メタン熱分解は、メタンの熱分解としても知られ、理論上、低排出水素を製造する経路の中では比較的複雑性の低いものの一つに見える。燃焼ではなく熱によってメタンを分離するためである。その結果、生成されるのは水素と固体炭素であり、水素と濃縮された二酸化炭素の流れではない。しかし、2026年8月29日に公開されたMichael Barnardの分析は、産業規模に拡大する際の最大の課題は、化学プロセスの実行可能性を証明することではなく、生成される大量の炭素に継続的な市場を見つけることだと結論づけている。
プロセスから二酸化炭素の流れが生じないことにより、ブルー水素の提案に伴う回収・圧縮・輸送・地中貯留の一連の工程が不要になる可能性がある。Hazer Groupも、触媒技術を研究室レベルの化学から稼働中の実証プラントへと移行させ、KBRと共同で商業規模のエンジニアリングに取り組んでいる。しかし、プロセスの改善によっても、2つの生成物の間にある基本的な関係はなくならない。水素1トンにつき、約3トンの固体炭素が生成されるのである。
炭素は小さな副産物ではない
この物質収支は、年間30万トンの水素を生産する工場が、約90万トンの固体炭素、つまり1日当たり約2,500トンを生成することを意味する。Hazerは、鉄鋼、電池、アスファルト、コンクリート、その他の用途におけるグラファイト状炭素の利用法を開発している。しかし、こうした用途が存在することは、それらが必要な量、仕様、場所、価格で生産量を自動的に吸収できることを意味しない。
Barnardは、最良のシナリオの一つに見えるケースを検証している。すなわち、鉄の直接還元に水素を使用し、同時に電気アーク炉でグラファイト状炭素の一部を利用できる製鉄所である。これには、最終組成の調整、酸化鉄（II）の還元、スラグの発泡形成、プロセスエネルギーの一部の供給などが含まれる可能性がある。
しかし、物質収支をStegra規模の製鉄所と比較すると、年間250万トンの鉄鋼を生産する工場に必要な水素の生産によって、約34万〜36万5,000トンのグラファイトが生成される。一方、工場が消費できる炭素はわずか4万5,000〜6万3,000トンにとどまる可能性がある。この、水素と炭素の比較的好都合な組み合わせでさえ、グラファイトの約80〜90%は他の買い手を必要とする。
なぜこのニュースが重要なのか？
問題は炭素市場が存在しないことではなく、供給が生まれる仕組みと需要が形成される仕組みが一致していないことにある。従来の炭素生産者は炭素需要に応じて生産量を増減させるが、メタン熱分解における水素需要は生成される炭素の量を決める。そのため、市場がその時点で必要としていなくても、炭素が大量に生産される可能性がある。
また、水素の輸送には費用がかかるため、消費者の近くで生産することが促される。これは、水素需要の場所が炭素の出現場所だけでなく、その量を決める可能性もあることを意味する。その場合、施設は炭素を保管・加工し、特定用途に適合させ、十分な数の顧客へ継続的に輸送しなければならない。実際には、水素施設は単なるガス工場ではなく、炭素材料と物流の会社にもなる。
商業上の制約と成功の条件
新たな炭素材料は、石油コークス、無煙炭、天然グラファイト、人工グラファイトに加え、バイオ炭とも競合する。電池産業では、純度、粒子径、構造、電気化学的性能が厳密な水準にあるグラファイトが必要となる。一方、アスファルトやコンクリートは炭素添加剤を使用できるものの、想定される生産規模に近い量で炭素が不可欠な成分というわけではない。
この分析は、メタン熱分解が必ずしも悪い考えだとは見ていない。適切なバイオガス源、水素に対する安定した産業需要、高価値の炭素を必要とする近隣の消費者が組み合わさる特定のケースでは、成功する可能性がある。また、生産者が人工グラファイト、コークス、その他の排出強度がより高い化石由来炭素を代替できれば、実行可能性は高まる可能性がある。
しかし、投資家と政策立案者にとっての実務的な読み方は、炭素の流れを水素に自動的に付随する収益として計上しないことである。炭素は独立した市場としてモデル化し、等級と仕様、認証プロセス、既存材料との競争、保管、輸送、代替価値、市場飽和の可能性を検証しなければならない。副産物が主製品の3倍の重量になる場合、その市場はプロセス自体の実行可能性の一部となる。