向地下注水使其與地層中的岩石反應人工製造氫氣的方法正受到關注。若能利用在地層中產生氫氣的化學反應，實現氫氣的高效回收，將有望成為一種國產能源資源。美國已啟動相關研究，日本的國立研發法人新能源與產業技術綜合開發機構（NEDO）也將在2025年度內開始向國立研究開發法人產業技術綜合研究所（AIST）等機構提供支援。
NEDO設想的「氫氣工廠」的材料是地層中的橄欖岩。氫氣的生產流程為：在預計可產生氫氣的地層製造裂隙，並通過管道等設施注入熱水。當橄欖岩中所含的鐵等金屬與熱水發生反應後，橄欖岩會轉變為另一種名為蛇紋岩的岩石。在這一反應過程中會產生氫氣。
白馬地區已確認有氫氣產生（供圖：東京大學）
「氫氣工廠」中生成的氫氣可通過另一組管道回收並用於發電。作為參與氫氣生成的岩石之一，橄欖岩大量存在於地函，日本的地層中亦有分佈。
地下自然生成的氫氣中，存在被稱為「天然氫氣」的類型。海外已在推進試採等工作。其生成原理被認為與NEDO將要開始提供支援的熱水反應相同。在日本，長野縣白馬村已確認有氫氣產生。東京大學的辻健教授正在研究白馬村產生的氫氣的富集狀態及回收方法。
研究地下岩石反應的日本東北大學岡本敦教授指出：「儘管地下會產生氫氣的事實本身早已為人所知，但其作為能源資源受到關注卻是最近的事情。」
蛇紋岩化學反應在約300攝氏度時產生氫氣的反應效率最高。研究金屬資源等地下岩石的北海道大學的大竹翼教授，也正在推進對發生在更低溫度（接近100～150攝氏度）下蛇紋岩化反應的研究。
當溫度降至100攝氏度左右時，與300攝氏度時相比，氫氣的生成速度會下降。但製造熱水所需的能耗較低是其優勢。大竹教授指出，目前仍有必要研究在低溫下也能高效製造氫氣的良好反應條件。
地層中岩石的成分與比例、地下溫度等諸多條件均會影響反應，哪種環境能產生更多氫氣還有待驗證。
辻教授指出，與天然氫氣相比，在地下進行人工氫氣製造的優勢在於回收量更易預測和不易洩漏至地面。然而，向地下注水時，需要像開採頁岩氣那樣在地層中製造裂隙，這可能誘發地震。
無論是利用自然產生的氫氣，還是人工製造氫氣，要將其作為能源資源加以利用，均還面臨諸多課題。首先，適合製造氫氣的地點在何處、以及產量有多少等問題，目前尚未明確。
將氫氣用作能源資源時，經濟性與效率性至關重要。在瑞穗研究與技術株式會社從事能源領域調查與諮詢的神矢彩花指出：「儘管已有化石燃料的挖掘技術可在多方面得到應用，但仍需開發專門針對氫氣的技術，並進行初期投資以查明其產生地點和產生量等。地下氫氣資源的利用未必能立即顯現出優勢。」
氫分子非常小，容易通過細微裂隙在地層中擴散，未必會在單一地點大量蓄積。因此，需要開發高效回收氫氣的技術。若氣體中含有其他物質，回收後還需進行提純等工序，因此也需要對純度等展開研究。
另有測算表明，地下的氫氣開採，無論是人工製造還是利用自然產生的氫氣，其成本均低於使用可再生能源製造的綠氫等，但這一結論還存在不確定性。
NEDO將天然氫氣等地下尚未被利用的資源的活用列為「前緣領域」之一，並將以地下人工氫氣製造為核心，啟動提供培育項目支援。相關負責人表示：「我們將支援地下氫氣資源研究，目標是在2040年左右實現實際應用。」
原文：《日本經濟新聞》、2025/6/3
翻譯：JST客觀日本編輯部
