Luis Salalá
東北大学 大学院 環境科学研究科　特任助教 Eko Pramudyo
東北大学 大学院 環境科学研究科　教授 渡邉 則昭
掲載誌：Communications Earth & Environment
DOI：10.1038/s43247-026-03768-6

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院環境科学研究科
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Email: noriaki.watanabe.e6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院環境科学研究科
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TEL: 022-752-2241
Email: kankyo.koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）