Wasserstoff wird immer wieder als emissionsfreier Hoffnungsträger für den Klimawandel gehandelt. Doch mit den meisten Varianten gibt es Probleme. Brauner Wasserstoff kommt aus fossilen Quellen, grüner Wasserstoff ist teuer und ineffizient in der Herstellung. Weißer Wasserstoff kommt dagegen natürlich in Gesteinen vor. Kann er die Energiewende bringen?
Das erste Mal, dass weißer Wasserstoff weltweite Aufmerksamkeit bekam, war 2019 in Bourakebougou, einem Dorf im Südwesten von Malis.
Erste Bohrungen habe es hier schon 1987, allerdings auf der Suche nach Wasser. Angeblich kam es aber zu einer großen Explosion, als ein Arbeiter sich eine Zigarette anzündete und es wohl mehrere Wochen im Bohrloch brannte. Das Loch wurde zubetonniert und die Bohrungen eingestellt, bis die Stelle 2011 untersucht wurde.
Forschende stellten dabei fest, dass es sich bei dem Gas um 98-prozentigen Wasserstoff handelte. Als diese Studie 2019 an die Öffentlichkeit trat, begann der Run auf diesen natürlich vorkommenden Wasserstoff.
Was genau ist weißer Wasserstoff?
Weißer Wasserstoff, auch natürlicher Wasserstoff, geologischer Wasserstoff oder geogener Wasserstoff genannt, kommt in natürlichen Lagerstätten in tiefen Gesteinsschichten in der Erdkruste vor. Anders als grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse erzeugt wird, oder brauner Wasserstoff, der aus fossilen Quellen gewonnen wird, ist weißer Wasserstoff ein Primärenergieträger.
Das bedeutet, dass sich dieser Rohstoff ohne externe Energie produzieren lässt, was ihn auch wirtschaftlich interessant macht. Weißer Wasserstoff „verspricht geringere Produktionskosten und einen niedrigeren Energiebedarf“, heißt es etwa in einer Studie der Heinrich-Böll-Stiftung.
Wie entsteht weißer Wasserstoff?
Tatsächlich sind die geochemischen Prozesse, die zur Entstehung von weißem Wasserstoff in der Erdkruste führen, bislang noch nicht gut erforscht. Allgemein lässt sich aber sagen, dass der Rohstoff durch zwei natürliche Prozesse entsteht.
- Serpentinisierung: Hierbei reagieren Mineralien unter hohem Druck mit Wasser und erzeugen so Wasserstoff.
- Radiolyse: Hierbei spaltet Strahlung Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff.
Wo gibt es weißen Wasserstoff?
Bislang hat man Vorkommen von weißem Wasserstoff in den USA, Kanada, Australien, Mali, Marokko, aber auch in Europa in Ländern wie Frankreich, Spanien, Albanien, der Schweiz, Norwegen und sogar in Deutschland gefunden.
Genau lässt sich das nicht beantworten, da die Forschung hier noch am Anfang steht. Geolog:innen vermuten jedoch Hunderte von natürlichen Wasserstoffvorkommen weltweit. Das Energiepotenzial könnte enorm sein.
Alain Prinzhofer, einer der führenden Forscher zum Thema am Französischen Institut für Petroleum und Erneuerbare Energien glaubt etwa, dass der Wasserstoff die Energieproduktion auf der Erde revolutionieren könnte.
Ist weißer Wasserstoff klimaneutral?
Da weißer Wasserstoff natürlich in Gesteinen vorkommt, ist er auch aus Klimasicht interessant. Zudem spart man sich damit die zusätzliche Energieerzeugung, die etwa für grünen Wasserstoff erforderlich ist, was ihn auch energieärmer macht.
Interessant ist geogener Wasserstoff auch im Zusammenhang mit Geothermie. Denn in geothermischen Regionen wie Island wird dieser Wasserstoff momentan ungenutzt freigesetzt. Hier gäbe es die Möglichkeit, beides gleichzeitig zu nutzen. Das wäre kosteneffizient und könnte bei klimaneutraler Umsetzung auch zur Reduzierung von CO2 beitragen.
Doch es gibt aus Umweltsicht auch Risiken.
Da wäre zum einen das Risiko, dass das Gas leicht entweichen kann und somit als indirektes Treibhausgas freigesetzt werden könnte. Auch Begleitgase wie Methan oder Schwefelwasserstoff könnten austreten und negative Folgen für Mensch und Umwelt haben.
Und zum anderen gibt es das Problem der Gewinnung von weißem Wasserstoff. Dies erfolgt über Bohrungen, die dem Fracking sehr ähnlich sind. Das Verfahren könnte Böden beeinträchtigen und es erfordert auch viel Wasser, was wiederum zu einem Ressourcenwettbewerb beziehungsweise zu Wasserknappheit führen kann.
Bislang besteht auch generell zu wenig Forschung zu möglichen negativen Folgen für die Umwelt, sodass hier mehr Untersuchungen erforderlich sind und darauf basierend dann entsprechend strenge Regulierungen für den Abbau gestaltet werden müssten.
Warum wird so selten über weißen Wasserstoff berichtet?
Die Wissenschaft entdeckte bereits in den 1970er Jahren Vorkommen von natürlichem Wasserstoff beim Abbau von Erdöl. Warum findet weißer Wasserstoff im Vergleich zu anderen Arten von Wasserstoff so wenig Beachtung?
Lange galt weißer Wasserstoff als nicht sonderlich vielversprechend. Öl, Erdgas und mitunter auch Kohle waren viel günstiger zu gewinnen. Und dann war es natürlich auch einfacher, Wasserstoff direkt aus den fossilen Rohstoffen zu gewinnen. Damit war das Interesse der Wirtschaft an dem Energieträger entsprechend gering.
Damit einher geht auch eine dünne Forschungslage. In einer Kurzstudie des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik von 2020 beziehen die Wissenschaftler:innen weißen Wasserstoff ganz bewusst nicht in ihre Einschätzungen zum Potenzial von Wasserstoff ein.
So heißt es:
Über die geochemischen Mechanismen, die zur Entstehung von geologischem Wasserstoff führen […] ist wenig bekannt. Entsprechend sind noch keine zuverlässigen Prognosen zum Produktionspotenzial entstanden und umsetzbare Strategien zur Gewinnung müssen noch entwickelt werden.
Doch das ändert sich so langsam. In Kanada, Australien, Mali, aber auch in Frankreich oder in der Schweiz haben Unternehmen, Regierungen und Forschende in den vergangenen Jahren vermehrt Probebohrungen durchgeführt.
Projekte wie Hyafrica, ein gemeinsames Vorhaben der Afrikanischen und Europäischen Union, untersuchen das Potenzial der Energiequelle.
Doch skalierbare Förderung wird erst ab 2040 erwartet.
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