科学者やスタートアップ企業は、天然に存在する水素が次の地質学的大発見となり、クリーンエネルギー転換を支える大量の水素をもたらす可能性があると考えている。米国、カナダ、オーストラリアの研究者たちは、いわゆる地質水素(ホワイト水素)の潜在的な供給源をマッピング・発見しており、これは再生可能電力による電気分解で製造される(いわゆるグリーン水素の製造方法)のではなく、採掘によって得られるものである。

ホワイト水素への関心は、潜在的なコスト優位性にも一部起因している。再生可能電力による電気分解を必要としないため、商業的に回収可能な鉱床が発見されれば、グリーン水素より安価に生産できる可能性があると支援者らは期待している。この概念は、1980年代から水素を含むガスを産出していたマリの井戸が天然水素の供給源として公に特定され、学術界以外でも探索が活発化したことで、広く注目を集めるようになった。

ここ数か月のいくつかの重大な発見により、地下の岩石から採掘される天然水素が、依然として高コストなグリーン水素の代替となりうるという期待が高まっている。グリーン水素は近年、宣伝ほどの成果を上げられず、高コストと引き取り契約確保の難航を背景に、計画済みプロジェクトと実際に開始されたプロジェクトの間に大きな格差が生じている。

グリーン水素への熱意がやや薄れる中、研究者や鉱山企業は水素生産の別の道として、地下の岩石から天然水素を抽出する取り組みを進めている。

ピルバラでのオーストラリアの突破口

新産業の種となりうる最も最近の成果はオーストラリアで発表された。科学者らが、西オーストラリア州ピルバラ地域の鉄鉱床に巨大な水素供給源の可能性を特定したのである。

研究は、エディス・カワン大学(ECU)工学部の研究者らによりInternational Journal of Hydrogen Energy誌に発表されたもので、鉄鉱床に含まれる鉱物である磁鉄鉱に焦点を当てた。

研究者らは、磁鉄鉱のサンプルを200°Cの水に高温高圧条件下で60日間さらす実験を行い、地表深部の環境を再現した。その結果、縞状鉄層に溶液を注入することで水素生成を促進する方法を発見したとされ、この天然資源を活用する可能性が大幅に高まった。

チームによれば、この研究は、天然水素が地下でどのように生成されるか、また生産を維持するために必要な条件について、これまでで最も明確な知見の一つを提供しているという。

「西オーストラリアには世界最大級の縞状鉄層があります。この資源を大規模に活用できれば、われわれのエネルギーの未来を一変させる可能性があります」と、主著者のKaveh Moghanirahimi氏は述べた。

この実験は、研究室での研究と実際の水素探査の間のギャップを埋められるかもしれないと、ECU工学部のStefan Iglauer教授は述べた。

「われわれの研究成果は、水素の生成が存在する磁鉄鉱の量だけでなく、水が裂け目、孔隙、透水性の経路を通じて新鮮な鉱物表面にどれだけ容易にアクセスできるかにも依存することを示しています」とIglauer教授はコメントした。

カナダ楯状地での水素蓄積

このオーストラリアの研究に先立ち、トロント大学とオタワ大学のカナダの地球化学者らは今年初め、地球上で最も古い岩石の一部があるカナダ楯状地内で水素ガスが着実に蓄積しつつあることを発見した。彼らは天然水素の濃度をマッピングし、単一地点での長期にわたる蓄積を追跡して、水素探査の可能性を評価できるようにした。

「この研究のデータは、足元の岩石から生み出される費用対効果の高い国産エネルギー源にアクセスする、重要な未開拓の機会があることを示唆しています」と、研究の主著者であるトロント大学文理学部地球科学学科のUniversity ProfessorであるBarbara Sherwood Lollar氏は述べた。

「天然水素は、時間をかけて岩石とその中の地下水との地下化学反応によって生成されます」とSherwood Lollar氏は述べた。「カナダは、とりわけカナダ楯状地を含む広大な領土に、この天然水素を生み出す適切な岩石と鉱物が存在することに恵まれています」

カナダでは、地場企業のMax Power Miningがすでにホワイト水素の探索を進めており、サスカチュワン州南部のLawson Complexで地下2,278メートル(7,473フィート)まで達する3本目の検証井の掘削を開始した。

米国での探索と初の全国マッピング

米国でも探索が始まっている。例えば、オーストラリア上場のHyTerraは、カンザス州のNemahaプロジェクトでホワイト水素の生産試験を、ネブラスカ州のGenevaプロジェクトで坑井試験を実施している。

「商業的な地質水素プロジェクトを確立することが、引き続きわれわれの明確な焦点です」と、HyTerraのRiley Kemp CEOは先月、NemahaのMcCoy-1井での生産試験結果についてコメントした。

昨年、米国地質調査所(USGS)は、米国内の天然地質水素資源の有望地点を示した初の地図を公表した。この地図は、地質水素の集積を保持しうる関心地域を明らかにした。対象には、カンザス州、アイオワ州、ミネソタ州、ミシガン州を含む大陸中部地域、アリゾナ州、コロラド州、ニューメキシコ州、ユタ州のフォー・コーナーズ地域、カリフォルニア海岸、そして東海岸沿いの地域が含まれる。

現時点で、この新興業界は依然として探索・検証の段階にあり、最大の未解決の課題は、サスカチュワン、カンザス、ネブラスカのこれらの井戸が、持続的かつ商業的に実行可能な水素の流れを示せるかどうかである。

Tsvetana ParaskovaによるOilprice.com発