地下未利用資源『ホワイト水素』とは：エネルギー安全保障に寄与する新たな水素供給の可能性

1. はじめに

水素はカーボンニュートラル実現の鍵であると同時に、近年では経済安全保障や産業競争力の観点からも重要性が高まる戦略資源である。日本政府が重点投資対象として掲げる「戦略17分野」においても、水素はエネルギー安全保障に貢献する国産エネルギーの活用手段として位置付けられており、サプライチェーンの早期構築と国際競争力の確保が求められている。その一方で、低炭素水素の供給コストは化石燃料と比べると高く、大規模社会実装のボトルネックとなっている。

このような状況を背景に、地下に自然に存在する水素を資源として活用し、低コストかつ低環境負荷を実現する新たな調達オプションとして「ホワイト水素（天然水素）」への関心が急速に高まっている。

本稿では、水素市場の課題を起点にホワイト水素の概要と国内外の動向を整理し、この新たなエネルギー源に対する国内外の動向を俯瞰する。

2. 水素をとりまく環境と構造課題

水素は発電、モビリティ、産業用途といった幅広い分野でエネルギー転換の中核を担う存在として期待されている。脱炭素社会の構築に寄与するだけでなく、昨今の国際情勢を背景にエネルギー安全保障の観点からも注目が高く、各国の政策・投資分野の中でも特に重要なテーマとなりつつある。

しかしながら、経済的・技術的な背景により、水素の普及は当初の想定を下回るペースにとどまる現状がある。この状況を打破し、水素普及を推進するための新たな供給手段が求められている。

2-1. 水素活用に対する各国の期待

欧州‐脱炭素分野でのリーダーシップ獲得

欧州では、水素を含む複数の手法による脱炭素政策が先行している。具体的には、2020年に欧州委員会（EC）が「エネルギーシステム統合戦略」および「EU水素戦略」を公表した。これらの戦略では、再生可能エネルギーの普及拡大を背景に、燃料利用から電力利用への統合を図ること、さらに電化が困難なエネルギー需要に対しては水素等の低環境負荷燃料を用いることが説明されている。^a

水素戦略では、域内での再生可能水素*の大規模導入を通じて脱炭素と産業育成を図る方針を明確化した。特に、再生可能水素の生産については、2030年にEU域内で1,000万トンとする目標が掲げられている。2022年にはロシアによるウクライナ侵攻を契機としてエネルギー安全保障の重要性が再認識され、「REPowerEU」において域内生産1,000万トンおよび輸入1,000万トンという水素導入目標が掲げられた。

欧州は、先進的な制度と野心的な目標により、世界の脱炭素分野全体をけん引する立ち位置を確立しているといえる。

*再生可能水素…再生可能エネルギーによる水電解で生成される水素（グリーン水素）のうち、EUが認める認定条件を満たしたもの

米国‐民間投資の誘導

米国では、2022年に成立したInflation Reduction Act（IRA）の一環として、製造プロセスでの低炭素性が証明された水素の製造に対する税額控除（Section 45V）が導入された。この制度では、製造時のCO2排出量に応じて最大3ドル/kgの支援が提供される。また、2021年から水素の生産・消費拠点（Hydrogen Hubs）への投資が始まっており、2023年には国家戦略として大規模な補助が決定された。この補助金交付は、トランプ政権による政策方針転換の影響により、予算削減が発表されたが、現在も一部の拠点を除き従来通り実施されている。

米国での水素活用は、生産・輸送・利用を一体化したエコシステム構築により、産業としての発展が意図されている点が特徴である。これにより、コスト競争力を強化しつつ民間投資が誘発されることが期待される。

日本‐エネルギー分野における輸入依存からの脱却

日本において水素は、脱炭素に加えエネルギー安全保障と産業競争力を両立する戦略資源として位置付けられている。2017年に策定された水素基本戦略を基盤とし、2023年の改定において水素供給拡大とコスト低減を柱とする方向性が示された。2024年には水素社会推進法が設定され、従来の燃料との価格差に対する補助や、水素の輸送・貯蔵拠点の整備に対する支援を通じて、水素サプライチェーン全体の構築を推進する方針が明確に示された。

さらに、2026年6月24日の第五回日本成長戦略会議で発表された「戦略17分野における『主要な製品・技術等』の官民投資ロードマップ（案）」では、水素サプライチェーンの早期構築や国際市場での主導権確保に向けた基本戦略が定義されている。需要創出と価格低減を通じて水素の社会実装を進め、海外も含めた強固なサプライチェーンを構築することで、国際的な水素市場における日本のポジション獲得を目指している。

特に資源輸入依存度の高い日本にとって、水素活用の推進は脱炭素とエネルギー安定供給の両立を図るための戦略的要衝と位置付けられる。

2-2. 水素エコシステムの課題

水素需要の伸び悩み

先述の通り、各国では水素の導入促進を目指し、導入量の目標や投資措置を行っている。しかし、水素の活用は想定ほどには進んでいない。また、近年の水素需要の伸びの大部分は石油精製や化学分野といった既存の用途で占められている。

特に、カーボンニュートラルの実現に寄与する低炭素水素の需要は2024年に約10%成長したものの、総需要に占める割合は依然1%未満である。^b 化石由来の水素と比較したコストの高さに加え、需要の不確実性や規制の不透明さが投資判断を妨げている現実がある。特に産業用途やモビリティ分野では、水素燃料に切り替えた際の設備投資の負担や価格競争力の低さが障壁となっている。米国をはじめ、補助金の投入により取り組みを後押しする例もあるが、導入判断自体が先送りされるケースも多い状態にある。

水素供給体制の整備不足

需要の伸び悩みに呼応するように、低炭素水素の供給力強化も計画通りには進んでいない。グローバルの低炭素水素製造計画を合計した2030年の生産ポテンシャル予測は、2024年レポートの約66百万トン/年から、2026年調査では約26百万トン/年へ下方修正された。（図1 左）また、2030年までの稼働を目標とする再生可能エネルギーによる製造計画のうち63％（供給量ベース）は、2026年時点で構想段階にとどまっている。（図1 右）この背景には、低炭素水素を製造する事業計画の延期や遅延・中止が相次いでいる状況がある。多くの事業が資金調達、規制対応、オフテイク確保の課題に直面し、稼働開始時期の後ろ倒しを余儀なくされている。

図1：2030年をターゲットとした低炭素水素の生産ポテンシャル予測と、事業進捗の内訳（グローバル合計）^cd

供給体制強化の遅れは、低炭素水素の高コスト継続や調達見通しの不透明さに直結し、需要家の投資判断を阻害する材料となっている。需要不確実性の高まりが供給サイドのさらなる停滞を招き、水素エコシステム全体の立ち上がりにとって最も解決されるべきボトルネックとなっている。

このような状況下で、従来の供給方法に依存せず、低コストで安定的に供給可能な手法として注目されているのが「ホワイト水素（天然水素）」である。

3. 地下未利用資源『ホワイト水素』とは？

ホワイト水素（天然水素）とは、地下に自然に存在する水素資源を指す。従来の水素が天然ガス改質や水電解といった製造プロセスを必要とするのに対し、ホワイト水素は地下から直接採掘できるため、供給コストが非常に低いことが見込まれている。この特徴から、先述の課題を解決する切り札として関心が高まっている。

なお、水素は製造方法により、色で呼称される場合がある。

• 天然ガス等、化石資源の改質により製造される水素・・・グレー水素
  
• 化石資源由来の水素で、CCUSと呼ばれるCO2回収技術を伴う・・・ブルー水素
  
• 再生可能エネルギーによる水電解で製造される水素・・・グリーン水素
  
• 地下に自然に埋蔵されている水素・・・ホワイト／ゴールド水素

色による呼称はあくまでも慣例であるため、日本語でも英語でも厳密な定義が定まっていない。例えば、英語記事では、”Gold Hydrogen” および ”White Hydrogen” が、”Natural Hydrogen（天然水素）” と同義で用いられる場面が多い一方で、「White＝天然水素全般」、「Gold＝枯渇油井での微生物活動によって生成される水素」と定義するグループもある。^e

本記事では「ホワイト水素」で統一して呼称する。

3-1. ホワイト水素の発生原理

ホワイト水素の発生プロセスは複数が知られている。

• 岩石と水との反応：蛇紋岩化反応や、鉄と地下水との酸化還元反応
  
• 放射線による分解：岩石に含まれる放射性元素が水分子を分解する反応
  
• 有機物からの発生：石炭等の有機物が地中に埋没・加熱されることで長時間かけて分子構造が変化し、水素が離脱する反応

なかでも典型的なものは、かんらん石に含まれる金属化合物と水とが反応し蛇紋岩化する過程（蛇紋岩化反応）での水素発生である。（図2）

図2：ホワイト水素の発生プロセス（蛇紋岩化反応）^f

通常、地中で発生した水素は大気中に放出されたり、生物活動や岩石等との反応により消費されたりするため、地中に留まることはない。しかし、岩盤構造など一定の条件が整った環境下では水素が地中に溜まり、地上から汲み出すことができると考えられている。

これに加え、自然に貯留された水素の活用以外に、人工増進と呼ばれる手法も存在する。これは、水素発生のポテンシャルがある地層に水や触媒を注入して地質反応を促進し、水素を生成させる技術である。人工増進で生産される水素は増進水素（オレンジ水素）と呼ばれている。貯留と比較すると地質的な制約が小さいため、特に日本では活用が期待される技術である。

3-2. ホワイト水素の特徴

ホワイト水素の最大の魅力はその経済性にある。既存の方法による水素製造コストは、技術の発達により圧縮傾向にあるものの、インフレや資源価格高騰の影響を受けやすい。一方でホワイト水素は、製造プロセスをほとんど必要としないため、低コストでの供給が可能であると見込まれている。ホワイト水素のコストを0.5-1.5USD/kgと見積もる研究もあり、エネルギー量当たりの燃料コストとして比較すると、近年の天然ガス価格と同程度になるとも見込まれている。（図3）

図3：水素製造方法別のコスト比較 ^gh

コスト面での特徴に加え、ホワイト水素の有用性を示唆する様々な特徴が報告されている。

• 低環境負荷 ⁱ：採掘時のポンプ等、CO2排出を伴うプロセスが限定されるため、理論上は低炭素なエネルギー源となり得る。
  
• 再生の余地 ^j：一部の生成プロセスは地質反応として継続的に進行するため、石油・ガスと比べると「再生産される資源」としての性質が優位である可能性が指摘されている。
  
• 日本国内でも産出の可能性がある ^k：石油資源と比較すると、広範な地域での産出ポテンシャルが報告されている。日本国内でも資源化の可能性が指摘されている。

いずれも、現時点では地質条件の確認や量的な検証が求められる段階であり、ホワイト水素を有効に活用できるかどうかには不確実性は残っている。

4. ホワイト水素の活用に向けた動向

ホワイト水素が注目を集める契機となったのは、西アフリカのマリ共和国における事例である。同国では偶然発見された井戸から継続的に水素が採取され、実際に発電利用されている。この事例は、「水素は工業的に製造するもの」という従来の前提を覆し、「採掘可能なエネルギー」としての新たな可能性を示すものとして、国際的な関心を喚起した。

既に日本を含む各国でホワイト水素を利用する試みが始まっている。特に米国およびオーストラリアでは、広域な地質調査と試掘プロジェクトが複数進行しており、ホワイト水素の「資源化」が現実的なテーマとして議論される段階に移行しつつある。

4-1. 海外におけるホワイト水素の取り組み

ホワイト水素の埋蔵量推定は未だ研究段階にあるが、USGS（米国地質調査所）の研究では、全世界のホワイト水素埋蔵量が5.6×10⁶Mtと見積もる。^lこの研究では、仮に2％程度を採掘できたとすると、脱炭素に必要なクリーンエネルギーを約200年間まかなうことができると試算している。また、比較的広範囲での産出が期待されており、先行地域に限らず多くの国で採掘余地の評価や法整備に向けた議論が開始されている。
この章では各地域での主な動向について述べる。

北米

北米はホワイト水素の探索が最も進んでいる地域の一つである。2019年に米スタートアップのNatural Hydrogen Energy（NH2E）により米国ネブラスカ州での試錐が行われた。その後、豪企業のHyTerraが協力し、掘削試験等のプロジェクトが進行している。HyTerraはほかにもカンザス州での調査プロジェクトを進めており、データ分析による掘削地の評価に力を入れている。カンザス州では、仏企業のLa Française de l’Énergie（FDE）も水素探査計画を発表しており、北米大陸のホワイト水素生産ポテンシャルには国際的な関心が寄せられていることがうかがえる。

加企業のMax Power Miningは、カナダ国内でのサスカチュワン州で探査を行い、旧油井で採取されたガスで96％の水素が含まれていることを確認した。また、先述のマリ共和国での事例では、加企業のHydroma社がプロジェクトを主導しており、同国のホワイト水素に対する高い関心を示している。

オーストラリア

オーストラリアでは、日本企業も出資するGold Hydrogenが2021年ごろからホワイト水素の調査、掘削を実施している。

豪州は北米と並んでホワイト水素の取り組みが進んでいる地域である。古くから石油産業が発達しており、過去に水素が確認された坑井の情報が活用されている。また、地質データがすべて公開されている点や法整備の速さが、ホワイト水素に関する取り組みを後押ししており、他国にとってのモデルケースになり得る。

欧州

欧州ではフランスでの取り組みが最も先行している。直近ではLa Française d’Énergieがフランス国内での水素採掘に成功している。同社は、フランス国内だけでなく、ドイツ・ルクセンブルク・米国での探査・採掘計画を公表しており、国際的に重要なプレイヤーとなる可能性がある。

アルバニアでは2024年にホワイト水素の噴出箇所が確認されており、マリ共和国に次ぐ貯留水素の事例となった。またスペインでは、Helios Aragónがモンソン地域でのホワイト水素開発を行い、2032年までに年間最大200万トンの水素を供給する目標を掲げている。これらの地域は今後、欧州内でも有力な開発地となることが期待される。欧州では上記以外に、スイス、フィンランド等広範な国においても取り組みが進んでいる。

その他の地域

アフリカ地域では、先述のマリ共和国のほかに、モロッコが有力な開発地域として挙げられる。国営のONHYM（Office National des Hydrocarbures et des Mines）が中心となり、欧州企業による支援の下で調査が進められている。アフリカ大陸は鉄分を含む地層や放射性元素を含む岩盤層を豊富に有していることから、ホワイト水素の採掘ポテンシャルを備えた地域が大陸内で多く見つかる可能性が高いといえる。

アジアでは、フィリピンにおいて、2024年にホワイト水素開発に特化した競争入札が行われた。これは世界で初めての試みであり、米国Koloma社が2区画の開発許可を取得した。他に、中国でも複数の水素発生地域が報告されており、中国国内の研究機関・企業により調査・採掘研究が進められている。

4-2. 日本における取り組み

日本においてもホワイト水素への関心は急速に高まっている。特に2023年に実施された水素基本戦略の見直し以降、水素の低コスト化・供給量の拡大を目指した検討が進んでいる。さらに、地政学的観点においても、エネルギーの海外依存に伴うリスクが年々拡大しており、対策が急務となっている。こうした状況の中で、ホワイト水素が具体的な検討対象へと浮上し始めている。

日本における政策面での位置づけ

ホワイト水素（天然水素）は、経済産業省の第7次エネルギー基本計画で「次世代エネルギー」として言及されている。NEDOのロードマップでは、2040年の増進水素商用運転開始が掲げられており、この目標を目指し、2026年以降の本格的な調査・技術開発と2030年以降の事業化検討に向け、課題が具体的に整理されている。^h

2025年、NEDOでは、2040年以降の新産業の創出に向けた「フロンティア育成事業」の中で「地下未利用資源の活用」をフロンティア領域に指定したうえで、研究課題としてホワイト水素を設定した。現在この事業下で5テーマが採択され、事業化の可能性を含めて検討が実施されている。今後、国内でホワイト水素の社会実装加速が期待される。

日本での採掘余地

先述のフロンティア育成事業を含め、国内の大学・研究機関により、水素の自然発生、および増進による水素回収の可能性に関する調査が進められている。

• 長野県 白馬八方温泉：高濃度の水素が自然状態で存在することが報告されている日本で唯一の事例である。^m ただし、観測されたのは温泉水に含まれる溶存水素であり、エネルギー資源としての活用が可能かどうかは不確実である
• 九州地域：NEDO フロンティア育成事業の中で、九州大学と九州電力の共同によりホワイト水素生成ポテンシャルの評価および事業化の検討が実施されている

また、北海道 幌満、鳥取県 若松 などで、かんらん岩や蛇紋岩の分布が確認されており、当該地域の岩石が増進による水素回収の検討試料として用いられている。ⁿ なお、地質情報の調査・マッピングは、ホワイト水素活用の検討に欠かせない。産総研では全国の地質調査結果を地質図Naviでデータベース化・公開している。ホワイト水素に関する検討はまだ歴史が浅く、基盤となる情報の収集・整備や信頼できる情報の整理および発信は、技術開発と同様に重要な取り組みになると考えられる。

まとめ：ホワイト水素は、水素サプライチェーンの前提を変革し我が国のエネルギー安全保障を確保する戦略オプションとなり得る

本稿では、水素市場の課題を打破し得る新たな選択肢として「ホワイト水素（天然水素）」の可能性を整理した。

水素は従来、脱炭素を実現するクリーンエネルギーとして語られることが多かったが、近年ではエネルギー安全保障および産業競争力を左右する戦略資源へと位置付けが変化している。特に、サプライチェーンを自国主導で構築できるか否かは、水素を「売る側」になるのか「買わされる側」になるのかを左右する重要な論点である。しかしながら、現状の水素市場は、コストの高さや需給の不確実性といった課題に直面しており、社会実装の進展が不透明な状況にある。

こうした中、ホワイト水素は、製造プロセスを前提としない供給モデルにより、低コスト・低環境負荷の両立が期待されている。先進地域である北米・豪州のみならず、欧州やアフリカ等有力な探査地域が複数確認されており、各国のエネルギー自立余地を拡張し得る点は特筆すべき価値である。可採量や持続性、環境影響など未検証の課題を多く残すが、将来の水素サプライチェーン設計における戦略オプションの一つであり、中長期的なエネルギー調達構造を変えるポテンシャルを内包した領域であるといえる。資源制約の大きい我が国としては、国内での技術開発と海外権益確保の両輪により、水素供給源の多様化が求められる。

次回の記事では、ホワイト水素への投資動向や関連スタートアップの紹介を通じ、本領域でのビジネス活動に向けた更なる示唆を提供したい。

^a COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE EUROPEAN PARLIAMENT, THE COUNCIL, THE EUROPEAN ECONOMIC AND SOCIAL COMMITTEE AND THE COMMITTEE OF THE REGIONS A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe（https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52020DC0301）
^b Global Hydrogen Review 2025 (https://iea.blob.core.windows.net/assets/a6c466dd-b6f0-44bd-a60a-6940eccfb1c3/GlobalHydrogenReview2025.pdf)
^c Global Hydrogen Review 2024 (https://iea.blob.core.windows.net/assets/89c1e382-dc59-46ca-aa47-9f7d41531ab5/GlobalHydrogenReview2024.pdf)
^d Hydrogen Production and Infrastructure Projects Database (https://www.iea.org/data-and-statistics/data-product/hydrogen-production-and-infrastructure-projects-database)
^e New research focuses on white and gold hydrogen (https://etech.iec.ch/issue/2023-05/new-research-focuses-on-white-and-gold-hydrogen)
^f Natural hydrogen in the energy transition: Fundamentals, promise, and enigmas (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032123007463)
^g Global Hydrogen Review 2026 (https://iea.blob.core.windows.net/assets/af4b6218-0311-4963-91ab-903cb18ca0ca/GlobalHydrogenReview2026.pdf)
^h 天然水素開発に向けたNEDOの戦略(https://www.nedo.go.jp/content/800034764.pdf)
ⁱ Stimulated Geologic Hydrogen Production: State of Play, Challenges, and Key Questions to Ask (https://www.oxfordenergy.org/wpcms/wp-content/uploads/2025/09/Insight-169-Stimulated-Geologic-Hydrogen-Production.pdf)
^j Geologic hydrogen: a review of resource potential, subsurface dynamics, exploration, production, transportation, and research opportunities (https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/ee/d5ee02910d)
^k 天然水素の動向(https://journal.jogmec.go.jp/hydrogen/seminar-docs/seminar-docs_00003.html#_R5)
^l Model predictions of global geologic hydrogen resources (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado0955)
^m 天然温泉における溶存水素（H2）(http://www.j-hss.org/journal/back_number/vol64_pdf/vol64no3_296_309.pdf)
ⁿ 低温蛇紋岩化反応実験による国内天然水素資源ポテンシャルの評価 (https://www.nedo.go.jp/content/800034774.pdf)

執筆者

デロイト トーマツ ベンチャーサポート株式会社
シニアコンサルタント　森岡 智子

協力：
デロイト トーマツ ベンチャーサポート株式会社
シニアマネジャー　濵 ミエ