（MENAFN- The Conversation） より多くの、新しく、よりクリーンなエネルギー源を求める中で、未開拓の資源として注目されているのが天然水素です。工業的な方法で生成される水素とは異なり、天然水素は地殻内で自然に起こる地質反応によって形成されるため、製造コストはかからず（採取には一定のコストがかかるものの）、二酸化炭素やその他の人為的な汚染物質を排出しません。現在、水素は主に石油精製、肥料用のアンモニア生産、メタノールの製造に使われており、メタノールは燃料やプラスチックの原料としても利用されています。新たな技術の進展により、自動車、航空機、船舶、工場の燃料として水素の利用が現実味を帯びてきています。世界の水素需要は2022年の約9000万トンから、2050年までに5億トンを超えると予測されています。その一部は自然由来の可能性もあります。水素の各供給源を説明するために、エネルギー研究者やエネルギー業界全体はさまざまな色分けを用いています。一般的に、「グレー」および「ブルー」水素は化石燃料の燃焼によって生成され、「ブルー」水素はその過程で排出される二酸化炭素を回収する技術を取り入れています。「グリーン」水素は再生可能エネルギーを用いた電気分解によって水を水素と酸素に分解して作られます。「ホワイト」または「ゴールド」水素は地下で自然に存在し、最小限の処理で直接採取可能です。天然水素の形成過程天然水素は複数の地質過程から生じます。最もよく研究されているのは蛇紋岩化（セルペンティニゼーション）で、水が鉄分豊富な岩石（超塩岩）と反応し、水素ガスを放出します。蛇紋岩化は世界中のさまざまな場所で起こっており、北米の中部裂谷（Midcontinent Rift）などもその一例です。これはミネソタ州からスーペリア湖周辺を経てカンザス州に至る、主に火成岩と堆積岩が混在する地帯です。もう一つの過程は熱成水素形成（サーモジェニック水素形成）で、これは有機物が高温（約250〜500℃）で分解される深い堆積盆地で起こります。この反応ではメタンや窒素などの他のガスも同時に生成されることがあります。これらの過程は何百万年もかかるため、天然水素の利用には、電気分解のような人為的な方法に比べてはるかに少ないエネルギーで済みます。電気分解は1キログラムの水素を生成するのに約50キロワット時の電力を必要とし、これは平均的な家庭の1〜2日の電力消費に相当します。一方、天然水素はすでに存在しており、収集するだけで済みます。科学と探査の現状研究者や探査企業は、油・ガスの探査で用いられる手法に似た方法を開発し、潜在的な水素の蓄積場所を探しています。調査対象は主に三つの地質構造です。・集中した漏出点：亀裂や断層を通じて自然に水素が漏れ出す場所。表面に達しやすく、拡散も早いため、大規模な捕集は難しい。・炭層：水素が炭層に結合している場所。高い密度の可能性はあるが、採取には困難が伴う。水素を炭から分離し、狭い岩層を通じて抽出地点へ流す必要がある。・貯留層・トラップ・シールシステム：地下の天然ガスを閉じ込める岩盤と類似した構造で、商業的生産に最も有望とされる。大量の水素を集中させることができるが、実際の存在量や採取の容易さについては未確定な部分も多い。巨大な埋蔵量 – どこかに存在米国地質調査所（USGS）は、世界中に5兆トン以上の地質学的水素が地下に存在すると推定しています。ただし、そのうち実際に回収可能な量はごく一部と見られ、技術的・経済的に合理的なコストで採取できるのはごく一部です。それでも、総量の2％でも、地球上の既知の天然ガス埋蔵量を上回り、今後200年間の需要を満たすのに十分な量となります。これらの埋蔵量は何十億年もかけて蓄積されてきました。地球は毎年、約1500万〜3100万トンの天然水素を自然に生成していますが、これは2050年までに必要とされる量の1％未満です。ただし、そのうち効率的に回収できるのはごく一部に過ぎません。したがって、地質学的水素は、非常に大きな、しかし最終的には有限の低炭素エネルギー源とみなすのが妥当です。これは他のエネルギー源や水素生産方法を完全に置き換えるものではなく、補完的な役割を果たすと考えられます。世界のホットスポット現在、商業的に天然水素を生産しているのは、マリのブレケブグ村の一つだけです。年間数十トンの水素を供給し、村の電力を支えています。しかし、天然水素の探査を行う企業は2020年の約10社から2023年末には約40社に増加しています（Rystad Energyや関連政府・研究機関の報告による）。そのほかの探査は、アメリカ、オーストラリア、カナダ、ヨーロッパの複数国で集中しています。アメリカでは、カンザス州のHyTerraのネマハ・プロジェクトで、地下の水素濃度が90％超、ヘリウム3％の高濃度を確認しています。水素濃度が高いほど、回収の効率とコスト効果が高まります。HyTerraは中西部やロッキー山脈地域でも探査を進めています。技術的課題地質学的水素を商業エネルギー源に変えるには、多くの科学的・技術的課題があります。水素は分子が小さく、岩石中の他の元素と反応しやすいため、地下の水素を検出・測定するのは難しいです。また、低濃度の水素と大量の他のガスが混ざっている場合、その分離と精製には高コストがかかり、場合によっては採算が合わなくなることもあります。経済性と効率性天然水素の経済的魅力は、そのシンプルさにあります。地質過程がすでに生成作業を行っているため、従来の水素製造技術に比べて、採取コストは約10分の1、あるいはそれ以下になる可能性もあります。ただし、これは現時点での少量の水素の推定値に基づいており、将来的に大規模に生産できるかどうかは不明です。商業的需要を満たすには、大規模で高品質な蓄積場所の発見が必要です。ある主要な研究グループは、「これは金鉱掘りのブームではない」と述べています。これは、時間をかけて、豊富で炭素フリーの持続可能なエネルギー源につながる可能性のある科学的証拠を慎重に探す取り組みです。
地中深くに潜む自然水素が、どのように新たなエネルギー源として役立つことができるのか
（MENAFN- The Conversation） より多くの、新しく、よりクリーンなエネルギー源を求める中で、未開拓の資源として注目されているのが天然水素です。
工業的な方法で生成される水素とは異なり、天然水素は地殻内で自然に起こる地質反応によって形成されるため、製造コストはかからず（採取には一定のコストがかかるものの）、二酸化炭素やその他の人為的な汚染物質を排出しません。
現在、水素は主に石油精製、肥料用のアンモニア生産、メタノールの製造に使われており、メタノールは燃料やプラスチックの原料としても利用されています。新たな技術の進展により、自動車、航空機、船舶、工場の燃料として水素の利用が現実味を帯びてきています。世界の水素需要は2022年の約9000万トンから、2050年までに5億トンを超えると予測されています。その一部は自然由来の可能性もあります。
水素の各供給源を説明するために、エネルギー研究者やエネルギー業界全体はさまざまな色分けを用いています。一般的に、「グレー」および「ブルー」水素は化石燃料の燃焼によって生成され、「ブルー」水素はその過程で排出される二酸化炭素を回収する技術を取り入れています。「グリーン」水素は再生可能エネルギーを用いた電気分解によって水を水素と酸素に分解して作られます。「ホワイト」または「ゴールド」水素は地下で自然に存在し、最小限の処理で直接採取可能です。
天然水素の形成過程
天然水素は複数の地質過程から生じます。最もよく研究されているのは蛇紋岩化（セルペンティニゼーション）で、水が鉄分豊富な岩石（超塩岩）と反応し、水素ガスを放出します。
蛇紋岩化は世界中のさまざまな場所で起こっており、北米の中部裂谷（Midcontinent Rift）などもその一例です。これはミネソタ州からスーペリア湖周辺を経てカンザス州に至る、主に火成岩と堆積岩が混在する地帯です。
もう一つの過程は熱成水素形成（サーモジェニック水素形成）で、これは有機物が高温（約250〜500℃）で分解される深い堆積盆地で起こります。この反応ではメタンや窒素などの他のガスも同時に生成されることがあります。
これらの過程は何百万年もかかるため、天然水素の利用には、電気分解のような人為的な方法に比べてはるかに少ないエネルギーで済みます。電気分解は1キログラムの水素を生成するのに約50キロワット時の電力を必要とし、これは平均的な家庭の1〜2日の電力消費に相当します。一方、天然水素はすでに存在しており、収集するだけで済みます。
科学と探査の現状
研究者や探査企業は、油・ガスの探査で用いられる手法に似た方法を開発し、潜在的な水素の蓄積場所を探しています。調査対象は主に三つの地質構造です。
・集中した漏出点：亀裂や断層を通じて自然に水素が漏れ出す場所。表面に達しやすく、拡散も早いため、大規模な捕集は難しい。
・炭層：水素が炭層に結合している場所。高い密度の可能性はあるが、採取には困難が伴う。水素を炭から分離し、狭い岩層を通じて抽出地点へ流す必要がある。
・貯留層・トラップ・シールシステム：地下の天然ガスを閉じ込める岩盤と類似した構造で、商業的生産に最も有望とされる。大量の水素を集中させることができるが、実際の存在量や採取の容易さについては未確定な部分も多い。
巨大な埋蔵量 – どこかに存在
米国地質調査所（USGS）は、世界中に5兆トン以上の地質学的水素が地下に存在すると推定しています。ただし、そのうち実際に回収可能な量はごく一部と見られ、技術的・経済的に合理的なコストで採取できるのはごく一部です。
それでも、総量の2％でも、地球上の既知の天然ガス埋蔵量を上回り、今後200年間の需要を満たすのに十分な量となります。
これらの埋蔵量は何十億年もかけて蓄積されてきました。地球は毎年、約1500万〜3100万トンの天然水素を自然に生成していますが、これは2050年までに必要とされる量の1％未満です。ただし、そのうち効率的に回収できるのはごく一部に過ぎません。
したがって、地質学的水素は、非常に大きな、しかし最終的には有限の低炭素エネルギー源とみなすのが妥当です。これは他のエネルギー源や水素生産方法を完全に置き換えるものではなく、補完的な役割を果たすと考えられます。
世界のホットスポット
現在、商業的に天然水素を生産しているのは、マリのブレケブグ村の一つだけです。年間数十トンの水素を供給し、村の電力を支えています。
しかし、天然水素の探査を行う企業は2020年の約10社から2023年末には約40社に増加しています（Rystad Energyや関連政府・研究機関の報告による）。
そのほかの探査は、アメリカ、オーストラリア、カナダ、ヨーロッパの複数国で集中しています。
アメリカでは、カンザス州のHyTerraのネマハ・プロジェクトで、地下の水素濃度が90％超、ヘリウム3％の高濃度を確認しています。水素濃度が高いほど、回収の効率とコスト効果が高まります。HyTerraは中西部やロッキー山脈地域でも探査を進めています。
技術的課題
地質学的水素を商業エネルギー源に変えるには、多くの科学的・技術的課題があります。水素は分子が小さく、岩石中の他の元素と反応しやすいため、地下の水素を検出・測定するのは難しいです。
また、低濃度の水素と大量の他のガスが混ざっている場合、その分離と精製には高コストがかかり、場合によっては採算が合わなくなることもあります。
経済性と効率性
天然水素の経済的魅力は、そのシンプルさにあります。地質過程がすでに生成作業を行っているため、従来の水素製造技術に比べて、採取コストは約10分の1、あるいはそれ以下になる可能性もあります。
ただし、これは現時点での少量の水素の推定値に基づいており、将来的に大規模に生産できるかどうかは不明です。商業的需要を満たすには、大規模で高品質な蓄積場所の発見が必要です。
ある主要な研究グループは、「これは金鉱掘りのブームではない」と述べています。これは、時間をかけて、豊富で炭素フリーの持続可能なエネルギー源につながる可能性のある科学的証拠を慎重に探す取り組みです。