Introduction
渡邉則昭 教授
私たちの研究室では，地表から地下深部までの多様な温度・圧力環境における土壌，岩石および流体の特性ならびに熱・流体移動，変形・破壊と反応の連成現象の理解に基づいて，持続可能で収益性の高いエネルギー資源の開発・生産技術や，エネルギー資源の開発から利用に至る過程で生じうる環境リスクの評価・低減技術に関する研究を行っています。
具体的には例えば，CO2利用・誘発地震抑制型の地熱資源・石油天然ガスの開発や生産に必要とされている岩石破壊・鉱物溶解制御技術，鉱物の加速風化を利用したCO2からの炭酸塩鉱物製造技術，農耕地や海底での大規模CO2貯留・固定技術に関する研究を展開しています。また，元素や物質の土壌内あるいは土壌から大気への移動挙動解析に基づく環境リスク評価・低減技術や津波防災・減災に貢献する古津波堆積物の検出技術に関する研究も行っています。
フィールドデータから面白くて重要な現象を発掘し，独自の室内実験やシミュレーション手法で解明して，人と環境のための科学技術の新たな基盤を創出する。そういった取り組みを通じて，科学的・独創的思考力がより良い暮らしの創出に必要であることを体感するとともに，困難を乗り越える知力，勇気，そして自信を獲得するプロセスを体験してみませんか？人間関係の大切さ，有益性も実感できると思います。ポジティブでロジカルな思考力，想像力と創造力をさらに伸ばしてみませんか？
研究紹介
修士１年 田村諒太
生分解性キレート剤を用いた
CO2地中貯留・鉱物固定促進法
地球温暖化の主な原因であるCO2を大気中から削減するために、CCS(Carbon dioxide Capture and Storage)という技術が世界的に注目されています。CCSは地中の貯留層にCO2を注入し、貯留する技術ですが、私たちは植物由来のキレート剤という、微生物によって分解可能である環境にやさしい物質を利用することで、より効率的により安全にCCSを実現することを目指して研究しています。渡邉研はみんな優しく非常にアットホームで賑やかな研究室なので、すぐに馴染めると思います。先生方も親身になって研究指導をしてくれるので、安心した研究室生活を送れています。
CO2地中貯留・鉱物固定促進法
博士修了生 後藤遼太
超高温環境下の水圧破砕法による地熱貯留層造成
次世代のエネルギー資源として、従来よりも高温な（より深い）地熱資源の開発が注目されております。このような温度環境下での地熱資源掘削は前例が無く、開発の不確実性が懸念されます。特に抽熱媒体（水など）の流路および熱交換面としての役割を担うき裂の存在は開発の成否に直結します。私の研究はこれまで明らかにされていなかった超高温の地殻に水を高圧注水することで（水圧破砕法）どのようなき裂が形成されるか、そしてその形成メカニズムを解明することを目的しています。現在のところ、形成されるき裂形態の特徴を明らかにし、そのメカニズムについては有力なアイデアを考案しました。これらの成果は国際学会誌に発表、掲載されました。加えて、このような高圧水による地殻の破壊は天然現象としても発生することから、本研究の成果は地球科学分野において深部地殻での流体移動が関与する現象（地震や火山噴火）のより良い理解に貢献することが期待できます。
博士修了生 近藤萌波
環境動態解析に基づく土壌中の
揮発性化学物質の輸送現象の解明
有害汚染物質の土壌中の含有量や地下水中の濃度が問題視され，対策が講じられますが，実際に土壌中の物質が人体へ影響を与えるプロセスは厳密には解明されていません。特に常温で揮発性を有するベンゼンやトルエンなどの有機化合物や金属水銀の土壌表面からの揮散については，降水や気温の変化などの影響を大きく受けるため，非常に複雑です。私は，不飽和土壌内部および土壌表面における揮発性化学物質の輸送現象を詳細に理解するために，数値解析モデル開発やそれを用いたシミュレーション，更には実際の現象を把握するための室内実験や野外調査を行なっています。実験や調査では，机上の解析や計画からは予想できない現象が複数発生するため，実際の現象と数値モデルとの整合性をとることは重要であり，同時にやり甲斐を感じます。また，研究室メンバーに加えて学外研究機関や国外大学の先生方との共同研究を進める過程では，多くのコメントを取り入れ纏め，繰り返し改良を重ねる作業をします。これが自身のプライベートな成長にも直接繋がっていると実感できるので，研究活動は楽しいです。
揮発性化学物質の輸送現象の解明
修士修了生 𠮷岡里奈
ケイ酸塩鉱物の加速風化を利用した大気中CO2除去技術
セメントの風化作用を利用したCO2除去技術について研究しています。
セメントに含まれるケイ酸塩鉱物が土壌間隙水中に溶解すると、大気中CO2の土壌間隙水への溶解も促進されると考えられています。実際には、農耕地にセメントを散布することでCO2除去を行います。先行研究では、理想的な条件におけるCO2除去効果が見積もられていますが、実環境におけるCO2除去効果は未だ不明です。そのため私の研究では、農耕地を再現した室内実験によって、CO2除去効果を明らかにしようとしています。
私は大学院からこの研究室に来ました。コミュニケーションが活発で、賑やかな人が多いです。自分とは違う考え方に触れる機会が多くあり、日々刺激をもらいながら過ごしています。
修士修了生 佐藤就太
機械学習を用いた津波堆積物の判別
私は機械学習により地層中から津波堆積物を判別する研究をしています。
津波堆積物とは、津波によって海域から運搬された礫や砂、泥などです。津波被害を低減するためには過去の津波の浸水域を推定する必要があり、それは津波堆積物の分布と一致するため、分布域を特定することで将来の津波の浸水域が予測ができます。
私は、機械学習を用いて試料を解析することで津波堆積物を迅速に判別するシステムの構築を目指しております。研究では自分でコーディングをするので、プログラミングスキルが上がるのが楽しいです。このホームページを作ったのは私なんですよ!
学位論文
| 年 | 種類 | 著者 | 学位論文題目 | |
|---|---|---|---|---|
| 2024 | 博論 | Eko Pramudyo | Creating Granitic Geothermal Reservoirs by Carbon Dioxide Injection (二酸化炭素圧入による花崗岩質地熱貯留層の造成) |
|
| 2024 | 博論 | 近藤 萌波 | Prediction of generation behavior of volatilization flux for volatile chemical substances at the soil-atmosphere boundary layer (大気-土壌境界層における揮発性化学物質の揮発フラックス発生挙動予測に関する研究) |
|
| 2024 | 修論 | 堰合 涼太 | Enhanced CO2 geological storage and mineralization in basalt using biodegradable chelating agents (生分解性キレート剤を用いた玄武岩へのCO2地中貯留・鉱物固定促進法) |
|
| 2024 | 修論 | 詫間 康平 | Characteristics and process in CO2 fracturing of volcanic rocks under geothermal conditions (地熱条件下における火山岩のCO2フラクチャリングの特徴とプロセス) |
|
| 2024 | 卒論 | 加賀野井 晶千 | Field-scale simulation of the enhanced CO2 geological storage and mineralization in basalt using biodegradable chelating agents (生分解性キレート剤を用いた玄武岩へのCO2地中貯留・鉱物固定促進法に関するフィールドスケールシミュレーション) |
|
| 2024 | 卒論 | 田村 諒太 | Enhanced CO2 geological storage and mineralization in basaltic volcanic sandstone containing clay minerals using biodegradable chelating agents (生分解性キレート剤を用いたCO2地中貯留・鉱物固定促進法の粘土鉱物を含む玄武岩質火山性砂岩への適用) |
|
| 2024 | 卒論 | 徳竹 康太 | Multidirectional fracturing of rock using shear thickening fluid (せん断増粘流体を用いた岩石の多方向破砕) |
|
| 2023 | 博論 | 後藤 遼大 | Hydraulic fracturing of granite for harvesting sperhot geothermal energy (超高温地熱エネルギー生産のための花崗岩の水圧破砕) |
|
| 2023 | 修論 | 井ノ本 航介 | Enhanced carbon dioxide mineralization process using industrial calcium-rich silicate byproducts with a recyclable chelating agent (カルシウムに富むケイ酸塩型産業副産物と再生利用が可能なキレート剤を用いた二酸化炭素の加速鉱物化プロセス) |
|
| 2023 | 修論 | 佐藤 就太 | Tsunami deposit discrimination system using high-resolution X-ray fluorescence core analysis and machine learning (高分解能蛍光X線コア分析と機械学習を用いた津波堆積物判別システム) |
|
| 2023 | 修論 | 高橋 亮太 | Process and optimum pH for permeability enhancement of fractured granite through selective mineral dissolution by chelating agent flooding in geothermal environments (地熱環境におけるキレート剤による選択的鉱物溶解を利用したき裂性花崗岩の透水性向上プロセスと最適pH) |
|
| 2023 | 修論 | 田中 涼太 | 土壌中水銀の大気への放出現象における温度および間隙水の量とpHの影響 | |
| 2023 | 修論 | 中山 大輔 | Cooling-induced permeability enhancement for microfracture networks of granite in superhot geothermal environments (超高温地熱環境における花崗岩の微小き裂ネットワークの冷却による透水性の向上) |
|
| 2023 | 修論 | 𠮷岡 里奈 | Effectiveness and characteristics of atomspheric carbon dioxide removal in croplands via enhanced weathering of industrial calcium-rich silicate byproducts (カルシウムに富むケイ酸塩型産業副産物の加速風化による農耕地での大気中二酸化炭素除去の有効性および特徴) |
|
| 2023 | 卒論 | 上田 稔麿 | 離散要素法による硬質材料粉末の成形シミュレーション | |
| 2023 | 卒論 | 前田 裕介 | 再生可能キレート剤を用いたCO2の温度スイング式加速鉱物化プロセス | |
| 2023 | 卒論 | 渡辺 優斗 | 火山岩地熱貯留層のCO2水押破砕 | |
| 2022 | 博論 | Asma Akter Parlin | The role of water in vapor-phase diffusive transport of VOCs in near-surface soils under dynamic temperature conditions (動的温度条件下における地表付近の土壌中のVOCの気相拡散輸送における水の役割) |
|
| 2022 | 修論 | 土田 恭平 | 飽和・不飽和境界における土壌内の水および溶質の移動挙動 | |
| 2022 | 卒論 | 詫間 康平 | 地熱貯留層条件下における火山岩CO2による破砕の特徴とメカニズム | |
| 2022 | 卒論 | 堰合 涼太 | 農耕地におけるケイ酸塩型土壌改良材の大気中CO2除去効果の変化挙動とそのメカニズム | |
| 2021 | 博論 | Chelsea Adelina Langa | Appropriate site selection method of waste disposal site based on analytic hierarchy process reflecting dynamic social data and geo-informatics (動的な社会データと地理情報を反映した階層解析法に基づく廃棄物処分場の適地選定法) |
|
| 2021 | 博論 | Chelsea Adelina Langa | Appropriate site selection method of waste disposal site based on analytic hierarchy process reflecting dynamic social data and geo-informatics (動的な社会データと地理情報を反映した階層解析法に基づく廃棄物処分場の適地選定法) |
|
| 2021 | 博論 | Motswaiso Fiona Segolame | Geochemical characteristics of superficial sediment and brine of the Sua Pan saline lake; environmental and sustainability implications (スワパン塩湖の表層堆積物と塩水における地球化学的特性；環境及び持続可能性の示唆) |
|
| 2021 | 修論 | Pei Shiyu | Adsorption characterisitics of diuron in biochar-soil-water system and its application to pollution prevention (ジウロンの土壌吸着特性および汚染防止のためのバイオ炭の活用) |
|
| 2020 | 修論 | Eko Pramudyo | Possibility and characteristics of carbon dioxide fracturing of granite in conventional and superhot geothermal environments | |
| 2020 | 修論 | Marie Cddyqa Jaya Gregorio Rogel | Social network factors influencing smallholder farmers’ decision-making amid limited agriculture land (限られた農地での小規模農家の意思決定に影響を与える社会的ネットワーク要因) |
|
| 2020 | 修論 | Pongritsakda Thatthep | Optimization design of soil environment remediation using multi-layered reactive transport model (階層型反応輸送解析モデルを用いた土壌環境修復の最適設計) |
|
| 2020 | 修論 | 阿部光 | Formation of amorphous silica particles and its influence on permeability in superhot geothermal environments (超高温地熱環境におけるアモルファスシリカ粒子の形成と透水性への影響) |
|
| 2020 | 修論 | 近藤萌波 | Transport phenomena of volatile chemical substances at boundary layer between atomsphere and soil (大気-土壌境界層における揮発性化学物質の輸送現象の解明) |
|
| 2020 | 修論 | 高𣘺香於里 | A new chemical stimulation for geothermal reservoirs: Selective mineral dissolution by chelating agent flooding (地熱貯留層の新化学的刺激法：キレート剤圧入による選択的鉱物溶解) |
|
| 2020 | 卒論 | 井ノ本航介 | キレート剤存在下でのケイ酸塩鉱物中カルシウムのアルカリ抽出及び炭酸塩鉱物化の解明とCCUSへの応用 | |
| 2020 | 卒論 | 佐藤就太 | 高次元データを用いた機械学習による古津波堆積物の特徴の抽出 | |
| 2020 | 卒論 | 鈴木利樹 | 地熱環境でのキレート剤による花崗岩の選択的鉱物溶解および浸透性改善効果に対するpHの影響 | |
| 2020 | 卒論 | 髙橋亮太 | 玄武岩質油ガス貯留層の酸処理における浸透性改善の効果とメカニズム | |
| 2020 | 卒論 | 田中涼大 | 鉱床地域における土壌中水銀の分布特性および環境リスクの評価 | |
| 2020 | 卒論 | 中山大輔 | 地熱貯留層評価に向けたマイクロモデル流動実験による岩石内トレーサー移行挙動の解明 | |
| 2020 | 卒論 | 山田瑞来 | 動的温度環境下の土壌における揮発性有機化合物の上向気相拡散輸送挙動 | |
| 2019 | 博論 | Arie Pujiwatii | Environmental assessment of heavy metal contamination and land rehabilitation strategies in mineralized area | |
| 2019 | 博論 | Batdemberel Bayanzul | Conceptual model development for groundwater flow and origin based on geochemical and isotopic analsis | |
| 2019 | 博論 | Wang Jiajie | Enhanced hydrogen production with CO2 utilization and storage through hydrothermal alteration of peridotite (カンラン岩の熱水変質を用いた二酸化炭素利用・固定型水素製造) |
|
| 2019 | 博論 | 上沢進 | ウォータージェットを用いた難透水層のバイオレメディエーション技術の開発 | |
| 2019 | 修論 | Asma Akter Parlin | Analysis of vapor-phase diffusion of benzene from contaminated soil (汚染土壌からのベンゼンの気相拡散の解析) |
|
| 2019 | 修論 | 木下陽仁 | 土壌からの水銀フラックスを考慮した健康リスク評価モデルの開発 | |
| 2019 | 修論 | 服部晃己 | 炭酸塩鉱物を含有する火山岩油ガス貯留層に対する生分解性キレート剤GLDAを用いた坑井刺激法 | |
| 2019 | 卒論 | 五十嵐大樹 | 超高温地熱環境下での水圧破砕における岩石の脆性-延性遷移と既存微視き裂の影響 | |
| 2019 | 卒論 | 山藤靖一朗 | 古津波堆積物高精度判別のための地球化学分析手法の適用 | |
| 2019 | 卒論 | 土田恭平 | 土壌カラムへの通水にともなう卓越流路の形成と溶出挙動との関係 | |
| 2018 | 修論 | 黒澤孝太 | 高次元データ駆動による土壌のヒ素吸着量予測モデルの開発 | |
| 2018 | 修論 | 斎藤耕平 | Pressure solution, free face dissolution and permeability evolution of granite fractures in supercritical geothermal environments (超臨界地熱環境における花崗岩き裂の圧力溶解と自由表面溶解および透水性変化) |
|
| 2018 | 修論 | 中野裕介 | ガスハイドレート貯留層への酸圧入による生産増進効果の実験的評価および解析 | |
| 2018 | 卒論 | 阿部光 | 超臨界地熱環境下での水の相変化にともなうシリカ析出の特徴と花崗岩き裂の透水性への影響 | |
| 2018 | 卒論 | 高𣘺香於里 | 200~300℃での非生物的炭化水素合成における鉱物の触媒作用 | |
| 2017 | 修論 | 金子冬生 | メタンハイドレート生産増進に向けた原位置酸化加熱法の評価 | |
| 2017 | 修論 | 青木飛翔 | 間隙構造の可視化による多孔質体中の流路形成モデリング | |
| 2017 | 修論 | 伊藤玄樹 | Soil remediation method for 1,4-Dioxane based on its environmental behavior (土壌中の1,4-ジオキサンの環境動態に基づく浄化工法の検討) |
|
| 2017 | 卒論 | 遠藤玲紗 | データ駆動地球化学解析による歴史津波堆積物の判別 | |
| 2017 | 卒論 | 木下陽仁 | 土壌からの水銀フラックス観測に基づく経気道暴露の評価 | |
| 2017 | 卒論 | 神保卓也 | 超臨界水からのシリカ鉱物の高速・核形成型析出にともなう花崗岩き裂の透水性変化 | |
| 2017 | 卒論 | 服部晃己 | CO2地中貯留層条件下における火山性砂岩の力学特性変化 | |
| 2016 | 修論 | 草薙輝 | Relationships between porosity, single and two phase flow characteristics in vuggy carbonate rocks (バグを有する炭酸塩岩における孔隙特性と単相および二相流動特性との関係) |
|
| 2016 | 修論 | 佐藤海里 | 多変量解析による堆積物-河川水-土壌における地球化学的特徴の抽出 | |
| 2016 | 卒論 | 黒澤孝太 | 重回帰分析を用いた陰イオン物質による土壌への吸着特性予測モデルの開発 | |
| 2016 | 卒論 | 斎藤耕平 | き裂性花崗岩の弾性および塑性領域における水-岩石反応にともなう浸透率挙動 | |
| 2016 | 卒論 | 中野裕介 | ガスハイドレート生産に向けた酸化加熱法による分解増進評価に関する実験的研究 | |
| 2015 | 卒論 | 青木飛翔 | 上向流カラム通水試験の土壌中における卓越流路の三次元可視化 | |
| 2015 | 卒論 | 伊藤玄樹 | 土壌吸着特性を考慮した1,4-ジオキサンの健康リスク評価モデルの開発 | |
| 2015 | 卒論 | 金子冬生 | 原位置発熱によるメタンハイドレート分解促進に向けた酸化加熱法適用可能性の評価 | |
| 2014 | 卒論 | 草薙輝 | X線CTを用いたバグ孔隙を有する炭酸塩岩の孔隙モデリングと流体流動解析 | |
| 2014 | 卒論 | 佐藤海里 | 名取川流域における地殻表層の元素挙動の解明 ~次元圧縮を用いた地球化学的特徴抽出~ |