幌延地圏環境研究所は，2012年度からの9年間で第二期長期計画を策定し，地下微生物を活用した地層内メタン生成に関する研究を推進してきた。2021年度からは第三期長期計画期間に入り，2021年度は初年度になる。2019〜2020年度は，本研究所が提案したバイオメタン生産法SCG法（Subsurface Cultivation and Gasification; バイオメタン鉱床造成/生産法）の適用性を検討して，三菱マテリアル(株)との共同研究により，同社の天北炭鉱小石露天坑においてSCG法の原位置試験を実施し，今年度もそれを継続した。原位置試験は，地下微生物環境研究グループ・地下水環境研究グループ・堆積岩特性研究グループの全員の共同体制で実施したことから，本報告書では，現在までに得られた成果をまとめた。

原位置試験は，天北炭鉱小石露天坑の褐炭層を対象として2019年7月に開始し，冬季無人計測の後，2020年にH30-6孔を注入孔として海洋深層水と過酸化水素水の注入試験をそれぞれ実施した。2021年度は同孔にギ酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの溶液を注入し，その後の孔内水中の生成物である酢酸，生成メタン量を計測した。ギ酸の濃度減少および酢酸の濃度上昇を観測するとともに，メタン生成アーキアの相対存在頻度の増加が確認された。メタン生成量は直接計測できなかったが，炭素同位体比の変化を踏まえるとメタン生成が示唆された。
H30-5孔を活用し，滅菌褐炭を固相として用いた原位置培養試験を行った。2020年度に行った原位置培養試験(H30-4孔および-6孔)の試料と比較し，微生物量が多いことがわかり，今後の原位置培養試験や，原位置培養試験に供した褐炭試料を用いた培養試験を行うことが有効であることがわかった。室内培養試験においても原位置試験同様にギ酸から酢酸への変換が観察され，現場試験で得られた結果を室内試験でも再現できることがわかった。
幌延深地層研究センターより採取した地下水試料より単離した微生物「Z1-No.71株」について，初の試みとしてメタボローム解析を適用し，発酵産物および代謝産物の分析を試みた。その結果，20種類のアミノ酸のうちシステインを利用すること，ビタミン類としてチアミン要求性があることがわかり，本微生物株が幌延地下環境において硫黄循環に関わる可能性が示唆された。
釧路コールマインでは，春採層（堆積岩・石炭）およびその下位の汐見層（堆積岩）の開放的および閉鎖的細孔中のδ13C(CH4)を測定した。汐見層の閉鎖的細孔中のδ13C(CH4)（−54.6‰〜−39.9‰）は比較的高く，開放的細孔中のδ13C(CH4)（−80.9‰〜−71.9‰）との差も大きいことから，汐見層の閉鎖的細孔中に熱分解起源メタンが包蔵されていると推測できた。また，二酸化炭素の鉱物化プロセスを明らかにするために，釧路コールマインの坑内排水の沿岸部における流下過程で生成・堆積したトラバーチン（炭酸塩鉱物）の研究も開始した。
道北地域の地下水に高濃度に存在するヨウ素（I）の濃集機構を明らかにするために，猿払地区の地層中および地下水中のIおよび臭素（Br）濃度を分析した。その結果，地下水および地層中のIは，水–岩石間の吸着平衡により支配されていると推察された。また，溶存する有機物由来のI/Br比からIは増幌層中の有機物を起源としていることが示唆された。
30-6孔や30-4孔に溶液を注入したときの水位変化から透水係数を評価した。その結果，30-6孔周辺の透水係数は1.61×10-6 m/s，30-4孔周辺の透水係数は7.58×10-7 m/sと試算された。
油圧サーボ式高性能岩石試験装置MTS810は導入から18年を過ぎ，制御装置の経年劣化が著しく，正常な運用が困難となった。このため制御装置を更新し，正常に試験が実行できる状態にした。また，北大研究林の宗谷夾炭層の露頭褐炭をブロックで採取し，それを整形する手法を確立し，整形を進めた。
また，マイクロバブルによる褐炭の低分子有機酸への分解を検証する室内試験を開始し，マイクロバブル発生水に浸漬すると，ギ酸，酢酸などの濃度が増加することが確認された。

上記研究の推進において，日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターには地下施設からの試料提供とともに各般に亘り便宜をお図り頂いたことに対して謝意を表する。また，上述したように原位置試験は三菱マテリアル株式会社との共同研究として実施しており，同社関係各位に謝意を表する。さらに，試料採取・分析では，釧路コールマイン株式会社のご協力を得たことを記し，関係各位に謝意を表する。最後に，幌延町をはじめとする関係各位のご支援が研究推進の大きな活力となったことを記し，感謝の意を表する。