地球からの水素：足元に眠るクリーンな燃料を探し求める競争。

偶発的な爆発から地層熱まで。

水素は宇宙で最も豊富な元素であり、地球内部で鉄分を多く含む鉱物が水と反応する際に自然に生成される。この地球化学的プロセスは蛇紋岩化作用と呼ばれる。

数十年にわたり、ほとんどの地質学者は、たとえこのようにして水素が生成されたとしても、その微小な分子は岩の亀裂を通してすぐに逃げてしまうため、採掘可能な埋蔵量として蓄積することは不可能だと考えていた。

その認識が変わり始めたのは1987年のことだった。マリで井戸掘り作業員が天然水素ガスの層に遭遇し、近くに立っていた人の口からタバコを吹き飛ばすほどの爆発が起きたのだ。この偶然の発見は後に、村全体の電力供給源として活用されることになった。

そこから徐々に状況が明らかになってきた。2020年代初頭には、地下の地質学的水素埋蔵量が世界のエネルギー需要を数百年にわたって満たすことができると推定する研究結果が科学者たちによって発表され始めた。

カナダにあるVema Hydrogen社が運営する水素探査掘削現場。写真：Vema Hydrogen社。

2025年1月、米国地質調査所（USGS）は、米国本土全域を網羅する初の地質学的水素探査マップを発表した。これは、理論から現場への移行を示す画期的な出来事である。

この地図は回収可能な埋蔵量を確定するものではありませんが、企業が探査掘削の計画を開始するための、初の体系的な科学的根拠を提供するものです。最も有望な地域としては、米国本土中央部とカリフォルニア州中央沿岸部が挙げられます。

ほんの数週間前の2026年5月、トロント大学の研究者たちは、米国科学アカデミー紀要に、カナダの地下深くにある古代の岩層から水素が自然に放出されているという論文を発表した。これは、地球には膨大な未開発のクリーンエネルギー源が存在する可能性を示す新たな証拠である。

水素の濃度が最も高いのは、オンタリオ州北部、ケベック州、ヌナブト準州、ノースウエスト準州であり、これはカナダのニッケル、銅、ダイヤモンドが豊富な地域と一致している。

二つの道、一つの目的地

企業はこの問題に対し、二つの並行した戦略で取り組んでいる。

最初の戦略は、石油・ガス探査と同様に、地下に存在する水素の貯留層を探し出すというものだ。現在、この分野で最も有力で多額の投資を行っているのは、コロラド州デンバーに拠点を置くコロマ社である。

2021年に設立され、アマゾン、ユナイテッド航空、ビル・ゲイツのブレークスルー・エナジー・ベンチャーズなどの投資家から4億ドル以上の資金を調達したコロマ社は、アイオワ州で3つの探査井を掘削し、現在4つ目の掘削に着手している。4つ目の掘削対象地域は、1970年代と1980年代に米国地質調査所（USGS）が高濃度の水素を記録したウェブスター郡のヴィンセント・ドーム地域である。さらに同社は、アイダホ州キャニオン郡でも初の試験井を掘削しており、ノータス近郊の鉄分を豊富に含む玄武岩層をターゲットとしている。

オーストラリアの企業であるハイテラ社は、カンザス州とネブラスカ州で水素とヘリウムを同時に探査している。しかし、地質学的現実は常にモデルよりも複雑だ。企業は初期段階で井戸から水素を発見するものの、商業的に採掘できるほどの流量でガスが湧き出るかどうかを評価するには、さらに時間が必要となる。これは、石油探査の初期の頃からよく見られる問題で、湧き出るまで多くの井戸を掘削する必要があった。

2つ目の、より大胆な戦略は、自然が水素を生成するのを待つのではなく、地下での水素生成プロセスを積極的に促進するというものだ。これは、カナダのケベック州にあるスタートアップ企業、Vema Hydrogen社が採用しているアプローチである。

かつては健康被害への懸念から閉鎖された、世界の「アスベストの都」だったセトフォード鉱山で、ヴェマ社は4億年以上前に形成されたオフィオライト層に、それぞれ深さ300メートルを超える2本の試験井戸を掘削した。その目的は、鉄分を豊富に含む岩層に処理済みの水を注入し、蛇紋岩化を促進することで、排出物を出さずに人工的に水素を生成することだった。

VemaのCEOであるピエール・レヴィン氏は、このプロセスを長年の実験室での試行錯誤を経て磨き上げられた「秘密の公式」に例えている。それは、温度、圧力、触媒、そして各岩石の特性を精密に組み合わせたものだ。Vemaは2028年の大規模生産開始を目指しており、水素のコストを化石燃料由来の水素よりも低く抑えることを目標としている。

大きな可能性を秘めているが、同時に大きな課題も抱えている。

リスクはあるものの、ベンチャーキャピタルが地球内部を探査して水素を採掘することに最も魅力を感じるのは、その画期的な価格にある。米国エネルギー省の試算によると、地熱水素は1キログラムあたり1ドル未満で生産可能であり、天然ガス由来の水素よりも安価で、現在の再生可能エネルギー源から得られる「グリーン水素」のわずか6分の1のコストで済む。

しかし、大きな可能性を秘めているからといって、順風満帆とは限らない。独立した専門家は、数々の技術的リスクを挙げている。水素は回収される前に岩盤の亀裂から漏れ出す可能性がある。地下に生息する微生物が、水素を汲み上げる直前に消費してしまう可能性もある。岩盤に水を注入すると、地層が膨張し、地表の変形や小規模な地震を引き起こす可能性もある。天然の鉱床を探すアプローチでは、掘削以外に地表下に何があるかを確実に知る方法がないという課題がある。掘削は費用がかさむ上に、失敗する可能性もある。

もう一つの、より構造的な障壁は、最良の地質データの多くが、それを秘密にしておきたい民間企業の手に渡っていることであり、これが発見プロセス全体を遅らせる可能性がある。米国地質調査所（USGS）の地球化学者ジェフリー・エリスは、率直にこう述べている。「進展を加速させるには、関係者間でデータを共有する必要がある。そうでなければ、現状のペースでは、このエネルギー源の真の可能性を評価するのに何十年もかかるだろう。」

米国ではあらゆるレベルの当局がこの問題の重要性を認識し始めている。ミシガン州知事は、政府機関に対し地中水素の研究と開発の障壁の特定を命じた。米空軍は、基地のエネルギー源として地中水素を利用する可能性を検討している。しかし、他のクリーンな水素製造方法には数十億ドルもの資金が投入されている一方で、この業界はまだ連邦政府からの十分な資金援助を受けていない。

課題は抽出だけにとどまらない。水素は輸送や貯蔵が非常に難しいため、地質学的に埋蔵された水素はできるだけ発生源に近い場所で消費する必要がある。いくつかの選択肢が検討されている。例えば、水素を船舶用の液体メタノールに変換すること（輸送業界の中でも排出量削減の圧力が非常に高いが、バッテリー駆動は不可能である）、航空機用の持続可能な燃料の製造に利用すること、あるいは地元の製鉄所、肥料工場、データセンターに供給することなどだ。

ポーランドのワルシャワにある水素燃料補給ステーション。写真：Wodnesprawy

ピエール・レヴィンによれば、最も野心的なシナリオは、地中水素を利用して人工メタンを合成し、工業用および暖房用として天然ガスを完全に代替することである。これは年間数千万トン規模の代替となる。実現はまだ遠い道のりだが、ケベック州、アイオワ州、カンザス州、アイダホ州、オレゴン州の地下で行われている実験によって、日々証拠が蓄積されている。

世界最大のオフィオライトが存在するオマーンで水素工学を研究しているコロラド大学ボルダー校の地球化学教授、アレクシス・テンプルトン氏は次のように要約している。「2年前は、これらすべては非常に理論的なものでした。今日では、地下で水素を生産できるかどうかではなく、市場で競争力のあるほど低コストで生産できるかどうかが問題となっています。」

それはまさに、鉱業界の誰もが答えを見つけようと躍起になっている疑問だ。