Natürlicher Wasserstoff, auch weißer Wasserstoff genannt, entsteht ohne menschlichen Eingriff. Er kann in der Erdkruste, in Lagerstätten oder in Gesteinen vorkommen und birgt ein großes Potenzial für die Energiegewinnung. Die Forschung steckt noch in den Kinderschuhen, doch Schätzungen neuer Studien zufolge könnten etwa 5,6 Billionen Tonnen Wasserstoff in der Erdkruste gespeichert sein.
Bereits im vergangenen Jahr veröffentlichte das Fachmagazin "Science Advances" eine Studie, die zeigte, dass bestimmte Gebirgszüge günstige Bedingungen für die Bildung und Speicherung von natürlichem Wasserstoff (H₂) bieten könnten. Daran knüpfte nun ein Forschungsteam um den Geologen Frank Zwaan an. Es untersuchte verschiedene Gebirgszüge und stellte fest, dass insbesondere in den Alpen und den Pyrenäen großes Potenzial für die Bildung von Wasserstoff besteht.
Genese der Gebirge spielt eine zentrale Rolle
Wieso besonders die Alpen und die Pyrenäen ins Zentrum der Forschung gerückt sind, macht ihre Entstehungsgeschichte deutlich: Unterhalb dieser Gebirge verlaufen die Grenzen von Erdplatten, die sich beständig bewegen, messbar jedes Jahr um ein kleines Stück. Das zeigt auch die Simulation im Video.
Als vor etwa 200 Millionen Jahren der Superkontinent Pangaea zerbrach, drifteten die tektonischen Platten auseinander. Es bildete sich ein Grabenbecken. Vor etwa 100 Millionen Jahren änderte die Afrikanische Platte ihre Richtung und bewegte sich nach Norden. So kollidierte sie vor etwa 65 Millionen Jahren mit der Eurasischen Platte, wodurch sich die Alpen auffalteten.
Auch die Pyrenäen bildeten sich auf ähnliche Weise – hier schob sich die Iberische Platte von Westen her vor 100 bis 50 Millionen Jahren gegen die Eurasische und schuf so ihre Gebirgsformationen.
Diese Prozesse transportierten Gesteine aus dem tiefen Erdmantel langsam an die Oberfläche. Die dort herrschenden Temperaturen ermöglichten eine effiziente Reaktion mit Wasser und die Freisetzung von Wasserstoff. Das Gas lagerte sich schließlich in porösen Gesteinsschichten ab.
Modelle zeigen den Einfluss der Erosion
Die Forschenden betonen dabei den Einfluss der Erosion, die sich auf die geologische Entwicklung der Lagerstätten auswirkt. In ihrer neuen Studie nutzten sie plattentektonische Modelle, um die natürliche Abtragung von Gestein und Boden durch Wasser, Wind, Eis oder Gletscher zu berechnen. So fanden sie heraus, dass die Erosion die Hebung von Gestein aus dem tiefen Erdmantel Richtung Oberfläche fördern kann. Gleichzeitig macht sie die Gesteinsoberfläche brüchiger und damit durchlässiger. Wasser kann so in tiefere Schichten eindringen und so eine chemische Reaktion mit dem Gestein eingehen, was das Potenzial für die Bildung von natürlichem Wasserstoff steigert. Wie effizient die Erosion tatsächlich zur Entstehung von Wasserstoff beiträgt, hängt jedoch stark von besonderen Bedingungen ab – zu schnell oder zu stark sollte das Gestein dafür besser nicht abgetragen werden.
Ausblick: In Europas Gebirge steckt Potenzial
Letztlich fand das Forscherteam durch den Vergleich von Alpen, Pyrenäen und der Betischen Kordillere in Südspanien heraus, dass die Pyrenäen gefolgt von den Alpen die günstigsten Bedingungen aufwiesen. Studienautor Frank Zwaan betrachtet die Ergebnisse als Hinweis darauf, wo wir nachforschen sollten. Denn weitere Untersuchungen seien unerlässlich, um natürliche Wasserstoffressourcen zu erschließen.
Doch welche Mengen Wasserstoff in Zukunft auf diese Weise gewonnen werden könnten, verrät die Studie nicht. Erste Theorien gehen davon aus, dass die jährliche Kapazität in Gebirgen bis zu 20-mal größer sein könnte als in Gräben, die wegen ihrer tektonischen Aktivität als Vergleich herangezogen werden.
In Kanada ist ein Forschungsteam der Universitäten Toronto und Ottawa dagegen bereits fündig geworden. Im Gebiet des Kanadischen Schildes hat sich Wasserstoff auf natürliche Weise inmitten einiger der ältesten Gesteine der Erde angereichert. Erstmals konnte das Team ein Vorkommen messen und die Konzentration kartieren.
