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，2024年度は第三期の中間年になる。2019年に開始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）の適用性の検討は，UBE三菱セメント(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するとともに，アクリル製の密閉容器（リアクター）を用いた室内試験を開始した。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，2021年度はH30-4孔に大気中の二酸化炭素（14Cに富む）を炭素源とする二酸化炭素溶液を注入したところ，地下水試料水中のメタンの14C濃度が速やかに上昇したことから，注入された二酸化炭素を炭素源とするバイオメタンが生成された可能性を示した。本試験の再現性を確認することを目的とし，2023年度はH30-6孔に大気中の二酸化炭素を炭素源とする二酸化炭素溶液を注入した。メタン14C濃度の測定結果は，注入後に地下水試料水中のメタン14C濃度が速やかに上昇したことを改めて示した。一方で，地下水試料水中のメタン14C濃度は試験後半にも突発的に高くなる場合が認められた。これは比較的浅部の地下水が採水時に混入した可能性も示す。一方で，冬期間における凍上現象が認められたことから，より正確な地下水位を測定するために，H30-4およびH30-6孔周辺に断熱材を敷設し，年間を通し凍上の影響を受けない地下水位測定を可能とした。
　現場試験における不確実性を除去して二酸化炭素のバイオメタン化を検証するため，リアクターを用いた室内試験を開始した。本リアクターは，小石現場（H30-6孔）の地下水を直接導入できるよう各種バルブ類を設置した。試験はリアクター内の褐炭の有無により大別し，褐炭中の微生物の有無，導入する地下水中の微生物の有無，添加する二酸化炭素の同位体比の違い，重水（D2O）添加の有無，に応じて合計13の条件を設定した。褐炭は北海道大学天塩研究林（林番209）の河床露頭からハンマー等により採取した。地下水の滅菌はフィルターによる微生物の除去，褐炭の滅菌はガンマ線滅菌により実施した。地下水や褐炭導入後のリアクターは，小石現場の地下水温度（8℃）に設定した恒温槽に静置した。その後定期的にリアクター内部の溶液を少量採取して溶存ガスの同位体などを分析した。地下水および褐炭中の微生物の存在する試験系「褐炭＋地下水」では，13CO2やD2O添加系でメタンの炭素および水素同位体比の上昇が認められたことから，添加された二酸化炭素のバイオメタン化を示した。これらバイオメタンの生成速度は，同位体マスバランスから10-7〜10-6 mol L-1 day-1と見積もられた。「地下水＋滅菌褐炭」および「滅菌地下水＋褐炭」の試験系も添加された二酸化炭素のバイオメタン化が認められた。
　道北のヨウ素に関する研究では，幌延町浜里地区で掘削されたDD–1孔から採取されたボーリングコアのヨウ素の分布と化学形態に着目した。DD-1孔では勇知層と更別層に区分され，地下水のヨウ素濃度は更別層から勇知層にかけて高くなる傾向が見られた。コアから採取した試料の全岩分析および逐次抽出分析の結果は，全岩ヨウ素濃度は地下水のヨウ素濃度と比例し，主に酸化物態および有機物態に抽出された。
　天北炭田・猿払小石露天孔地下水中の微生物群集構造解析では，水素・ギ酸を使うメタン生成アーキアが存在することがすでに判明しており，同地下水および褐炭試料を用いた培養試験を行った。その結果，水素/二酸化炭素およびギ酸を添加した培養系でメタンが発生すること，培養温度により活躍するメタン生成アーキアが異なる可能性があることがわかった。この培養実験は今後も継続する。メタン生成促進に関わる真核生物の探索では，猿払小石露天孔地下水試料から，真核生物が存在する可能性があることがわかった。新規微生物およびシーズ探索については，新種提案を検討している新規の細菌Gaoshiqia hydrogeniformans Z1-71株に対して，全ゲノムシーケンスで得られたデータを使い，二次代謝産物生成および糖代謝に関わる遺伝子の探索を行った。その結果，同じバクテロイデス門中のProlixibacteraceae科の中で比較した場合，糖代謝に関わる遺伝子の数が多いという特徴があった。二酸化炭素固定細菌Thiomicrospira sp. V2501株に対しても全ゲノム解析を行った。
　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，原位置試験はUBE三菱セメント(株)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。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。