日本大百科全書(ニッポニカ) 「天然ガス」の意味・わかりやすい解説
天然ガス
てんねんがす
natural gas
天然に産出するガスのうち、地下に存在する火山ガス、温泉ガスなどの無機（不燃性）ガスを除き、地表条件下で気体となるメタンを主成分としたもの、およびエタン、プロパンなどの可燃性のガスを総称して天然ガスとよぶ。不純物として炭酸ガス、窒素、ヘリウム、硫化水素などが含まれる。
［真田雄三］
種類
天然ガスは、その産出状況から油田ガス、ガス田ガス（構造性ガス、水溶性ガス）に分類される在来型天然ガスのほか、20世紀後半に入って非在来型天然ガスが注目されるようになった。
在来型の油田ガスは、石油鉱床の油層上部にガス層として、または油層中に溶解して存在しており、石油とともに採取される。構造性ガスの成因は石油と同じであるが、石油が共存していない鉱床から採取される。世界の天然ガス資源のほとんどは構造性ガス、油田ガスで占められている。
水溶性ガスは、地下水に溶解して存在するガスで、その成因は石油のそれとは異なっている。一般に規模は小さいが日本（新潟・千葉県など）、イタリアで採取されている。採取時に地下水をくみ上げなければならず、地盤沈下の原因となるので開発は制限されている。
非在来型天然ガスとして炭層ガス（コール・ベッド・メタンcoalbed methane＝CBM）、タイトフォーメーションガス（シェールガス）、メタンハイドレートmethane hydrate、深層天然ガスがある。
在来型のガスは砂岩層に含まれているが、タイトフォーメーションガスは緻密(ちみつ)な泥岩層（シェール）中に存在しており、以前は採集することが困難であったが、掘削技術の進歩によって有望な資源として評価されるようになった。
メタンハイドレートは、メタンの分子が水の籠(かご)型分子に包み込まれた形で低温・高圧のもと固体で海域、湖沼域、永久凍土域に存在し、次世代天然ガスとして注目されているが、採掘技術はまだ確立されていない。
CBMは、石炭層に共存するガス（炭鉱ガス）でメタンが主成分である。地下の石炭層に向けて坑井(こうせい)を掘り地下水をくみ上げることによって高圧で閉じ込められていたCBMが遊離してくるのでこれを採集する。石炭の採掘に伴って先進ボーリングにより炭層中のガスを抜くが、そのときに普通40～50％のCBMが副生する。
［真田雄三］
埋蔵量と生産量
天然ガスの埋蔵量は、2010年時点で187兆立方メートルと見積もられている。総生産量は約3兆1690億立方メートルであった。可採年数は58.6年で石油より大きい（可採年数とは、ある年の確認埋蔵量をその年の生産量で割った値）。
日本の天然ガス埋蔵量、生産量は世界的にみてもきわめて小さく、埋蔵量は約4000億立方メートルと見積もられているが、生産量は34億立方メートルとごくわずかであり、石油と同様にほとんど輸入に頼っている。
タイトフォーメーションガスの可採埋蔵量はアメリカで5.7～15.6兆立方メートルである。実際に生産されているシェールガスの確認埋蔵量は1兆7200億立方メートル（2009）と報告され生産量も増えているが、採掘の際、水や化学物質を地下に圧入するため環境汚染がおこるなど技術的に多くの問題点が残されている。
メタンハイドレートの推定原始資源量は317兆立方メートル、日本近海にも7.35兆立方メートルあると見積もられている（2010）。
CBMの資源量はほぼ石炭資源量に匹敵すると考えられるが詳細な調査は行われていない。もっとも調査の進んだアメリカの例ではCBM資源量は11兆立方メートル（1987）と報告されている。
［真田雄三］
組成
天然ガス中の炭化水素の大部分はメタンであり、そのほかエタン、プロパンなどが含まれている。地上に出てから凝縮液化する成分（プロパン以上の重質の炭化水素）を含むものを湿性天然ガス、これらを経済的に回収できるほど含まないものを乾性天然ガスという。湿性天然ガスから凝集分離した液体は天然ガス液（略称NGL）あるいはコンデンセートcondensateといい、そのなかのプロパン、ブタンは液化石油ガス（LPG）として、また、ブタン、ペンタン、ヘキサンを主成分とする炭化水素混合物は天然ガソリンとしてそれぞれ利用される。
不純物は産地により大きく異なる。二酸化炭素、窒素は発熱量を低下させる以外の害はないが、水蒸気は凝縮し、また炭化水素水和物は固体となるのでパイプラインを詰まらせる。硫化水素その他の硫黄(いおう)化合物は悪臭をもち、器材の腐食原因となるので除去しなければならない。除去法として固体吸着法、液体吸収法および冷却法がある。
［真田雄三］
用途
天然ガスの用途は、燃料と、化学工業の原料とに大別される。20世紀なかばころから天然ガスを燃料として利用することが急速に広まってきた。精製した天然ガスは、発熱量が高い（メタンの高発熱量は1立方メートル当り9536キロカロリー）、硫黄分をほとんど含まない、無毒で爆発範囲が狭く、ガス比重（空気基準で0.56～0.95）が小さく拡散しやすいため危険性が少ない、などの特徴があり、都市ガス用に最適である。アメリカの都市ガスはほとんど天然ガスに依存しており、西ヨーロッパや日本でも広く用いられつつある。ガソリンに代替して天然ガス自動車も運行されている。
工業用燃料としては、石炭、重油と比較しての経済性が重要であるが、硫黄分を含まず、燃焼時に発生する窒素酸化物が比較的少ないため、大気汚染防止対策上有利であり、とくに石炭、石油に比べて二酸化炭素の排出量が単位熱量当りもっとも少ないので発電用燃料としての価値が高い。天然ガスの欠点は、輸送費が比較的高いことで、同じ熱量の石油と比べてパイプラインは約4倍大きくなくてはならず、また液化天然ガス（LNG）タンカーは原油タンカーのおよそ2倍の大きさであるうえに、液化、貯蔵、気化設備の建設費も大きい。したがって産地と消費地が離れているほど経済性が悪くなる。
天然ガスは化学工業における重要な原料である。もっとも広く行われているのは水蒸気改質法による合成ガス（一酸化炭素1容と水素2容との混合物）の製造である。合成ガスはメタノール（メチルアルコール）、アンモニア合成に大量に向けられている。将来の水素エネルギー（水素燃料自動車、水素燃料電池など）社会が実現するためには、水素製造コストの低い天然ガスが主要出発原料の一つとなる。このほかメタンを原料とする製品には、青酸、アセチレン、カーボンブラック、クロロホルムなどがある。
アメリカでは、天然ガスから分離されるエタン、プロパンを熱分解し、基礎石油化学原料であるエチレン、プロピレンを製造している。
大消費地から遠く離れた生産地で天然ガスからメタノールを合成すれば、普通の石油タンカーで輸送できるので、輸送距離が1万キロメートル程度を境にして、それより長い場合には、発熱量は低いがメタノール燃料として輸送しても有利であるといわれ、研究開発が進められている。発熱量基準で輸送量が等しい場合、メタノールは液化天然ガスよりも原料天然ガスを40～50％多く必要とする。天然ガスをいったんメタノールに転換したのち、1970年代前半にモービル社が開発したゼオライト（ZSM-5）触媒を用いてガソリンへ転換する方法がニュージーランドで実証された。消費地が遠い場所で生産される天然ガスの利用の鍵(かぎ)の一つは、水資源が容易に入手できるかどうかである。水がなければ合成ガスやメタノールの製造ができないからである。
［真田雄三］
合成天然ガス
世界的にみて天然ガスは将来の期待が大きいエネルギー源であるが、石炭、オイルシェール、ビチューメン、バイオマスなどを原料としても合成天然ガスsynthetic natural gas（SNG）を製造することができる。合成天然ガスは、ナフサあるいは原油を原料とする装置がすでに設計、建設されているが、資源の豊富な石炭を原料とする方法が研究開発中である。固体である石炭をいったんガス化し、さらに水蒸気変成、メタン化によって粗ガスをメタンと二酸化炭素とに変換し、最後に二酸化炭素を除去する方法である。
［真田雄三］
『石油学会編『新石油事典』（1982・朝倉書店）』▽『日本エネルギー学会天然ガス部会編『よくわかる天然ガス』（1999・日本エネルギー学会）』▽『石油学会編『石油辞典』第2版（2005・丸善）』▽『資源問題研究会著『一目でわかる！最新世界資源マップ――エネルギー、レアメタル、食糧の今が見える！』（2011・ダイヤモンド社）』