WO2026029162A1

WO2026029162A1 - 塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解促進剤及び溶解促進方法

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Publication number: WO2026029162A1
Application number: PCT/JP2025/027244
Authority: WO
Inventors: 雅也柏原; 一輝豊田; 智村上; 誠志安部; 裕丈北川
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 2024-07-31
Filing date: 2025-07-31
Publication date: 2026-02-05
Anticipated expiration: 2027-01-31

Abstract

【課題】ＣＯ２の鉱物トラップの促進に有用となる塩基性鉱物の溶解を促進する溶解促進剤を提供すること。【解決手段】塩基性鉱物の溶解促進剤であって、動的光散乱法による平均二次粒子径が５～２００ｎｍであるシリカ粒子（ａ）と水性媒体（ｂ）とを含むシリカゾルを含む、溶解促進剤及び、前記溶解促進剤を用いる岩石の溶解促進方法。

Description

塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解促進剤及び溶解促進方法

　本発明は、塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解を促進する溶解促進剤に関する。

　ＣＯ_２の回収・貯留（ＣＣＳ：Ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　Ｃａｐｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｓｔｏｒａｇｅ）技術は、発電所や製鉄所などの排出源から排出されたＣＯ_２を分離・回収して地中や海中に圧入して貯留するための技術であり、ＣＯ_２の大気中への放出を防止し、地球温暖化対策技術の重要な選択肢として位置づけられている。
　ＣＣＳにより分離回収したＣＯ_２の貯留場所としては、地下深部の帯水層（空隙を多く含む砂岩層など）が有望であると考えられており、たとえば特許文献１に示されるような深部帯水層を利用した地中貯留システムの提案がなされている。また特許文献２には、地下の貯留対象層として密閉構造を持たない非構造型貯留層へのＣＯ_２貯留の実現を図ったＣＯ_２の地中貯留施設の提案がなされている。

　地下深部の塩水性帯水層（貯留層）に圧入されたＣＯ_２は、貯留層内の地層水を押しのけながら広がり、構造トラップ、残留ガストラップ、溶解トラップ、鉱物トラップの４つのメカニズムによって貯留層内にトラップされる。これらメカニズムの中でも、ＣＯ_２が溶解した地層水が岩石鉱物と化学反応を起こし、これら鉱物等から溶出した陽イオン（Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋等）とＣＯ_２が反応（炭酸塩化）して、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどの二次鉱物として地下固定される鉱物トラップが、最も安定的にＣＯ_２を貯留可能とする形態として知られている。ただし、非特許文献１にある通り、圧入されたＣＯ_２が鉱物トラップに至るには１００－１０００年かかると予想されていることが難点である。非特許文献２には、玄武岩などの塩基性鉱物を含む岩石が多く分布する地層であれば、鉱物トラップに至る年数を大幅に短縮できることが示されており、一方非特許文献３には、超臨界ＣＯ_２存在下で玄武岩の溶解が促進するも、ｐＨ５－６では溶解が促進されなかったことが示されている。

特開２００８－３０７４８３号公報特開２０１１－１４７８６９号公報

Ｎａｔｕｒｅ　Ｒｅｖｉｅｗｓ　Ｅａｒｔｈ　＆　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｖｏｌｕｍｅ　１　（２０２０）　９０－１０２Ｓｃｉｅｎｃｅ　３５２　（６２９１）　１３１２－１３１４Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＭＭＩＪ　１２８　（２０１２）　９４－１０２

　非特許文献２等に示されるように、塩基性鉱物を含む岩石が多く分布する地層であれば、ＣＯ_２の鉱物化による鉱物トラップに至る年数を大幅に短縮できることが期待できるが、反面、ＣＯ_２の鉱物化が進むにつれて貯留層内の地層水に溶解した陽イオン（金属イオン）が消費され、鉱物化の進行が鈍ることが予想される。また陽イオン（金属イオン）はＣＯ_２が地層水に溶解して生成した酸と塩基性鉱物との反応により供給されるが、この反応はｐＨ中性領域以上において遅いため、一定以上反応が進行し系内のｐＨが上昇すると反応が鈍り、陽イオン（金属イオン）が供給されず鉱物化が遅れる原因となる。

　本発明者らは、上記事情に鑑み、鋭意検討した結果、溶解促進剤として固体酸性を有するシリカ粒子を用いることで、塩基性鉱物の溶解を促進できることを見出した。

　すなわち本発明は、第１観点として、塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解促進剤であって、動的光散乱法による平均二次粒子径が５～２００ｎｍであるシリカ粒子（ａ）と水性媒体（ｂ）とを含むシリカゾルを含む、溶解促進剤に関する。
　第２観点として、水性液体８０ｇに玄武岩（地球化学標準物質）１ｇを添加した混合物を、６０℃で７日間保管した後、該混合物の上澄み液中に含まれるＣａ、Ｍｇ及びＦｅの合計イオン濃度（Ｃ）を計測する溶解促進評価試験１において、
前記水性液体として、シリカ粒子濃度１質量％の前記溶解促進剤に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体を用いた場合の合計イオン濃度（Ｃ１）と、
前記水性液体として、純水に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体を用いた場合の合計イオン濃度（Ｃ０）との比　Ｃ１／Ｃ０が、２～１００である、第１観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第３観点として、シリカ粒子濃度１質量％の前記溶解促進剤に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体８０ｇに、玄武岩（地球化学標準物質）１ｇを添加した混合物を、６０℃で７日間保管した後、該混合物の上澄み液中のシリカ粒子の動的光散乱法による平均二次粒子径を計測する地層環境での分散安定性評価試験１において、
該試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径と、該試験前の同平均二次粒子径との比　＜試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径／試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径＞が１～５となる、第１観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第４観点として、前記シリカ粒子はその少なくとも一部が親水性有機基を有するシラン化合物（ｃ）で被覆されてなり、該親水性有機基がエポキシ基含有有機基、アミノ基含有有機基、ヒドロキシ基含有有機基、又はカルボキシ基含有有機基である、第１観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第５観点として、さらに有機酸又はその塩を含む、第１観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第６観点として、前記有機酸は、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、スルホン酸、スルフィン酸、チオカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸、酪酸、フマル酸、マレイン酸、チオグリコール酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、および乳酸からなる群から選択される少なくとも一種を含む、第５観点記載の溶解促進剤に関する。
　第７観点として、前記塩基性鉱物又はそれを含む岩石がＣａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む、第１観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第８観点として、前記Ｃａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む塩基性鉱物又はそれを含む岩石が、火成岩に分類される岩石又はそれらに含まれる鉱物群である、第７観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第９観点として、前記Ｃａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む塩基性鉱物又はそれを含む岩石が、苦鉄質岩に分類される玄武岩、斑レイ岩又はそれらに含まれる鉱物群であるか、又は超苦鉄質岩に分類されるかんらん岩、蛇紋岩、コマチアイト又はそれらに含まれる鉱物群である、第７観点に記載の溶解促進剤に関する。
　第１０観点として、塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解促進方法であって、第１観点に記載の溶解促進剤、又は前記溶解促進剤を水性媒体でシリカ粒子濃度０．００１～３０質量％に調整した希釈液を地下層に圧入する工程を含む、岩石の溶解促進方法に関する。

　本発明の塩基性鉱物の溶解促進剤は、塩基性鉱物の溶解を促進でき、それにより、これを地下貯留層に注入することで、地下貯留層におけるＣＯ_２の鉱物トラップの促進が期待できる。
　また本発明の溶解促進剤は、動的光散乱法による平均二次粒子径が５～２００ｎｍであるシリカ粒子を用いており、すなわち粗大粒子を含まないため、地下岩盤内に注入した場合においても間隙を閉塞することなく浸透でき、そして間隙を構成する岩石に含まれる塩基性鉱物の溶解を促進して、二酸化炭素の鉱物化に寄与することが期待できる。

　本発明者らは、ＣＣＳ技術における鉱物トラップ（鉱物化）の促進という課題に対し、鉱物化の前段階となるＣＯ_２注入先の岩石・鉱物の溶解促進について検討を進めた。そしてシリカ粒子が有する固体酸性に着目し、これが岩石・鉱物の溶解促進に寄与し得るとみて、シリカ粒子（シリカゾル）と玄武岩等の塩基性鉱物とを液中で共存させたところ、該塩基性鉱物の溶解が促進することを見出した。そして塩基性鉱物の溶解促進、ひいては該鉱物からの陽イオンの放出が促進されることで、注入するＣＯ_２との反応性が増大し、ＣＯ_２の鉱物トラップの促進が期待できることを見出した。

　すなわち本発明は、塩基性鉱物の溶解促進剤を対象とし、すなわち（ａ）動的光散乱法による平均二次粒子径が５～２００ｎｍであるシリカ粒子と（ｂ）水性媒体とを含むシリカゾルを含む溶解促進剤を対象とする。
　前記（ａ）シリカ粒子は、少なくともその一部が後述する（ｃ）親水性有機基を有するシラン化合物で被覆されていてもよい。

　本発明の溶解促進剤が対象とする塩基性鉱物又はそれを含む岩石としては、例えばＣａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含むものであり、このような塩基性鉱物を含む岩石として、火成岩に分類される岩石の内、苦鉄質岩に分類される玄武岩や斑レイ岩、超苦鉄質岩に分類されるかんらん岩や蛇紋岩、コマチアイトを挙げることができる。
　本明細書において塩基性鉱物とは、Ｃａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む無機物質であり、代表例としてケイ酸塩鉱物であるかんらん石類や輝石類（普通輝石、頑火輝石等）、雲母類（黒雲母等）、角せん石類（苦土普通角閃石グループ等）、長石類（アルカリ長石、斜長石等）などを挙げることができる。かんらん石はその組成によって苦土かんらん石（フォルステライト）、鉄かんらん石（ファイアライト）、テフロ石（マンガンカンラン石、タフロアイト）、モンチセリカンラン石（モンティセライト）、また蛇紋石などがある。かんらん石は、玄武岩や斑レイ岩などの苦鉄質岩（塩基性岩とも、ＳｉＯ_２含量（重量％）が４５～５２％）や、かんらん岩や蛇紋岩などの超苦鉄質岩（超塩基性岩とも、ＳｉＯ_２含量（重量％）が４５％以下）などに多く含まれ、本発明の溶解促進剤はこれら苦鉄質岩（塩基性岩）や超苦鉄質岩（超塩基性岩）に対する溶解促進剤としても機能し得る。

　本発明の溶解促進剤は、これを対象となる塩基性鉱物と接触させることで、対象の溶解を促進させる点がこれまでにない特徴といえる。この溶解促進能は、以下に示す〈溶解促進評価試験１〉にて評価できる。また溶解促進能を発揮するための溶解促進剤そのものの安定性、すなわち溶解促進剤を構成するシリカ粒子の分散安定性について〈地層環境での分散安定性評価試験１〉にて評価できる。なおこれら評価試験は、ＣＯ_２が溶解した後の地層水（ｐＨ３～４程度）を模したものである。

〈溶解促進評価試験１〉
　溶解促進評価試験１は、対象となる塩基性鉱物と溶解促進剤との混合物を６０℃で７日間保持し、保持後に溶出した陽イオン濃度を評価するものである。
　詳細には、水性液体８０ｇに玄武岩（地球化学標準物質）１ｇを添加した混合物を、６０℃で７日間保管した後、該混合物の上澄み液中に含まれるＣａ、Ｍｇ及びＦｅの合計イオン濃度（Ｃ）を計測する。前記水性液体として、シリカ粒子濃度を１質量％とした溶解促進剤に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体（評価対象の水性液体）を用いた場合の合計イオン濃度をＣ１とし、前記水性液体として、純水に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体（対照となる水性液体）を用いた場合の合計イオン濃度をＣ０としたとき、これらの比　Ｃ１／Ｃ０によって、溶解促進剤の溶解促進能を評価する。
　本発明の溶解促進剤にあっては、Ｃ１／Ｃ０が２以上であることが好ましく、またＣ１／Ｃ０が２．５以上であることが好ましい。なおＣ１／Ｃ０の上限は特に限定されず、また塩基性鉱物の組成によっても変動し得るものであるが、Ｃ１／Ｃ０の上限を１００以下とすることで、溶解促進剤を注入した鉱物・岩石の溶解促進が進みすぎることによりもたらされると予想される地下貯留層の崩壊を抑制することができる。Ｃ１／Ｃ０の上限は地下貯留層を破壊しない程度、例えばＣ１／Ｃ０の上限を１００程度とすることができ、７０程度、５０程度、又は３０程度とすることができる。Ｃ１／Ｃ０の数値範囲としては、２～１００、２～７０、２～５０、２～３０、２．５～１００、２．５～７０、２．５～５０、又は２．５～３０とすることができる。

　なお、〈溶解促進評価試験１〉及び下記〈地層環境での分散安定性評価試験１〉に使用する玄武岩（地球化学標準物質）としては、国立研究開発法人産業技術総合研究所が提供する玄武岩の標準試料（長崎県佐世保産：ＪＢ－１ｂ、粒度分布４．７５～１０．８μｍ）を使用し、該試料に含まれるＣａ、Ｍｇ及びＦｅは、それぞれＣａ：６．９質量％、Ｍｇ：４．９質量％、Ｆｅ：６．３質量％となっている（ＣａＯ、ＭｇＯ、全Ｆｅ_２Ｏ_３より算出）。

〈地層環境での分散安定性評価試験１〉
　また本発明に係る溶解促進剤は、上記〈溶解促進評価試験１〉と同様に対象となる塩基性鉱物と溶解促進剤との混合物を６０℃で７日間保持し、保持前後の溶解促進剤（シリカ粒子）の粒子径を評価することによって、粒子径が維持されているかを評価できる。
　詳細には、シリカ粒子濃度を１質量％とした溶解促進剤に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体８０ｇに、玄武岩（地球化学標準物質）１ｇを添加した混合物を、６０℃で７日間保管した後、該混合物の上澄み液中のシリカ粒子の動的光散乱法による平均二次粒子径を計測する。そして、該試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径と、該試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径の比　＜試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径／試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径＞より、溶解促進剤の粒径維持性（地層環境での分散安定性）を評価する。
　本発明の溶解促進剤にあっては、＜試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径／試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径＞が１～５であることが好ましく、１～４、又は１～３とすることができる。なお＜試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径／試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径＞が１～５であることは、シリカ粒子同士の凝集が顕著でないことを意味し、この場合、地下貯留層へ溶解促進剤を注入した際、地下層の間隙や岩石の孔隙の閉塞を引き起こす可能性を低減できる。上記の比が１～５であることにより、本発明の溶解促進剤を地下岩盤内に注入した場合においても、間隙を閉塞することなく浸透することが期待でき、ひいては当該溶解促進剤が、間隙を構成する岩石に含まれる塩基性鉱物の溶解を促進する溶解促進能を発揮することが期待できる。

　上記（ａ）シリカ粒子と（ｂ）水性媒体を含むシリカゾルとして、例えば水性シリカゾルを採用できる。水性シリカゾルは、水性溶媒（すなわち（ｂ）水性媒体）を分散媒とし、コロイダルシリカ粒子（すなわち（ａ）シリカ粒子）を分散質とするコロイド分散系をいい、水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）を原料として公知の方法により製造することができる。
　なお本発明における（ｂ）水性媒体は通常水であり、通常の工業用水や、脱イオン水、蒸留水などが挙げられる。

　本発明の溶解促進剤である（ａ）シリカ粒子と（ｂ）水性媒体とを含むシリカゾルにおいて、（ａ）シリカ粒子は、前記シリカゾル中の動的光散乱法（ＤＬＳ法）による平均二次粒子径（ＤＬＳ平均粒子径：Ｚ平均粒子径、調和平均粒子径）が５～２００ｎｍの範囲であり、例えば、５～１００ｎｍ、又は５～７０ｎｍ、又は１０～７０ｎｍ、又は５～５０ｎｍ、又は１０～５０ｎｍ、あるいは１０～３０ｎｍの範囲とすることができる。
　動的光散乱法（ＤＬＳ）による平均粒子径は、二次粒子径（分散粒子径）の平均値を表しており、ＤＬＳ平均粒子径が大きくなるほど、媒体中のシリカ粒子が凝集状態になっていると判断できる。
　ＤＬＳ平均粒子径が５ｎｍより大きい粒子とすることで、シリカゾル中で粒子が凝集せずより安定となり、また平均粒子径が２００ｎｍより小さい粒子とすることにより、地下層の間隙や、岩石の孔隙への浸透が容易となることが期待できる。

　上記ＤＬＳ平均粒子径の値は、前述の溶解促進評価試験１や地層環境での分散安定性評価試験１を実施する前の（初期の）値であるが、本発明に係る溶解促進剤におけるシリカ粒子は分散安定性に優れる粒子であり、上記地層環境での分散安定性評価試験１後においても試験前後の粒子径の比が最大５程度、すなわち、ＤＬＳ平均粒子径の値がほぼ上記数値範囲内（５～２００ｎｍの範囲）にあるものとすることができる。

　上記の通り、ＤＬＳ平均粒子径が大きい粒子の場合、地下層の間隙等を閉塞し得ることから好ましくない。そのため、本発明の溶解促進剤に用いるシリカゾルとして、粗大粒子を含まないこと、例えばシリカ粒子の動的散乱法により平均粒子径（ＤＬＳ平均粒子径）の累積粒度分布Ｄ９０が５～２００ｎｍ、又は５～１５０ｎｍ、又は５～１００ｎｍ、又は５～７０ｎｍ、又は１０～２００ｎｍ、又は２０～２００ｎｍ、又は２０～１５０ｎｍであるようなシリカゾルを用いることが好ましい。また、シリカゾルに含まれるシリカ粒子が地下層などに含まれる塩水に接触した際に、シリカ粒子が前記ＤＬＳ平均粒子径またはＤ９０の範囲を超える程度に凝集しない耐塩性を有することが好ましい。
　前記Ｄ９０は累積粒度分布を示す微粒子側から累積９０％を示す粒子径である。累積粒度分布は例えば動的光散乱法や画像解析などにより得られ、一例として、累積粒度分布の値を動的光散乱法粒子径測定装置による粒度分布により測定することができる。Ｄ値の解析方法には、個数分布法と体積分布法がある。個数分布法は、粒子をその粒子の面積と同じ面積の真円として捉え、特定粒子径を有する粒子がどのくらいの％で存在するかを測定する。また体積分布法では、粒子の密度が一定なら体積と重量は比例関係にあるとして、一定量サンプル中に特定粒子径の粒子がどのくらいの質量％で存在するかを測定する。一例として、体積分布法でＤ値（Ｄ９０）を求めることが好ましい。

　上記シリカゾル（水性シリカゾル）は市販品を使用することができる。また水性シリカゾル中のシリカ濃度が５～５０質量％のものが一般に市販されており、これは容易に入手できる点で好ましい。
　また水性シリカゾルには、アルカリ性水性シリカゾルと酸性水性シリカゾルがあり、これらをともに使用できるが、酸性水性シリカゾルを好適に使用できる。
　市販品の酸性水性シリカゾルとしては、日産化学（株）製　スノーテックス（商品名）ＳＴ－ＯＸＳ、同ＳＴ－ＯＳ、同ＳＴ－Ｏ、同ＳＴ－Ｏ－４０、同ＳＴ－ＯＬ、同ＳＴ－ＯＹＬ等；（株）ＡＤＥＫＡ製　アデライト（商品名）ＡＴ－シリーズ等；が挙げられる。
なお本発明に係る溶解促進剤におけるｐＨは特に限定されないが、塩基性鉱物の溶解促進およびシリカゾルに含まれるシリカ粒子の分散安定性の観点から、ｐＨを０．５～６．０、０．５～５．０、０．５～４．０、１．０～６．０とすることができる。
　なお使用する水性シリカゾルにおけるシリカ固形分濃度としては５～５５質量％が好ましい。
　ここで、シリカ固形分濃度とは、焼成法により求められる値であり、具体的には、水性シリカゾルを大気下１０００℃で３０分以上焼成することにより得られる焼成残分の質量を水性シリカゾルの質量で除した値である。また、焼成残分の質量を“シリカ固形分”と呼ぶ。

　なお本発明に係る溶解促進剤における（ａ）シリカ粒子の濃度（シリカ固形分濃度）は特に限定されないが、溶解促進剤の全質量を基準として、例えば０．０１質量％～５０．０質量％、０．１質量％～５０．０質量％、１質量％～５０．０質量％、１０質量％～５０．０質量％、あるいは１０．０質量％～２５．０質量％、また例えば１５．０質量％～２５．０質量％とすることができる。

　本発明の溶解促進剤において、前記（ａ）シリカ粒子は、少なくともその一部が（ｃ）親水性有機基を有するシラン化合物で被覆されたものとすることができる。

　なお、本発明において、「シラン化合物で被覆する」とは、シラン化合物によってシリカ粒子表面が被覆されている態様を指し、またシラン化合物がシリカ粒子表面に結合している態様のいずれをも含む。
　「シラン化合物によってシリカ粒子表面が被覆されている態様」とは、シラン化合物がシリカ粒子表面の少なくとも一部を被覆した態様であればよく、すなわち、該シラン化合物がシリカ粒子の表面の一部を覆う態様、該シラン化合物がシリカ粒子の表面全体を覆う態様を包含するものである。この態様は、シラン化合物とシリカ粒子表面との結合の有無は問わない。
　また「シラン化合物がシリカ粒子表面に結合している態様」とは、シラン化合物がシリカ粒子表面の少なくとも一部に結合した態様であればよく、すなわち、該シラン化合物がシリカ粒子の表面の一部に結合してなる態様、該シラン化合物がシリカ粒子の表面の一部に結合し表面の少なくとも一部を覆う態様、さらには、該シラン化合物がシリカ粒子の表面全体に結合し表面全体を覆う態様などを包含するものである。

　上記（ｃ）シラン化合物としては、親水性有機基として、例えばエポキシ基含有有機基、アミノ基含有有機基、ヒドロキシ基含有有機基、又はカルボキシ基含有有機基を有するシラン化合物が挙げられる。また（ｃ）シラン化合物は、前記親水性有機基に加え、例えばアルコキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン基等の加水分解性基を有してなることが好ましい。

　これら（ｃ）シラン化合物の具体例として、エポキシ基含有有機基又はアミノ基含有有機基を有するシランカップリング剤を挙げることができる。
　上記エポキシ基含有有機基を有するシランカップリング剤としては、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）プロピルトリエトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、１－（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、１－（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
　また上記アミノ基含有有機基を有するシランカップリング剤としては、３－（２－（２－アミノエチルアミノ）エチルアミノ）プロピルトリエトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリクロロシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
　上記シラン化合物のうち、水性媒体中でキレート効果を発現する有機基を有するシラン化合物を用いることができる。水性媒体中でキレート効果を発現する有機基を有するシラン化合物としては、水性媒体中で開環してジオール基を形成するエポキシ系シラン化合物や、ジアミン構造を有するアミノ系シラン化合物等が挙げられる。水性媒体中でキレート効果を発現する有機基を有するシラン化合物を用いることで、該有機基のキレート効果により塩基性鉱物又はそれを含む岩石からの陽イオン（金属イオン）の脱離を促進するとともに、地層水中の陽イオン（金属イオン）濃度を下げることで溶解促進効果をより大きくすることができる。

　本発明に係る、少なくともその一部が親水性有機基を有するシラン化合物で被覆されてなるシリカ粒子（“シラン化合物で表面処理されたシリカ粒子”とも称する）は、例えば水性シリカゾルにシラン化合物を添加した後、５０～１００℃で１時間～２０時間程度加熱処理することで、得ることができる。このとき、水性シリカゾル中のシリカ粒子（シリカ固形分）に対するシラン化合物の添加量は、例えば質量比で、シラン化合物／シリカ粒子＝０．１～１０．０となる割合とすることができる。
　上記シラン化合物による表面処理量、すなわち、シリカ粒子表面に結合したシラン化合物の量は、シリカ粒子表面の１ｎｍ^２あたり、例えば０．１～１２個程度となることが好適である。

　なお、本発明の溶解促進剤において（ａ）シリカ粒子として前記（ｃ）親水性有機基を有するシラン化合物で被覆された粒子（表面修飾シリカ粒子とも称する）を用いる場合、該溶解促進剤内に未反応の（ｃ）シラン化合物が残存していてもよく、また、未修飾シリカ粒子が残存していてよく、またこれら未反応の（ｃ）シラン化合物や未修飾シリカ粒子を除去したものを使用することもできる。

　また、本発明に係る溶解促進剤は、更に有機酸又はその塩を含んでいてもよい。有機酸又はその塩の添加によって、キレート効果による溶解促進能の向上が期待できる。
　前記有機酸又はその塩としては、酢酸、乳酸、リンゴ酸、コハク酸、酒石酸、酪酸、シュウ酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、プロピオン酸、蟻酸、スルホン酸、スルフィン酸、チオカルボン酸、チオグリコール酸、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩、Ｌ－アスパラギン酸、Ｌ－アスパラギン酸－二酢酸四ナトリウム塩、ジエチレントリアミン五酢酸等が挙げられる。これらの中でも、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、スルホン酸、スルフィン酸、チオカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸、酪酸、フマル酸、マレイン酸、チオグリコール酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、および乳酸からなる群から選択される少なくとも一種を使用することができる。また上記に挙げた塩以外にも、上記有機酸のナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩を挙げることができる。
　前記有機酸又はその塩を含有する場合、本発明における溶解促進剤の全質量を基準として、その配合量は例えば０．０１質量％～２０質量％程度、０．１質量％～２０質量％程度、１質量％～２０質量％程度、０．０１質量％～１０質量％程度、０．１質量％～１０質量％程度、又は０．５質量％～５質量％程度とすることができる。また、前記有機酸は、本発明の溶解促進剤を構成するシリカ粒子に対する質量比（有機酸／シリカ粒子）で、例えば０．０００１～２となる割合にて含有することができる。

　本発明に係る溶解促進剤はまた、キレート剤（金属イオン封鎖剤）をさらに含んでいてもよい。キレート剤としては、上記有機酸又はその塩に挙げた化合物以外の化合物であって、キレート作用を有しているものであればよい。
　例えば、リン酸化合物［リン酸、各種の酸性リン酸塩、中性リン酸塩、塩基性リン酸塩］、縮合リン酸の塩［ピロリン酸、トリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸等のポリリン酸の塩（ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、酸性ヘキサメタリン酸ナトリウムまたはこれらのカリウム塩等）］；ニトリロトリ酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、ビス（２－ヒドロキシフェニル酢酸）エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラアミン六酢酸、プロパンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、グルタミン酸二酢酸、エチレンジアミン二コハク酸、シクロヘキサジアミン四酢酸、これらの塩類；脂肪族オキシカルボン酸［ジヒドロキシエチルグリシン酸等］およびその塩類等を挙げることができるがこれらに限定されない。
　前記キレート剤を含有する場合、本発明における溶解促進剤の全質量を基準として、その配合量は例えば０．０１質量％～２０質量％程度、０．１質量％～２０質量％程度、１質量％～２０質量％程度、０．０１質量％～１０質量％程度、０．１質量％～１０質量％程度、又は０．５質量％～５質量％程度、また本発明の溶解促進剤を構成するシリカ粒子に対する質量比（有機酸／シリカ粒子）は例えば０．０００１～２となる割合とすることができる。

＜岩石等の溶解促進方法＞
　また本発明は、前記溶解促進剤を用いた岩石等の溶解促進方法も対象とし、詳細には、前記溶解促進剤、又は前記溶解促進剤を水性媒体でシリカ粒子濃度が０．００１～３０質量％、０．０１～３０質量％、０．１～３０質量％、０．００１～１０質量％、０．００１～５質量％、０．０１～１０質量％、０．１～１０質量％、又は０．０１～５質量％となるように調整した希釈液を、地下層に圧入する工程を含む、溶解促進方法も対象とするものである。前記溶解促進剤、又は前記溶解促進剤を水性媒体でシリカ粒子濃度が０．００１質量％以上となるように調整した希釈液を地下層に圧入することで、地下層に存在する塩基性鉱物を溶解して陽イオンの放出が促進され、注入するＣＯ_２との反応性が増大し、ＣＯ_２の鉱物トラップの促進が期待できる。前記溶解促進剤、又は前記溶解促進剤を水性媒体でシリカ粒子濃度が３０質量％以下となるように調整した希釈液を地下層に圧入することで、地下層の間隙や岩石の孔隙を閉塞することなく浸透することが期待でき、ひいては当該溶解促進剤が、間隙を構成する岩石に含まれる塩基性鉱物の溶解を促進する溶解促進能を発揮することが期待できる。

　以上の通り、本発明に係る溶解促進剤は、シリカ粒子の固体酸性により塩基性鉱物の溶解を促進でき、それにより、これを地下貯留層に注入することで、地下貯留層におけるＣＯ_２の鉱物トラップの促進が期待できる。また本発明の塩基性鉱物の溶解促進剤は、シリカ粒子表面のシラノール基（アニオン性）による陽イオン吸着作用により、系内のＣａ、Ｍｇ及びＦｅ等のミネラル濃度が低下して溶解平衡が崩れ、それにより、塩基性鉱物の溶解を促進することによっても、上記ＣＯ_２の鉱物トラップ促進を期待できる。

　以下、合成例、実施例、及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

（測定装置）
・ＤＬＳ平均粒子径（動的光散乱法粒子径）：動的光散乱法粒子径測定装置　商品名ゼータサイザー　ナノ（スペクトリス（株）マルバーン事業部製）を用いた。
・ｐＨ：ｐＨメーター（東亜ディーケーケー（株）製　商品名ＭＭ４３Ｘ）を用いた。
・電気伝導率：電気伝導率計（東亜ディーケーケー（株）製　商品名ＣＭ－３０Ｒ）を用いた。
・ＩＣＰ：商品名Ａｇｉｌｅｎｔ　５１１０　ＩＣＰ－ＯＥＳ（アジレントテクノロジー（株））

〔シリカ固形分濃度の測定〕
　シリカゾルを坩堝に取り、１５０℃で乾燥後、得られたゲルを大気下１０００℃で３０分間焼成し、焼成残分を計量して算出した。
〔ｐＨ測定〕
　シリカゾルのｐＨは、ｐＨメーター（東亜ディーケーケー（株）製、製品名：ＭＭ－４３Ｘ）を用い、２０℃で測定した。
〔電気伝導率測定〕
　シリカゾルの電気伝導率は、電気伝導率計（東亜ディーケーケー（株）製　商品名ＣＭ－３０Ｒ）を用い、２０℃で測定した。
〔平均一次粒子径（窒素吸着法粒子径）の測定〕
　シリカ粒子の窒素吸着法の比表面積値（Ｓ_Ｎ２）は、シリカゾル中の水溶性の陽イオンをＨ型陽イオン交換樹脂（ダウ・ケミカル社製、商品名：アンバーライトＩＲ－１２０Ｂ）で除去した後、該シリカゾルを２９０℃にて乾燥した後に乳鉢で１０分間粉砕して測定試料とし、これを窒素吸着法の比表面積測定装置　商品名Ｍｏｎｏｓｏｒｂ（カンタクローム・インスツルメンツ・ジャパン合同会社製）を用いて、Ｎ_２（窒素）３０％とＨｅ（ヘリウム）７０％の混合ガスをキャリアーガスとし、Ｂ．Ｅ．Ｔ．１点法で測定した。得られた比表面積値Ｓ_Ｎ２（ｍ^２／ｇ）から、平均一次粒子径（ｎｍ）＝２７２０／Ｓ_Ｎ２にて算出した。
〔平均一次粒子径（シアーズ法粒子径）の測定〕
　シアーズ法粒子径は、文献：Ｇ．Ｗ．Ｓｅａｒｓ,Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．２８（１２）１９８１頁，１９５６年に「コロイダルシリカ粒子径の迅速な測定法」として示される方法に基づいて測定した平均粒子径をいう。詳細には、１．５ｇのＳｉＯ_２に相当するコロイダルシリカをｐＨ４からｐＨ９まで滴定するのに必要とした０．１Ｎ－ＮａＯＨの量からコロイダルシリカの比表面積を求め、これから算出した相当径（比表面積径）である。
〔動的光散乱法（ＤＬＳ法）による平均二次粒子径の測定〕
　ＤＬＳ法による平均二次粒子径（ＤＬＳ平均粒子径とも呼称する）は、動的光散乱粒子径測定装置（Ｍａｌｖｅｒｎ　Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ社製、商品名：Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ　Ｎａｎｏ）を用いて測定した。光路長１０ｍｍのガラス製セルに対象のシリカゾルを０．１ｇ分取し、さらに０．１５質量％ＮａＣｌ水溶液を添加して減衰機（Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）が７のときのカウントレートが２００～４００ｋｃｐｓとなるようにシリカ粒子濃度が調製されたシリカゾルを得た。該調製されたシリカゾルを前記セルにセル底面から液面の高さが１ｃｍ程度になるよう調整し、減衰機７でシリカゾルのＤＬＳ平均粒子径を測定した。該測定装置では個数平均粒子径、体積平均粒子径も算出可能であるが、本願ではＺ平均粒子径を採用した。
〔動的光散乱法（ＤＬＳ法）による累積粒度分布の測定〕
　ＤＬＳ法による累積粒度分布（Ｄ９０とも呼称する）は、動的光散乱粒子径測定装置を用いて体積平均粒子径を算出した以外は〔動的光散乱法（ＤＬＳ法）による平均二次粒子径の測定〕と同じ操作を行った。得られた粒子の体積分布の内、頻度が９０％となる粒子径を用いた。

（実施例１）
　２０００ｍｌのガラス製ナスフラスコに水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ、シリカ濃度＝２０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径１１．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１９．０ｎｍ）を１０００ｇとマグネット撹拌子を投入した後、マグネットスターラーで撹拌しながら、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、商品名ＫＢＭ－４０３）を１４９．７ｇ投入した。続いて、あらかじめ６０℃に昇温したオイルバスにナスフラスコを設置した後、水道水を流した冷却管をナスフラスコの上部に設置し、還流しながら、６０℃で３時間保持した後、冷却した。室温まで冷却後、水性ゾルを取り出し、４６０メッシュを用いてろ過後、シラン化合物で表面処理された実施例１の水性シリカゾル１１４５ｇを得た。
　実施例１の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例１の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例２）
　水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ、シリカ濃度＝２０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径１１．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１９．０ｎｍ）１０００ｇに対して、さらに乳酸（関東化学（株）社製、濃度８９質量％）２２８．２ｇを投入してマグネットスターラーで撹拌するとともに、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシランに代えてアミノエチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業（株）製、商品名ＫＢＭ－６０２）１３０．７ｇを投入した以外は、実施例１と同じ操作により、シラン化合物で表面処理された実施例２の水性シリカゾル１３５２ｇを得た。
　実施例２の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例２の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例３）
　水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ、シリカ濃度＝２０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径１１．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１９．０ｎｍ）１０００ｇに対して、乳酸１１４．１ｇとアミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学工業（株）製、商品名ＫＢＥ－９０３）１４０．２ｇとを事前に混合して３０分撹拌した液を投入した（３－グリシドキシプロピルトリメトキシシランは投入せず）以外は、実施例１と同じ操作により、シラン化合物で表面処理された実施例３の水性シリカゾル１２５０ｇを得た。
　実施例３の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例３の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例４）
　水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ、シリカ濃度＝２０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径１１．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１９．０ｎｍ）を実施例４の水性シリカゾルとし、ｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例４の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例５）
　実施例１で作製した水性シリカゾル２ｇをフィルター付き遠心分離セル（Ｍｅｒｃｋ社製、商品名アミコンウルトラ－１５、分画分子量１０万、遠心式限外ろ過フィルターユニット）に投入後、純水４ｇを投入した。遠心分離セルを遠心分離機（トミー精工（株）社製、商品名Ｓｕｐｒｅｍａ２１）に設置し、３０００ｒｐｍにて２０分間遠心処理した。ろ液を回収・定量後、ろ液の質量分の純水を遠心分離セルに投入し、再度３０００ｒｐｍにて２０分間遠心処理した。この工程を５回繰り返した後、フィルター部分に残留したシリカゾルに対して質量が２ｇとなるように純水を添加することで、余剰のシラン化合物を除去した実施例５の水性シリカゾル２ｇを得た。
　実施例５の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例５の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例６）
　実施例１で作製した水性シリカゾルの代わりに、実施例３で作製した水性シリカゾル２ｇを用いた以外は、実施例５と同様の操作により余剰のシラン化合物を除去した実施例６の水性シリカゾル２ｇを得た。
　実施例６の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例６の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例７）
　水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－ＯＸＳ、シリカ濃度＝１０．４質量％、シアーズ法による平均一次粒子径５．３ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１５．７ｎｍ）を実施例７の水性シリカゾルとし、ｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例７の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例８）
　水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ―４０、シリカ濃度＝４０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径２３．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径３７．０ｎｍ）を実施例８の水性シリカゾルとし、ｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例８の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例９）
水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ、シリカ濃度＝２０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径１１．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１９．０ｎｍ）１０００ｇに対して、マロン酸（純正化学（株）社製、濃度９９質量％以上）２０．５ｇを投入してマグネットスターラーで１時間撹拌し、実施例９の水性シリカゾルを得た。
　実施例９の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例９の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

（実施例１０）
水性シリカゾル（日産化学（株）製スノーテックス（商品名）ＳＴ－Ｏ、シリカ濃度＝２０．５質量％、ＢＥＴ法による平均一次粒子径１１．０ｎｍ、ＤＬＳ法による平均二次粒子径１９．０ｎｍ）１０００ｇに対して、ＤＬ－リンゴ酸（関東化学（株）社製、濃度９９質量％以上）２６．４ｇを投入してマグネットスターラーで１時間撹拌し、実施例１０の水性シリカゾルを得た。
　実施例１０の水性シリカゾルのｐＨ、電気伝導率、固形分、ＤＬＳ平均粒子径、Ｄ９０を評価した。得られた結果を表１に示す。
　また［溶解促進評価試験１］［地層環境での分散安定性評価試験１］［固体酸性評価試験１］に従って、実施例１０の水性シリカゾルの溶解促進性能を評価した。

＜評価試験＞
［溶解促進評価試験１］
　実施例１～１０の水性シリカゾル（溶解促進剤）を、シリカ濃度が１．０質量％となるように純水で希釈し、その後０．１Ｎ塩酸（関東化学（株）製）を用いてｐＨ３．５となるように調整した水性液体（評価対象となる水性液体）を調製した。
　該水性液体８０ｇを、密閉容器（デュラン瓶ＤＷＫ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ製、商品名：ねじ口瓶丸型（デュラン））に投入し、その後玄武岩（地球化学標準物質、長崎県産火成岩、商品名ＪＢ－１ｂ）を１ｇ添加して混合物とし、該容器を密閉した。密封した該容器を６０℃のオーブンに７日間保管した。
　その後、該混合物の該上澄み液を玄武岩が混入しないように分取し、これを０．１μｍフィルター（Ｐａｌｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、商品名Ａｃｒｏｄｉｓｃ　２５ｍｍ　ｗ／０．１μｍ　Ｓｕｐｏｒ　ＳＴＲＬ　５０／ｐｋ）を用いて濾過した後、濾過後の上澄み液のカルシウム、マグネシウム、鉄の合計溶解量（イオン濃度の合計量：合計イオン濃度：Ｃ１）をＩＣＰ（商品名Ａｇｉｌｅｎｔ　５１１０　ＩＣＰ－ＯＥＳ（アジレントテクノロジー（株）））にて測定した。イオン濃度（ｐｐｍ）は体積基準（ｍｇ／Ｌ）として算出した。なお、６０℃・７日間保管前の混合物についても同様にカルシウム、マグネシウム、鉄の合計溶解量を測定した。得られた結果を表１に示す。

　また溶解促進剤不使用のサンプル（対照例１）として、純水に０．１Ｎ塩酸（関東化学（株）製）を添加しｐＨ３．５となるように調整した水性液体（対照の水性液体）を調製した。
　前述の評価対象となる水性液体に代えて、対照の水性液体を用いた以外は、同様の手順にて６０℃のオーブンに７日間保管した後、カルシウム、マグネシウム、鉄の合計溶解量（イオン濃度の合計量：合計イオン濃度：Ｃ０）を測定した。なお、６０℃・７日間保管前の混合物についても同様にカルシウム、マグネシウム、鉄の合計溶解量を測定した。得られた結果を表１に示す。

　下記式に従い、実施例１～実施例１０の溶解促進剤の溶解促進能を評価した。得られた結果を表１に示す。この溶解促進能の値が２以上であれば、溶解促進能が良好であると評価できる。

［地層環境での分散安定性評価試験１］
　［溶解促進評価試験１］と同様に、実施例１～１０の水性シリカゾル（溶解促進剤）を、シリカ濃度が１．０質量％となるように純水で希釈し、その後０．１Ｎ塩酸（関東化学（株）製）を用いてｐＨ３．５となるように調整した水性液体（評価対象の水性液体）を調製した。該水性液体８０ｇを、密閉容器（デュラン瓶ＤＷＫ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ製、商品名：ねじ口瓶丸型（デュラン））に投入し、その後玄武岩（地球化学標準物質、長崎県産火成岩、商品名ＪＢ－１ｂ）を１ｇ添加して混合物とし、該容器を密閉して、６０℃のオーブンに７日間保管した。
　その後、該混合物の該上澄み液を玄武岩が混入しないように分取し、０．１μｍフィルター（Ｐａｌｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、商品名Ａｃｒｏｄｉｓｃ　２５ｍｍ　ｗ／０．１μｍ　Ｓｕｐｏｒ　ＳＴＲＬ　５０／ｐｋ）を用いて濾過した後、濾過後の上澄み液の動的光散乱（ＤＬＳ）によるシリカ粒子の平均二次粒子径（試験後）を測定するとともに、合わせてｐＨ（試験後）を測定した。
　また、６０℃・７日間保管前（試験前）の各混合物について、同様の操作にて、動的光散乱（ＤＬＳ）によるシリカ粒子の平均二次粒子径（試験前）及びｐＨ（試験前）を測定した。

　該試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径（ＤＬＳ平均粒子径）と、該試験前の同平均二次粒子径（ＤＬＳ平均粒子径）との比　＜試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径（試験後のＤＬＳ平均粒子径）／試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径（試験前のＤＬＳ平均粒子径）＞を算出した。得られた結果を表１に示す。この平均二次粒子径の比が１～５であれば、地層環境での分散安定性が良好であると評価できる。

［固体酸性評価試験１］
　実施例１～１０の水性シリカゾル（溶解促進剤）２０ｇをシャーレに投入後、１００℃に加熱したホットプレートにて水性シリカゾルに含まれる水分を蒸発させて固形物とし、固体酸性測定サンプルを得た。２０ｍＬバイヤルに固体酸性測定サンプル０．２０ｇを投入後、事前にメチルレッド０．０５ｇに対して１００ｍＬのトルエンで希釈したメチルレッド溶液５ｍＬを投入し、固体酸性測定溶液を得た。対照例の場合は固体酸性測定サンプルを添加しない以外は同様の工程で測定溶液を得た。固体酸性測定溶液をマグネチックスターラーで撹拌しながら、塩基として１－Ａｍｉｎｏｄｅｃａｎｅ（東京化学工業（株）、純度９８質量％）を２０μＬ添加した。メチルレッドはｐＨ４．４以下では赤色、ｐＨ６．２以上では黄色を呈するが、固体酸性測定溶液の上澄みの色が黄色を呈していても、該溶液中に沈殿している固体酸性測定サンプルが赤色であれば、固体酸を有していると判断できる。
　１－Ａｍｉｎｏｄｅｃａｎｅを添加した溶液に、メタノール５ｍｌと純水５ｍｌとを添加して撹拌して５分静置した後、該サンプル（沈殿物）の色、及び溶液のｐＨを測定した。該サンプル（沈殿物）の色が赤色、又は溶液のｐＨが９．２以下であった場合に、固体酸を有していると判断した。

　表１に示すように、実施例１～１０の水性シリカゾル（溶解促進剤）は何れも、溶解促進剤不使用とした対照例１に対する合計イオン濃度の比（Ｃ１／Ｃ０）が２以上となり、溶解促進能が良好であることが確認された。特に、乳酸含有の実施例２及び３、マロン酸含有の実施例９、ＤＬ－リンゴ酸含有の実施例１０では、合計イオン濃度の比が１０以上となり、溶解促進能に優れることが確認された。
　また、実施例１～５、９、１０の水性シリカゾル（溶解促進剤）は、６０℃・７日間保管前後のＤＬＳ平均粒子径の比が１～５の範囲となった。この結果は、シリカ粒子自体の凝集はほぼ生じておらず、当該水性シリカゾル（溶解促進剤）を地下岩盤内に注入した場合においても間隙を閉塞することなく浸透可能とみられる点が確認された。
　さらに、実施例１～１０の水性シリカゾル（溶解促進剤）は何れも、固体酸性評価試験１後の溶液ｐＨが９．２以下となり、固体酸性測定サンプル（沈殿物）の色が赤となった。この結果は、当該水性シリカゾル（溶解促進剤）が固体酸性を有することが確認された。特に、固体酸性評価試験１後の溶液ｐＨが８．０以下である実施例２、３、９及び１０は強い固体酸性を有することが確認された。

Claims

塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解促進剤であって、動的光散乱法による平均二次粒子径が５～２００ｎｍであるシリカ粒子（ａ）と水性媒体（ｂ）とを含むシリカゾルを含む、溶解促進剤。
水性液体８０ｇに玄武岩（地球化学標準物質）１ｇを添加した混合物を、６０℃で７日間保管した後、該混合物の上澄み液中に含まれるＣａ、Ｍｇ及びＦｅの合計イオン濃度（Ｃ）を計測する溶解促進評価試験１において、
前記水性液体として、シリカ粒子濃度１質量％の前記溶解促進剤に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体を用いた場合の合計イオン濃度（Ｃ１）と、
前記水性液体として、純水に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体を用いた場合の合計イオン濃度（Ｃ０）との比　Ｃ１／Ｃ０が、２～１００である、
請求項１に記載の溶解促進剤。
シリカ粒子濃度１質量％の前記溶解促進剤に０．１Ｎ塩酸水溶液を添加したｐＨ３．５の水性液体８０ｇに、玄武岩（地球化学標準物質）１ｇを添加した混合物を、６０℃で７日間保管した後、該混合物の上澄み液中のシリカ粒子の動的光散乱法による平均二次粒子径を計測する地層環境での分散安定性評価試験１において、
該試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径と、該試験前の同平均二次粒子径との比　＜試験後のシリカ粒子の平均二次粒子径／試験前のシリカ粒子の平均二次粒子径＞が１～５となる、
請求項１に記載の溶解促進剤。
前記シリカ粒子はその少なくとも一部が親水性有機基を有するシラン化合物（ｃ）で被覆されてなり、該親水性有機基がエポキシ基含有有機基、アミノ基含有有機基、ヒドロキシ基含有有機基、又はカルボキシ基含有有機基である、請求項１に記載の溶解促進剤。
さらに有機酸又はその塩を含む、請求項１に記載の溶解促進剤。
前記有機酸は、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、スルホン酸、スルフィン酸、チオカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸、酪酸、フマル酸、マレイン酸、チオグリコール酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、および乳酸からなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項５に記載の溶解促進剤。
前記塩基性鉱物又はそれを含む岩石がＣａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む、請求項１に記載の溶解促進剤。
前記Ｃａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む塩基性鉱物又はそれを含む岩石が、火成岩に分類される岩石又はそれらに含まれる鉱物群である、請求項７に記載の溶解促進剤。
前記Ｃａ、Ｍｇ及びＦｅのうち少なくとも１種を含む塩基性鉱物又はそれを含む岩石が、苦鉄質岩に分類される玄武岩、斑レイ岩又はそれらに含まれる鉱物群であるか、又は超苦鉄質岩に分類されるかんらん岩、蛇紋岩、コマチアイト又はそれらに含まれる鉱物群である、請求項７に記載の溶解促進剤。
塩基性鉱物又はそれを含む岩石の溶解促進方法であって、請求項１に記載の溶解促進剤、又は前記溶解促進剤を水性媒体でシリカ粒子濃度０．００１～３０質量％に調整した希釈液を地下層に圧入する工程を含む、岩石の溶解促進方法。