天然メタンハイドレートの内部構造詳細を可視化――分解過程をその場観察産総研ら

産業技術総合研究所（産総研）は2025年2月3日、北見工業大学、高エネルギー加速器研究機構、九州シンクロトロン光研究センターらと共同で、位相コントラストX線CTなどを活用して、天然メタンハイドレートの詳細な内部構造などを明らかにしたことを発表した。

日本海沿岸域などに存在するメタンハイドレートは、多量のメタンを含み新たな国産エネルギー資源として期待されている。海底付近の泥層に分布する表層型メタンハイドレートからメタンを回収、生産するには、その物性や成長／分解過程の理解が必要になる。しかし、従来の方法では分解能や感度が不足しているために、状態の十分な観察ができなかった。

今回の研究では、北海道十勝沖の海底で採取された天然のメタンハイドレート試料の三次元非破壊構造観察に、低温型位相コントラストX線CTおよび低温型マイクロX線CT技術を応用した。位相コントラストX線CTを使用した高密度分解能観察によって、メタンガス気泡の周囲に膜状メタンハイドレートが生成され、その際に形成されたと思われる擬似球状構造が維持されていることを明らかにした。

また、低温型マイクロX線CTを使用した高空間分解能観察によって、膜状メタンハイドレートの隙間の層には海水に含まれていた塩の凝集を確認し、このメタンハイドレート成長の際に排出される塩の分布を初めて三次元的に可視化した。さらに、大気圧中で−10℃まで昇温した際にメタンハイドレートが分解する際の時間変化の観察にも成功した。

今後は、今回の研究手法によって得られる情報をもとに、メタンハイドレートの生成や分解挙動、堆積物の物性に関する理解を進める。

天然メタンハイドレートの内部構造詳細を可視化――分解過程をその場観察　産総研ら