サステナビリティ
より効率的な水素生成への新たな道が発見されました
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水素は電化しにくい産業や長期エネルギー貯蔵で役割を持ち得る。ただし水素は一次エネルギー源ではなくエネルギー媒体であり、製造、圧縮・液化、輸送、再変換の各段階で損失が生じる。
2025年に注目された二つの研究は別の課題を扱う。一つはアルカリ条件で酸素発生反応（OER）を行うコバルト・タングステン酸化物触媒、もう一つは下水汚泥を電気化学処理し、水素、酢酸、単細胞タンパク質を同時生産する実験プロセスである。
電解と触媒
水電解では陰極で水素が発生し、陽極で酸素が発生する。OERは四電子反応で速度が遅く、大きな過電圧を必要としやすい。触媒は必要電圧を下げ、同じ電圧でより大きな電流を得るために使われる。
触媒性能だけで水素コストは決まらない。電力価格、設備利用率、セル抵抗、膜、ガス純度、加圧、保守、寿命、資本費がシステム全体を左右する。
出典: SpectroInlet
自己再構成するコバルト・タングステン触媒
研究チームは銅基板上にコバルト・タングステン合金層を化学析出し、アルカリ電解液中でOERを評価した。XPS、ATR-FTIR、ラマン分光などを用い、動作中の表面組成と構造の変化を調べた。
初期表面ではタングステンを含む部位が反応に寄与したが、運転中に表面が再構成され、コバルトを中心とする活性相が増えた。研究者は、この変化に伴う過電圧低下、電流密度上昇、反応速度の改善を報告した。
「時間とともに改善する」という表現は試験条件内の電気化学的活性を指す。長期の工業運転、停止・再起動、不純物、機械的剥離、タングステン溶出、数万時間の耐久性まで証明したものではない。
アルカリOERと実用電解槽
この材料は主にアルカリ条件のOER研究である。AEM電解槽への関連は考えられるが、酸性PEM電解槽で同じ安定性と性能を持つとは限らない。PEMは異なる腐食環境と材料要件を持つ。
実用化には大面積電極、低い触媒使用量、量産可能な析出、ガス分離、セル電圧、ファラデー効率、長期劣化、原料回収を評価する必要がある。
下水汚泥から水素と有用物質
別の研究は複雑な有機物、病原体、重金属を含む下水汚泥を資源として扱った。世界の発生量は大きく、焼却、埋立て、嫌気性消化には土地、エネルギー、残渣、排出の問題がある。
出典: Nature Water
提案プロセスでは汚泥を前処理して液化し、重金属を分離した後、有機物を電気改質して水素と酢酸を得る。残った有機炭素は光合成微生物に供給し、飼料候補となる単細胞タンパク質へ変換する。
出典: Almonty
太陽光発電で電解工程を動かし、光を微生物培養に使う構想は化石電力依存を減らせる。しかし「完全に炭素ゼロ」または「炭素マイナス」と結論づけるには、前処理薬品、電力、装置、乾燥、分離、輸送、代替効果を含むライフサイクル評価が必要だ。
安全性と規制
汚泥由来のタンパク質を飼料にするには重金属、病原体、医薬品残留、PFASなどの汚染物質を管理し、栄養、消化性、毒性を検証して規制承認を得る必要がある。研究室で炭素回収率が高くても、そのまま安全な飼料収率を意味しない。
酢酸と水素も精製が必要である。汚泥の組成は処理場や季節で変わるため、連続式パイロット設備で安定運転、材料腐食、廃液、重金属残渣の処分を確認しなければならない。
二つの研究が示す範囲
触媒研究は水電解の一方の半反応を改善し、汚泥研究は廃棄物中の有機物を酸化して水素製造の電力要求を下げる可能性を示す。両者は競合するというより、異なる原料と工程の選択肢である。
どちらも化石燃料由来水素をすぐ置き換える証拠ではない。比較には水素1kg当たりの総電力、設備費、稼働率、炭素強度、製品純度、耐久性、地域の原料量が必要となる。
タングステン投資との関係
コバルト・タングステン触媒の研究成功が直ちにタングステン需要を大幅に増やすとは限らない。触媒使用量、回収率、代替材料、商用化の有無が不明だからである。タングステン市場は超硬工具、防衛、鉱山供給、中国の輸出政策など別の要因に強く左右される。
Almonty Industries
Almonty Industries (ALM )はポルトガルのPanasqueira鉱山を運営し、韓国のSangdongタングステン鉱山を開発してきた。Sangdongは2026年に試運転と処理を開始し、2026年9月に処理設備と破砕設備の最終操業認証を取得したと会社が発表した。
出典: Almonty
2026年7月にGlobal Tungsten & Powders（Planseeグループ）とのオフテイク契約が延長され、初回納入から21年、合計441万MTU、立上げ後の最低年21万MTUと会社は説明している。第1段階生産の90%以上を対象とするという。これは販売先を減-riskするが、生産量、回収率、品質、納入時期や利益率を保証しない。
過去に引用された235ドル/MTUの最低価格や110ドル/MTUの現金コストを現在の利益保証として扱うべきではない。契約は改定され、価格指標、処理費、品位、回収、増産費用、為替、資金調達条件が変わり得る。
投資リスク
- Sangdongの立上げ、歩留まり、設計能力到達の遅れ
- タングステン価格と顧客集中
- 鉱石品位、回収率、地盤・設備・許認可リスク
- 増設に必要な資本、負債、転換証券による希薄化
- 企業発表の将来予測と実績の差
- 触媒研究と鉱山収益の間に直接契約がないこと
結論
自己再構成するコバルト・タングステン酸化物はアルカリOERの活性と安定性を改善する有望な材料である。汚泥電気改質は廃棄物処理と水素・化学品・タンパク質生産を統合する興味深い方法だ。
両研究とも、長期連続運転、完全な物質・エネルギー収支、安全性、ライフサイクル排出、パイロット規模の経済性が次の判断材料となる。研究成果を水素コストの解決や特定鉱山株の利益保証へ直接結び付けるべきではない。
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