Diese Pressemitteilung wurde von der University of Oxford herausgegeben und enthält eine Zusammenfassung eines wissenschaftlichen Artikels, der in der Zeitschrift „Nature Reviews Earth & Environment“ unter https://doi.org/10.1038/s43017-025-00670-1″veröffentlicht wurde.

Forscher der University of Oxford, der Durham University und der University of Toronto haben die geologischen Voraussetzungen beschrieben, die erforderlich sind, um saubere Quellen für natürlichen Wasserstoff unter unseren Füßen zu finden. Die Arbeit beschreibt detailliert die Voraussetzungen dafür, dass sich natürlicher Wasserstoff, der im Laufe der Erdgeschichte von der Erde selbst produziert wird, in der Kruste anreichern kann, und stellt fest, dass die geologischen Umgebungen mit diesen Zutaten weltweit verbreitet sind. Diese Ergebnisse, die heute in der Zeitschrift Nature Reviews Earth & Environment veröffentlicht wurden, bieten eine Lösung für die Herausforderung der Wasserstoffversorgung und werden der Industrie helfen, natürlichen Wasserstoff zu finden und zu extrahieren, um den weltweiten Bedarf zu decken und die Verwendung von Kohlenwasserstoffen zu diesem Zweck zu vermeiden.

In der modernen Welt ist eine zuverlässige Versorgung mit Wasserstoffgas für das Funktionieren der Gesellschaft unerlässlich. Aus Wasserstoff hergestellter Dünger trägt zur Ernährung der Hälfte der Weltbevölkerung bei, und Wasserstoff ist auch eine wichtige Energiekomponente in vielen Fahrplänen für eine kohlenstoffneutrale Zukunft, die unerlässlich ist, wenn wir die schlimmsten Prognosen des Klimawandels verhindern wollen.

Heute wird Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen hergestellt, wobei die Abgase zu 2,4 % der globalen_{CO2-Emissionen} beitragen. Die Nachfrage nach Wasserstoff wird von 90 Millionen Tonnen im Jahr 2022 auf 540 Millionen Tonnen im Jahr 2050 steigen, aber es ist wichtig, dass dieser Wasserstoff keine_{CO2-Emissionen} verursacht. Die Produktion mit anschließender Vergrabung von_Abfall-CO2 („Kohlenstoffbindung“) oder aus erneuerbaren Energiequellen (Wind oder Sonne) sind beides künftige Quellen für Wasserstoff, aber noch nicht kommerziell wettbewerbsfähig.

 

Neue Forschungsergebnisse der Universität Oxford in Zusammenarbeit mit der Durham University und der University of Toronto bieten eine Lösung. In den letzten Milliarden Jahren wurde in der kontinentalen Erdkruste genug Wasserstoffgas produziert, um den Energiebedarf der Menschheit für mindestens 170.000 Jahre zu decken. Während ein Teil davon verloren gegangen ist, verbraucht wurde oder heute unzugänglich ist, könnte der verbleibende Wasserstoff eine natürliche (und emissionsfreie) Quelle für diese natürliche Ressource darstellen.

Bislang haben begrenzte historische Wasserstoffproben und -messungen das derzeitige Verständnis der Wissenschaftler darüber eingeschränkt, wo und wie viel Wasserstoff in der Kruste vorhanden ist. Ein Explorationsrezept ist entscheidend, um zugängliche und kommerziell nutzbare Ansammlungen von natürlichem geologischen Wasserstoff zu finden.

Der Mitautor der Studie , Professor Jon Gluyas (Durham University), stellt fest: „Wir haben erfolgreich eine Explorationsstrategie für Helium entwickelt und ein ähnlicher ‚First Principles‘-Ansatz kann auch für Wasserstoff verfolgt werden.“

Diese Forschung beschreibt die wichtigsten Bestandteile, die für eine Explorationsstrategie benötigt werden, um verschiedene „Wasserstoffsysteme“ zu finden. Dazu gehört, wie viel Wasserstoff produziert wird und in welchen Gesteinsarten und unter welchen Bedingungen diese vorkommen, wie der Wasserstoff aus diesen Gesteinen in den Untergrund wandert, unter welchen Bedingungen sich ein Gasfeld bilden kann und unter welchen Bedingungen der Wasserstoff zerstört wird.

Die Mitautorin der Studie , Professor Barbara Sherwood Lollar (Universität von Toronto), sagte: „Wir wissen zum Beispiel, dass unterirdische Mikroben sich gerne von Wasserstoff ernähren. Es ist wichtig, Umgebungen zu vermeiden, in denen sie mit dem Wasserstoff in Berührung kommen, um den Wasserstoff in wirtschaftlichen Ansammlungen zu erhalten.“

Die Autoren skizzieren, wo das Verständnis für diese Bestandteile gut ist, und heben Bereiche hervor, in denen noch mehr Arbeit nötig ist – wie z.B. die Reaktionseffizienz von Gesteinen und die Frage, wie die geologische Geschichte die richtigen Gesteine mit dem Wasser, das mit ihnen reagiert, zusammenbringen kann.

Einige Quellen von Wasserstoffgas, wie z.B. aus dem Erdmantel, haben viele Spekulationen und Übertreibungen angeheizt – aber diese Forschung zeigt, dass dies keine brauchbaren Quellen sind. Stattdessen haben die Autoren gezeigt, dass die Zutaten für ein komplettes Wasserstoffsystem in einer Reihe gängiger geologischer Gegebenheiten innerhalb der Erdkruste gefunden werden können. Einige davon können geologisch gesehen recht jung sein und Wasserstoff ‚vor kurzem‘ (Millionen bis zehn Millionen Jahre) gebildet haben, andere sind wirklich uralt (Hunderte von Millionen Jahren) – aber im Wesentlichen sind sie weltweit zu finden.

„Das Kombinieren der Zutaten, um akkumulierten Wasserstoff in einer dieser Umgebungen zu finden, kann mit dem Kochen eines Soufflés verglichen werden – wenn Sie auch nur eine der Zutaten, Mengen, den Zeitpunkt oder die Temperatur falsch wählen, werden Sie enttäuscht sein. Ein erfolgreiches Explorationsrezept, das wiederholbar ist, wird eine kommerziell wettbewerbsfähige, kohlenstoffarme Wasserstoffquelle erschließen, die wesentlich zur Energiewende beitragen würde – wir haben die richtige Erfahrung, um diese Zutaten zu kombinieren und dieses Rezept zu finden.“

– Hauptautor Professor Chris Ballentine (Oxford Earth Sciences)

Das Potenzial für natürlichen geologischen Wasserstoff hat die Autoren dazu motiviert, Snowfox Discovery Ltd. zu gründen, ein Explorationsunternehmen, das es sich zur Aufgabe gemacht hat, gesellschaftlich bedeutende natürliche Wasserstoffvorkommen zu finden.