地球が作る「白い水素」が変える未来のエネルギー地図

地下で自然に生成される「白い水素」が新たなエネルギー源として注目。コスト10分の1の可能性と、日本のエネルギー戦略への影響を探る。

地球の地下で、何億年もかけて自然に作られている「白い水素」が、世界のエネルギー地図を塗り替える可能性を秘めている。従来の工業的な水素製造と違い、この天然水素は地質反応によって生成されるため、製造コストがゼロ—抽出にはコストがかかるものの、二酸化炭素やその他の汚染物質を排出することはない。

地球が無償で作る水素

現在、水素は主に石油精製、肥料用アンモニア製造、プラスチック原料となるメタノール製造に使用されている。しかし新技術により、自動車、航空機、船舶、工場の燃料としても利用可能になりつつある。世界の水素需要は、2022年の約9000万メートルトンから2050年には5億メートルトン以上へと急拡大すると予測されている。

エネルギー業界では水素を色で分類している。「グレー」と「ブルー」は化石燃料を燃やして製造し、ブルーは製造過程で発生する二酸化炭素を回収する技術を組み込んでいる。「グリーン」は再生可能エネルギーを使った電気分解で水を分解して作る。そして「ホワイト」または「ゴールド」水素が、地下で自然に発生し直接抽出できるものだ。

天然水素は主に「蛇紋岩化」という地質プロセスで生成される。これは水が鉄を豊富に含む超塩基性岩と反応して水素ガスを放出する現象で、海洋の海嶺や北米のミッドコンチネント・リフトのような大陸地層で起こっている。

技術的な挑戦と経済性

天然水素の探査は石油・ガス探査と似た手法で行われているが、水素分子の小ささと岩石中の他の元素との反応性により、地下での検出と測定は困難を極める。現在、研究者たちは3つのタイプの地質構造に注目している。

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最も有望とされるのは「貯留層-トラップ-シールシステム」で、天然ガスを地下に閉じ込める岩石構造と類似している。これらは大量の水素を明確に定義された掘削可能な構造に集中させることができるが、実際にどれだけの水素が含まれ、どの程度抽出しやすいかの詳細データはまだ不足している。

米国地質調査所の推定では、世界の地下には5兆メートルトン以上の地質水素が存在する可能性がある。技術的・経済的に回収可能な量はその一部に過ぎないが、仮に2%が回収できれば、地球上のすべての天然ガス埋蔵量を上回り、今後200年間の予想需要を満たすことができる。

世界の探査競争

現在、商業的に天然水素を生産しているのはマリのブーラケブーグー村の1か所のみで、年間数十トンを村の電力供給に使用している。しかし探査企業数は急増し、ライスタッド・エナジーによると2020年の約10社から2023年末には約40社へと拡大した。

米国ではハイテラ社のネマハ・プロジェクトがカンザス州で地下水素濃度90%以上、ヘリウム3%を確認している。水素濃度が高いほど、回収の効率性とコスト効率が向上する。

日本への示唆

天然水素の経済的魅力は、その製造の簡素さにある。地質プロセスがすでに製造作業を完了しているため、初期推定では抽出コストは従来の水素製造技術の10分の1、場合によってはそれ以下になる可能性がある。

日本は現在、水素社会の実現に向けて積極的な投資を行っているが、その多くは輸入に依存する構造となっている。天然水素の実用化が進めば、エネルギー安全保障の観点から新たな選択肢となる可能性がある。また、トヨタや川崎重工業などの日本企業が持つ水素技術と組み合わせることで、新たなビジネス機会も生まれるかもしれない。