Wasserstoff, das häufigste Element im Universum, wird oft als Energieträger der Zukunft bezeichnet. Seine Verbrennung setzt nur Wasser frei, was ihn zu einer attraktiven Alternative zu fossilen Brennstoffen macht, die für Treibhausgasemissionen und den Klimawandel verantwortlich sind. Die großflächige Produktion von Wasserstoff bleibt jedoch eine Herausforderung. Die meisten derzeitigen Methoden sind teuer und/oder hängen noch immer von fossilen Brennstoffen ab.
Eine hypothetische Wasserstoffgewinnungsanlage in einer Gebirgskette
Eine vielversprechende neue Studie zeigt, dass sich große Reserven an natürlichem Wasserstoff in Gebirgsketten verbergen könnten, was den Weg für eine saubere und reichhaltige Energiequelle ebnet, die Hoffnung für zukünftige Generationen bietet.
Der Entstehungsprozess von natürlichem Wasserstoff
Natürlicher Wasserstoff entsteht hauptsächlich durch einen geologischen Prozess namens "Serpentinisierung". Dieses Phänomen tritt auf, wenn Gesteine des Erdmantels, die reich an Eisen sind und als Peridotite bezeichnet werden, mit Wasser in Kontakt kommen. Diese chemische Reaktion führt zur Bildung von Serpentin, einem Mineral, und setzt Wasserstoffgas frei. Dieser Prozess kann in verschiedenen geologischen Kontexten auftreten, aber Gebirgsketten bieten besonders günstige Bedingungen.
Tatsächlich entstehen Gebirge durch die Kollision tektonischer Platten. Es handelt sich um dynamische Zonen, in denen Gesteine des Erdmantels nahe an die Oberfläche gelangen. Tektonische Bewegungen, die das Gelände komprimieren und anheben, ermöglichen es den Peridotiten, sich der Oberfläche zu nähern, wo sie mit Wasser interagieren können. Darüber hinaus begünstigen die zahlreichen Verwerfungen und Brüche in den Bergen die Zirkulation von Wasser, das für den Serpentinisierungsprozess entscheidend ist. Diese Merkmale machen Gebirgsketten zu bevorzugten Orten für die Bildung von natürlichem Wasserstoff.
Modellierung:
(A) Nach 5 Millionen Jahren Rifting.
(B) Ende der Simulation (t = 54,5 Millionen Jahre).
(C) Analyse der Serpentinisierung und der H₂-Erzeugung in Rifts und umgekehrten Orogenesen. Die Serpentinisierung wird zwischen 200° und 350°C visualisiert, wo sie entlang großer aktiver Verwerfungen effizient ist.
Es ist wichtig, natürlichen Wasserstoff, manchmal auch "weißer Wasserstoff" genannt, von anderen Arten von Wasserstoff zu unterscheiden. Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen (seine Produktion verursacht daher Treibhausgasemissionen). Grüner Wasserstoff hingegen wird aus erneuerbaren Energien erzeugt, was ihn zu einer sauberen Energiequelle macht. Natürlicher Wasserstoff, wenn er nachhaltig genutzt wird, könnte eine interessante Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen und gleichzeitig kostengünstiger und weniger umweltschädlich sein als grüner Wasserstoff.
Ein beträchtliches Energiepotenzial
Gebirgsketten mit ihren großen Mengen an Mantelgestein deuten auf ein beträchtliches Potenzial zur Produktion von natürlichem Wasserstoff hin. Diese Reserven, die möglicherweise erheblich sind, könnten leichter zugänglich sein als die in ozeanischen Becken, wo die Förderung komplexer und teurer ist. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine genaue Bewertung dieser Reserven und ihres tatsächlichen Potenzials weitere Forschungen und Erkundungen erfordert.
Mehrere Erkundungsprojekte sind bereits in Gebirgsketten wie den Pyrenäen, den Alpen oder dem Balkan im Gange, wo Hinweise auf die Produktion von natürlichem Wasserstoff entdeckt wurden. Diese Projekte zielen darauf ab, potenzielle Lagerstätten zu identifizieren und zu charakterisieren sowie effiziente und umweltfreundliche Fördertechniken zu entwickeln. Die Entdeckung nutzbarer Lagerstätten könnte einen wichtigen Schritt in Richtung einer nachhaltigen Energiewende darstellen, indem sie eine saubere und reichhaltige Energiequelle bietet.
Obwohl vielversprechend, birgt die Nutzung von natürlichem Wasserstoff noch Herausforderungen. Es müssen effiziente Erkundungstechniken entwickelt werden, um Lagerstätten zu lokalisieren, die oft in großen Tiefen und in komplexen geologischen Umgebungen liegen. Darüber hinaus müssen die Förderungsmethoden optimiert werden, um eine rentable und nachhaltige Produktion zu gewährleisten und gleichzeitig die Umweltauswirkungen zu minimieren.
Schließlich wird die Vermarktung von natürlichem Wasserstoff den Aufbau geeigneter Infrastrukturen für die Speicherung und den Transport erfordern. Trotz dieser Hindernisse rechtfertigt das Potenzial dieser sauberen und reichhaltigen Energiequelle die laufenden Forschungs- und Entwicklungsbemühungen.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Science Advances