クリーンなエネルギーとして注目される「ブルー水素」が環境を悪化させる恐れ

化石燃料は二酸化炭素を排出して気候変動の原因になるとして、近年は水素を燃料として利用する「水素発電」が注目を浴びています。特に「ブルー水素」と呼ばれるものはアメリカ政府・イギリス政府が気候目標を達成する手段として促進していますが、新たな研究によってブルー水素は石炭の使用よりも20％多く温室効果ガスを排出することが示されました。

How green is blue hydrogen? - Howarth - - Energy Science & Engineering - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ese3.956

UK plan to replace fossil gas with blue hydrogen ‘may backfire’ | Green politics | The Guardian
https://www.theguardian.com/environment/2021/aug/12/uk-replace-fossil-gas-blue-hydrogen-backfire-emissions

Blue hydrogen – what is it, and should it replace natural gas?
https://theconversation.com/blue-hydrogen-what-is-it-and-should-it-replace-natural-gas-166053

◆水素燃料とは？
水素燃料は石炭・石油・天然ガスに代表される化石燃料にかわって、「水素」をエネルギー源として利用するもの。水素をエネルギー源にするには何らかの方法で水素を取り出す必要がありますが、記事作成時点において、世界で生成される水素のうち96％は化石燃料の接触改質によって生み出されています。接触改質においては化石燃料が蒸気と接触し、約800度にまで温度が上昇した結果、二酸化炭素と水素が生まれるとのこと。その後、二酸化炭素と水素は分離され、最終的に二酸化炭素は大気に放出されますが、抽出された水素は自動車のエンジンからボイラーまでいろいろなものを動かすエネルギーとして利用可能です。

水素燃料で利用される水素には、グレー水素・ブラウン水素・ブラック水素・ブルー水素・グリーン水素といった種類があります。水素の「色」の違いは生成プロセスに由来し、一般的に水素燃料で利用されるグレー水素は天然ガスから作られます。またブラウン水素は褐炭から、ブラック水素は石炭から生まれます。これらの水素燃料は全て「二酸化炭素と水素を分離させる」という方法を取ります。言い換えると、いずれの方法でも程度は異なるものの二酸化炭素の排出を伴うため、水素燃料をもって二酸化炭素排出をゼロにすることはできません。

一方、グリーン水素は、風力タービンやソーラーパネルを使った再生可能エネルギーを用いて水を水素と酸素に分離することで生成されます。生成過程で二酸化炭素が発生しないという利点を持つのが特徴のグリーン水素ですが、コストが高くつくのが問題で、しかも少なくとも2030年までコストは高いままだと考えられています。

◆ブルー水素とその問題点
化石燃料の接触改質で生成されるグレー水素などのうち、生成過程で生まれる二酸化炭素を捕捉し地中に埋めたものは「ブルー水素」と呼ばれます。二酸化炭素を捕捉し埋めるツールはまだまだ高価であり、また化石燃料の価格が高騰していることが問題点として挙げられますが、ブルー水素はグリーン水素よりも低コストだということでアメリカ政府・イギリス政府にも期待されています。

しかし、記事作成時点で最も高度なスキームをもっても、発生した温室効果ガスの全てを捕捉することはできず、一部が大気に放出されてしまうとのこと。また、化石燃料で生み出していた熱を水素燃料でまかなう場合、必要となるブルー水素の生成により多くの化石燃料が必要となります。これを踏まえ、コーネル大学とスタンフォード大学の研究チームが「温室効果ガスの取り逃し」について調査したところ、実際には天然ガスを燃焼するよりも多くの温室効果ガスを生み出す可能性が示されました。

具体的にいうと、ブルー水素の生成過程において生じる二酸化炭素の総排出量はグレー水素よりも9～12％少ないものの、取り逃しであるメタン排出量がグレー水素よりも大きくなるとのこと。温室効果ガスのフットプリントは天然ガスや石炭を燃焼させるよりも20％大きく、ディーゼルを燃焼させるよりも60％大きくなるとも発表されています。また研究チームは「私たちの分析は、捕捉された二酸化炭素が無期限に貯蔵できるという楽観的な未証明の想定に基づいています」とも論文に記しています。