Natürlicher Wasserstoff hat sich in jüngster Zeit als die effektivste und billigste Alternative zu fossilen Brennstoffen erwiesen, angesichts der anhaltenden Bemühungen, Klimaziele zu erreichen und den Kohlenstoffausstoß zu reduzieren.
Natürlicher Wasserstoff ist das Gas, das frei in den unterirdischen Schichten der Erde vorkommt und normalerweise durch Bohrprozesse wie Hydrofracking gewonnen wird, bei dem eine Mischung aus Wasser, Sand und Chemikalien unter hohem Druck eingespritzt wird, um das Gas aus dem Gestein freizusetzen, wie von der spezialisierten Energieplattform (mit Sitz in Washington) definiert.
Er wird auch weißer Wasserstoff genannt, um ihn von grünem Wasserstoff zu unterscheiden, der aus Wasser gewonnen wird, blauem Wasserstoff, der durch Verbrennen von Gas gewonnen wird, unter Verwendung von Kohlenstoffabscheidungs- und -speichertechnologie, und anderen Wasserstoffarten.
Eine brennende Zigarette lieferte den ersten Beweis für die Existenz von Wasserstoff tief im Inneren der Erde. Bohrarbeiter entzündeten 1987 versehentlich Gas, das aus einem vermeintlich trockenen Brunnen im Dorf Bourakibogo im Südwesten Malis austrat.
- Wie begann die Entdeckung von natürlichem Wasserstoff?
Natürliche Wasserstoffreserven waren in den vergangenen Jahrzehnten unbekannt oder schwer nachzuweisen, bis Mali 2012 die Entdeckung einer seiner Produktionsstätten bekannt gab und die Projekte in verschiedenen Teilen der Welt fortgesetzt wurden.
Anstelle von Erdgas, dessen Hauptbestandteil Methan ist – eine Ursache der globalen Erwärmung –, haben Bohrunternehmen Wasserstoff gefördert.
Jetzt, Jahrzehnte später, nutzt das 1.500 Einwohner zählende Dorf Burakibogo laut einem Bericht, der der spezialisierten Energieplattform unter Berufung auf die Financial Times vorliegt, immer noch einen sauberen Gastank zur Stromerzeugung.
40 Unternehmen in Ländern wie Australien, Albanien, Kanada und Südkorea suchten laut der Beratungsfirma Rystad Energy ab Ende 2023 nach Wasserstoffvorkommen; das sind mehr als 10 Unternehmen vor nur 3 Jahren.
Im vergangenen Jahr (2023) entdeckten Wissenschaftler bei der Suche nach Erdgas in Lothringen im Nordosten Frankreichs das ihrer Meinung nach möglicherweise größte bisher entdeckte natürliche Wasserstoffreservoir. Das Sultanat Oman ist das erste arabische Land, das über die Gewinnung von natürlichem Wasserstoff und dessen kommerzielle Nutzung nachdenkt, gefolgt von Marokko.
-Perspektiven für die Erkundung von natürlichem Wasserstoff:
Das australische Unternehmen Gold Hydrogen hat zum ersten Mal die Aussicht auf die Erkundung von natürlichem Wasserstoff in Südaustralien entdeckt, die Ölforscher vor einem Jahrhundert ignoriert hatten.
Der Geschäftsführer von Gold Hydrogen, Neil Macdonald, erklärte: „Die Welt braucht zuverlässige und erschwingliche Energie. Wir hoffen, einen großen Teil dazu beizutragen.“
Der Bedarf ist so groß, dass die Internationale Energieagentur erwartet, dass sich die jährliche Nachfrage nach Wasserstoff mehr als vervierfachen wird: Sie muss von 95 Millionen Tonnen im Jahr 2022 auf 430 Millionen Tonnen im Jahr 2050 steigen, um die Ziele der Kohlenstoffneutralität zu erreichen, indem fossile Brennstoffe ersetzt werden, die derzeit in Raffinerien, Kraftwerken und Fahrzeugen verwendet werden.
Der größte Teil des heute verwendeten Wasserstoffs wird durch Abtrennung von Erdgas hergestellt, ein Prozess, bei dem Kohlendioxid als Nebenprodukt entsteht.
Bisher konzentrierten sich die Bemühungen, sauberere Kraftstoffe zu produzieren, um die Ziele der Kohlenstoffneutralität zu erreichen, entweder auf die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff oder auf die Nutzung erneuerbarer Energien zum Antrieb von Elektrolyseuren im industriellen Maßstab, um Wasserstoff von Wasser zu trennen.
Im Allgemeinen war die Erforschung nutzbarer Reserven an natürlichem Wasserstoff nicht möglich.
„Wir wissen seit mehr als einem Jahrhundert von der natürlichen Präsenz von Wasserstoff … aber man ging davon aus, dass man keine Ansammlungen davon erhalten kann“, sagte der USGS-Forschungsgeologe Jeffrey Ellis.
Diese Annahme wird jetzt dank Entdeckungen und Bohrergebnissen in Mali und anderswo ernsthaft auf die Probe gestellt; während der wachsende potenzielle Markt für Wasserstoff die Bemühungen vorantreibt, besser zu verstehen, was unter der Erde liegt.
- Natürliche Wasserstoffreserven:
Der Geologe Jeffrey Ellis und sein Team modellierten die globalen Reserven an natürlichem Wasserstoff und kamen zu einer durchschnittlichen Schätzung von etwa 5 Billionen Tonnen.
Aber aufgrund einer Vielzahl von Unsicherheiten kann das tatsächliche Volumen etwas höher oder niedriger sein.
Ein Großteil des Gases entsteht durch natürliche Prozesse, wie die Reaktion zwischen eisenreichen Gesteinen und Wasser bei hohen Temperaturen, aber etwas Wasserstoff könnte während der Entstehung der Erde eingeschlossen worden sein.
„Es ist möglich, dass große Mengen ursprünglichen Wasserstoffs aus dem Boden entweichen“, sagt Ellis.
Die Menge, die gefördert werden kann, ist jedoch nicht vollständig geklärt, und Ellis weist darauf hin, dass nur 2 % seiner durchschnittlichen Schätzung der 200-jährigen Bedarfsschätzung der IEA entsprechen würden.
Theoretisch könnte die Nutzung unterirdischer Wasserstoffreserven auch viel billiger sein als die Trennung von Erdgas oder Wasser.
„Die Produktion von Wasserstoff durch Elektrolyse in Australien kostet vor dem Transport mindestens 6 Dollar pro Kilogramm“, sagt Neil MacDonald, Geschäftsführer von Australian Gold Hydrogen.
Er fügte hinzu: „Aufgrund der Erfahrungen in Mali und unserer Bohrarbeiten sind wir fest davon überzeugt, dass wir ihn vor dem Transport für einen Dollar pro Kilogramm oder weniger produzieren können.“
- Hindernisse für natürlichen Wasserstoff:
Bisher wurde natürlicher Wasserstoff nicht in kommerziellem Maßstab gefördert, und die Mehrheit derjenigen, die danach suchen, sind Start-ups, die mit vielen Unsicherheiten konfrontiert sind; von der Größe, Lage und Reinheit des Sediments bis hin zur Leichtigkeit der Förderung, potenziellen Nebenprodukten, Sickerraten und Transport.
Die Wirtschaftlichkeit von Explorationsprojekten kann dadurch verbessert werden, dass neben Helium manchmal natürlicher Wasserstoff vorhanden ist, ein Gas, das bereits in vielen Branchen von der Verteidigung bis zur Medizin von Nutzen ist.
Allerdings ist oft auch Kohlendioxid vorhanden, das aufgefangen werden muss, um schädliche Emissionen zu vermeiden.
Ein weiteres potenzielles Problem ist das Austreten von Wasserstoff während der Förderung, da das Gas indirekte Auswirkungen auf die Lebensdauer von Methan haben könnte, da Wasserstoff ein indirektes Treibhausgas ist.
Wenn man es also austreten lässt, würde das seinen Beitrag zur Bekämpfung der globalen Erwärmung verringern.
Paul Haraka, Chief Business Officer des amerikanischen Unternehmens Koloma, sagt: „Die Bohrung in Mali hat viel Interesse geweckt, und einige Entdeckungen in Australien haben an Dynamik gewonnen … aber es ist noch sehr früh … es bleibt noch viel zu tun.“ „bevor natürlicher Wasserstoff weit verbreitet ist.“
Coloma wird von Breakthrough Energy Ventures unterstützt, das von Bill Gates gegründet wurde und sich mit Wasserstoff beschäftigt.