フランスの科学者らが、ロレーヌ地域で天然に存在する水素、すなわち白色水素の鉱床の可能性を発見しました。
これは、この鉱床に最大4600万トンの白色水素が含まれている可能性があることを意味します。これは、世界の現在の灰色水素の年間生産量の半分以上に相当します。
この鉱床の水素濃度は、深さ1100メートルで14%と推定されています。
研究の次の段階では、鉱床の規模と広がりを確認するため、さらに多くのボーリング孔を掘削する予定です。
科学の世界では、時折、探していなかったものに偶然出会うことがあります。その発見が当初探していたものより大きな価値を持つこともあります。これは幸運な発見と言えるでしょう。私たちがフランス南東部ロレーヌの地下を調査し、天然に存在する水素、すなわち白色水素の鉱床の可能性に行き当たったときに起きたのがまさにそれでした。天然に存在する白色水素脱工業化の打撃をいまだ大きく受けているこの地域の地下には、これまでに確認された世界最大規模の水素資源が眠っている可能性があります。
メタン調査から水素発見へ
これまで、ほとんどの白色水素の発見は、化石燃料を探していた地質学者による偶然の発見でした。私たちもその例外ではありません。私たちは、ロレーヌ大学およびフランス国立科学研究センター（CNRS）のジオリソース研究所の一員として、国立科学研究センター（CNRS）に所属しています。
私たちのチームは、ロレーヌの地下におけるメタンガスの量を評価し、存在する総量を推定するとともに、現地での生産が実現可能かどうかを検討することを目指していました。この目的を達成するため、私たちは約3億5900万年前から2億9900万年前までの地質時代である石炭紀の岩層を、現場で連続的に探査するための新たな技術を開発する必要がありました。
これは主に、Solexperts社と共同で開発したSysMoG探査機のおかげで可能になりました。この装置により、環境に配慮しながら、深さ1200メートルまでの岩層中の水に溶解したガスを分析することができました。これは世界初の成果です。
岩層およびそれに伴うメタン鉱床の化学的モニタリングの結果、予想外にも高い割合の水素が存在し、深くなるにつれてその濃度が上昇していることがわかりました。深さ1250メートルでは20%に達しました。このような濃度から、私たちのモデルによれば、地下3000メートルでは水素含有率が90%を超える可能性があると推測されました。地下1100メートルのガスデータ（水素14%）に基づくと、ロレーヌの鉱床には最大4600万トンの白色水素が含まれている可能性があります。これは、世界の現在の灰色水素の年間生産量の半分以上に相当するということです。
これに加えて、フランスが保有するその他の白色水素の潜在的な資源がアルプス、ニューカレドニア、ピレネー山脈で現在調査されています。ロレーヌの鉱床と合わせると、これらの資源によりフランスは年間300万トンのガスを生産できる可能性があります。その他の未開発の鉱床は、米国、オーストラリア、そして欧州の他の地域（スペイン、ドイツ、コソボ、アイスランド、フィンランド、スウェーデン、ポーランド、セルビア、ノルウェー、ウクライナ、ロシア、カザフスタンを含む）に存在する可能性があります。
2014年に開設された、西部マリのブラケブグーの井戸は、今なお世界で唯一開発・利用されている白色水素の採掘地です。しかし、その生産量は年間約5トンにとどまり、年間約8000万トンと推定される世界の灰色水素の生産量と比べると、ごくわずかです。
水素の様々な色
水素の「色」は、それぞれがどのような工程で生産されるかを示しています。念のため補足すると、水素は多くの場合、水や化石燃料などほかの元素との化合物として存在する気体です。
灰色水素は、天然ガスを工場で処理して生産される水素を指します。現在、エネルギー利用される水素の主要な供給源となっていますが、生産時に排出されるCO2の量が批判を集めています。
黒色水素は石炭から製造されるもので、一方、緑色水素は再生可能エネルギーによって発電された電力を用いた水の電気分解によって得られます。これらの水素はいずれも、いわゆる二次エネルギーと呼ばれるものです。白色水素は、私たちがここで注目しているもので、自然界にすでにその状態で存在する水素です。したがって、一次エネルギー源といえます。
次の段階：3000メートルまでの掘削
すぐに利用可能な白色水素の潜在的な供給源は、他のガスや物質から製造するための追加のエネルギー投入を必要としないという大きな利点があります。また、ロレーヌ地下に水素が存在することを説明するために現在有力とされている理論によれば、このガスはほぼ無尽蔵に供給される可能性があるため、大きな期待も寄せられています。
このような供給源の採取については、長い道のりに思えるかもしれませんが、そこに至る道筋はすでに十分に描かれています。まず、面積490平方キロメートルの盆地内で水素が均一に分布していることを証明する必要があります。そのため、次の段階では、水素の存在を確認したフォルシュヴィラー付近の既存のボーリング孔の近くにSysMoG探査機を設置します。そして、深さ1200メートルを超えても水素の濃度が上昇し続けることを示す必要があります。
残念ながら、ロレーヌ地域には、探査機をそこまで深く送り込めるボーリング孔は存在しません。
水素の濃度が実際に深さとともに上昇することを実証するため、深部掘削（地下3000メートルまで）を提案します。これが確認されれば、他に例のないほど大規模な、天然に存在する水素の例外的な鉱床の存在が確認され、その規模について初の現実的な推定を行うことができます。
フランス国内外の複数の民間・公的パートナーが、本プロジェクトへの資金提供に関心を示しています。必要な許可を最終的に確保するためには、このイニシアチブの価値についてフランス政府を説得することが残されています。すべての段階が完了次第、作業は当研究所のREGALOR II研究プログラムを通じて実施される予定です。2024年第1四半期の開始を目指しており、期間は最長3〜4年を見込んでいます。
水素に対する非合理的な恐怖は今なお続いている
一般の人々は、特に、水素を動力とする飛行船ツェッペリンLZ129「ヒンデンブルク号」の映像を見て育った年配の人々を中心に、今なお水素に対して不安を抱くことがあります。この水素動力の飛行船は、1937年に着陸時に炎上し、ガスに対する一般の認識に消えない傷跡を残しました。確かに、水素は他のすべての化石燃料ガスと同様に可燃性です。空気中の濃度が4%を超えると、爆発性の化合物を形成することがあります。しかし、ロレーヌの石炭紀の岩層の地下で爆発する危険はありません。水素と結合すべき酸素が存在しないためです。将来、ここで水素を採取する際の課題の一つは、分離および輸送の工程を通じて、水素と空気中の酸素との接触を完全に避けることです。
とはいえ、水素は軽いガスであり、わずかな隙間からも、あるいは他の物質を通過することによっても漏れ出します。この性質こそが、長期間にわたって貯蔵することが難しい理由です。しかし、水素の取り扱いは産業や輸送の分野で一般的であり、そのリスクは長年にわたって管理されてきました。
ロレーヌでは、フォルシュヴィラーでの最初の発見以降、近隣の町の議員から大きな関心が寄せられ、探査を継続することへの実質的な支持も得られています。この地域の鉱業の歴史は、（石炭および鉄鋼部門における）閉山により依然として打撃を受けていますが、住民が地質に精通し、強い採掘産業の技能を保持していることから、将来、水素の掘削を行うといかなるシナリオにおいても、私たちにとって大きな強みとなっています。
