Wasserstoff aus Gestein könnte saubere Brennstoffproduktion mit CO2-Speicherung verbinden

Ein Klimakonzept mit zwei Effekten steuert auf Feldversuche zu

Forschende testen eine Idee, die, wenn sie skaliert werden kann, zwei schwierige Klimaprobleme zugleich angehen könnte: die Herstellung von kohlenstoffarmem Wasserstoff und die Speicherung von Kohlendioxid im Untergrund in denselben Gesteinssystemen. Der im bereitgestellten Quellentext beschriebene Ansatz hat in Laborarbeiten an einem häufigen Gesteinstyp vielversprechende Ergebnisse gezeigt, und die Wissenschaftler wollen ihn nun mit Industriepartnern in Feldversuche überführen.

Das Konzept kommt zu einem Zeitpunkt, an dem Wasserstoff sowohl strategisch wichtig als auch kommerziell schwierig bleibt. Sauberer Wasserstoff gilt weithin als nützlich für Sektoren, die sich nur schwer direkt elektrifizieren lassen, darunter die Düngemittelproduktion und die Stahlherstellung. Doch der Großteil des heutigen Wasserstoffs wird immer noch aus fossilen Brennstoffen hergestellt, was bedeutet, dass der Brennstoff oft mit einem großen CO2-Fußabdruck verbunden ist.

Der vorgeschlagene gesteinsbasierte Weg soll diese Gleichung verändern. Statt auf konventionelle fossile Produktion oder auf erneuerbaren Strom zur Wasserspaltung zu setzen, wollen die Forschenden geologische Prozesse im Untergrund auslösen, die Wasserstoff erzeugen, während CO2 mineralisiert oder anderweitig im umgebenden Gestein gespeichert wird.

Warum die Forschenden in den Untergrund blicken

Es gibt mehrere Gründe, warum diese Forschungsrichtung Aufmerksamkeit erhält. Einer ist die Kostenfrage. Wasserstoff, der per Elektrolyse mit Wind- oder Solarstrom hergestellt wird, wächst zwar, ist aber immer noch relativ teuer und benötigt große Mengen sauberer Elektrizität. Wenn dieser Strom für Wasserstoff genutzt wird, steht er zudem nicht für andere Dekarbonisierungsbedarfe zur Verfügung, etwa um Kohlekraft zu verdrängen.

Ein weiterer Grund ist die Größenordnung. Das Interesse an natürlichem oder geologischem Wasserstoff ist stark gestiegen, also an der Idee, dass unterirdische Gesteine Wasserstoff erzeugen können, der sich entweder natürlich ansammelt oder gezielt stimuliert werden kann. Einige Forschende halten das Potenzial für enorm. Andere sind vorsichtiger, und der bereitgestellte Quellentext spiegelt diese Unsicherheit wider. Er weist darauf hin, dass nahezu reiner natürlicher Wasserstoff derzeit nur an einer winzigen kommerziellen Anlage in Bourakébougou, Mali, gefördert wird.

Der neue Vorschlag liegt zwischen der Suche nach natürlichem Wasserstoff und der herkömmlichen Wasserstoffherstellung. Statt einfach nach bereits vorhandenen unterirdischen Wasserstofflagerstätten zu suchen, untersuchen Forschende, ob sich Wasserstoff wirtschaftlich in Gesteinsformationen erzeugen lässt und gleichzeitig CO2 gebunden werden kann.

Was die Laborarbeit nahelegt

Laut dem bereitgestellten Quellentext haben Forschende an der University of Texas at Austin in Laborstudien gezeigt, dass der Prozess bei einem häufigen Gesteinstyp funktioniert. Der nächste Schritt besteht darin zu prüfen, ob sich diese Chemie auf Feldbedingungen übertragen lässt, wo Temperatur, Durchlässigkeit, Fluidverhalten und Wirtschaftlichkeit deutlich komplexer werden.

Der Anspruch geht über Wasserstoff allein hinaus. Die Forschenden sagen, dass sich möglicherweise sogar gleichzeitig geothermische Energie gewinnen lässt. Wenn das gelingt, könnte dasselbe unterirdische System drei klimarelevante Ergebnisse liefern: sauberen Brennstoff, Kohlenstoffspeicherung sowie nutzbare Wärme oder Strom.

Gerade diese Kombination macht das Konzept bemerkenswert. Jedes dieser Ziele wird im Energiesektor separat verfolgt, doch ihre Integration in einen einzigen geologischen Arbeitsablauf könnte manche Projekte attraktiver machen, wenn sich die technische Umsetzung als machbar erweist.

Das kommerzielle Versprechen und die offenen Fragen

Das Potenzial ist leicht zu erkennen. Wasserstoff wird für mehrere industrielle Prozesse benötigt, die nicht einfach auf direkte Elektrizität umstellen können. Auch die Speicherung von Kohlendioxid ist in vielen Netto-Null-Szenarien unverzichtbar, besonders für Sektoren mit verbleibenden Emissionen. Ein System, das dieselben Gesteine für beide Zwecke nutzt, könnte die Projektwirtschaftlichkeit verbessern und den Infrastrukturaufwand verringern.

Doch die offenen Fragen sind beträchtlich. Laborerfolge garantieren keine Umsetzbarkeit im Feld. Gesteinsformationen unterscheiden sich stark. Produktionsraten könnten schwer vorherzusagen sein. CO2-Management, Reservoirsteuerung und Überwachungsanforderungen könnten den Einsatz erschweren. Die Kosten werden ebenso wichtig sein wie die Chemie.

Der bereitgestellte Quellentext ist in diesem Punkt vorsichtig. Die Forschenden behaupten nicht, eine ausgereifte kommerzielle Technologie zu haben. Sie sagen, sie hofften zu zeigen, dass Wasserstoff wirtschaftlich produziert werden kann, während CO2 gebunden wird. Diese Formulierung ordnet das Konzept genau dort ein, wo es heute steht: vielversprechend, aber noch nicht bewiesen.

Was das für die Wasserstofflandschaft bedeuten könnte

Wenn die Feldversuche erfolgreich sind, könnte die Arbeit die Wasserstoffdebatte über die heutigen Hauptkategorien grauer, blauer und grüner Wasserstoff hinaus erweitern. Die geologische Produktion in Verbindung mit Kohlenstoffspeicherung könnte sich als eigenständiger Pfad etablieren, insbesondere in Regionen mit geeigneten Gesteinsformationen und nahe gelegener industrieller Nachfrage.

Sie könnte auch die Debatte über natürlichen Wasserstoff verändern. Ein Großteil dieser Debatte drehte sich darum, ob die Welt über genügend zugänglichen unterirdischen Wasserstoff verfügt, um relevant zu sein. Der hier beschriebene Ansatz verlagert die Aufmerksamkeit darauf, Wasserstoff im Untergrund durch gezielte geochemische Prozesse zu erzeugen, statt sich nur auf natürlich entstandene Lagerstätten zu verlassen.

Das ist potenziell wichtig, weil sich damit die Frage von der Entdeckung zum Design verschiebt. Unternehmen könnten sich nicht mehr nur fragen, wo Wasserstoff bereits vorhanden ist, sondern wo die Geologie günstig ist, ihn zu produzieren und gleichzeitig Kohlenstoff einzuschließen.

Der Weg vom Labor zur kommerziellen Anlage ist noch lang. Doch die Attraktivität der Idee ist klar. In einer dekarbonisierenden Wirtschaft könnten die wertvollsten Technologien jene sein, die mehrere Engpässe auf einmal lösen. Gesteinsformationen zu Orten zu machen, an denen sowohl Wasserstoff erzeugt als auch CO2 gespeichert wird, ist genau diese Art von Ansatz, weshalb diese frühe Forschung wahrscheinlich große Aufmerksamkeit von Energieentwicklern und Klimastrategen erhalten dürfte.

Dieser Artikel basiert auf einem Bericht von New Scientist. Den Originalartikel lesen.