Wasserstoff direkt aus der Erde: Warum jetzt alle danach suchen
Jahrzehntelang übersehen, jetzt heiß begehrt: Natürlicher Wasserstoff aus dem Untergrund. Hoffnungsträger oder geologisches Nischenprodukt?
In einigen heißen Quellen auf Island konnten bereits Wasserstoffströme nachgewiesen werden.
Foto: Panthermedia.net/KrisCole
Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger der Energiewende. Kaum ein anderer Energieträger verspricht so viel Flexibilität: einsetzbar in der Industrie, im Verkehr, in Kraftwerken. Doch der Haken ist bekannt. Grüner Wasserstoff entsteht nicht von selbst. Er braucht Strom, viel Strom. Und genau hier kommt natürlich vorkommender Wasserstoff ins Spiel.
Natürlicher Wasserstoff, oft auch „weißer“ oder „geologischer“ Wasserstoff genannt, tritt an Orten auf, an denen lange niemand danach gesucht hat. Das erklärt die neue Goldgräberstimmung. Sie speist sich aus realen Funden – und aus der Aussicht, einen Primärenergieträger zu erschließen, der klimaneutral genutzt werden kann, ohne vorher Strom zu verbrauchen.
Inhaltsverzeichnis
Ein Energieträger, der aus der Tiefe kommt
Dass Wasserstoff natürlich entsteht, ist in der Geowissenschaft seit Jahrzehnten bekannt. Neu ist der Blick darauf. Lange galt H₂ als flüchtiges Nebenprodukt, als Gas, das entweicht, bevor es sich irgendwo sammeln kann. Heute wissen Forschende: Unter bestimmten Bedingungen kann sich Wasserstoff durchaus anreichern – ähnlich wie Erdgas.
Ein zentraler Prozess ist die sogenannte Serpentinisierung. Dabei reagiert Wasser mit eisenreichen Mantelgesteinen. Das Eisen oxidiert, Wasserstoff wird frei. Solche Reaktionen laufen vor allem dort ab, wo ultramafische Gesteine aus dem Erdmantel nahe an die Oberfläche gelangen – etwa entlang großer Störungszonen oder in ehemaligen Ozeanbodenfragmenten, sogenannten Ophiolithen. Auch radiolytische Prozesse, bei denen natürliche Strahlung Wassermoleküle spaltet, können zur H₂-Bildung beitragen. Entscheidend ist: Die Erde produziert Wasserstoff kontinuierlich.
Doch Produktion allein reicht nicht. Damit aus Wasserstoff eine nutzbare Ressource wird, muss er wandern können, sich sammeln – und dort bleiben. Genau dieser systemische Blick prägt die aktuelle Forschung. Geologen sprechen inzwischen von vollständigen „Wasserstoffsystemen“: Quelle, Migrationswege, Speicher und Abdichtung müssen zusammenpassen. Fehlt ein Baustein, bleibt es bei Spuren im Gestein.
Entstehungsprozesse
Natürlicher H₂ entsteht durch mehrere geologische und chemische Mechanismen:
- Serpentinisierung: Wasser reagiert mit ultramafischen Mantelgesteinen (z. B. Olivin, Pyroxen), erzeugt H₂ als Nebenprodukt.
- Reduktive Wasser-Gesteins-Reaktionen: Wasserstoff wird freigesetzt, wenn wasserreiche Fluide mit Eisen- oder Ultramafitgestein reagieren.
- Radioaktive Zerfallsprozesse und biologische H₂-Bildung: können zusätzliche Mengen erzeugen, insbesondere in sedimentären Systemen.
- Migration und Akkumulation: Unter geeigneten Druck- und Temperaturbedingungen kann H₂ aus Quellgestein in Reservoirstrukturen migrieren und dort eingeschlossen werden – ähnlich wie Erdgas.
Warum der Hype kein Zufall ist
Die neue Aufmerksamkeit kommt nicht aus dem Nichts. In den vergangenen Jahren haben mehrere Funde gezeigt, dass natürlicher Wasserstoff nicht nur theoretisch existiert, sondern technisch relevant sein kann. Besonders ein Ort hat die Diskussion geprägt: Bourakébougou in Mali.
Dort stießen Geologen ursprünglich auf Wasserstoff, als sie eigentlich nach Wasser suchten. Messungen zeigten extrem hohe H₂-Konzentrationen, teilweise nahe der Reinheit von industriell erzeugtem Wasserstoff. Das Gas strömte aus dem Untergrund nach – kein einmaliger Zufallsfund, sondern ein aktives System. Wissenschaftliche Studien bestätigten: Der Wasserstoff stammt aus der Tiefe, er sammelt sich in bestimmten Gesteinshorizonten und lässt sich kontrolliert fördern. Bourakébougou gilt seither als Referenzfall. Nicht, weil es das größte Vorkommen wäre, sondern weil es zeigt, dass geologischer Wasserstoff mehr sein kann als ein geochemischer Nebeneffekt.
Ein zweites wichtiges Signal kam aus Europa. In Lothringen, im Nordosten Frankreichs, identifizierten Forschende unter ehemaligen Kohleabbaugebieten ein potenziell sehr großes natürliches Wasserstoffsystem. Die Rede ist von enormen Mengen, gebunden an geologische Strukturen, die über Millionen Jahre stabil waren. Noch ist offen, wie viel davon tatsächlich wirtschaftlich nutzbar ist. Aber der Fund hat die Perspektive verschoben: Natürlicher Wasserstoff ist kein exotisches Phänomen abgelegener Regionen, sondern könnte auch mitten in Industrielandschaften vorkommen.
Kanada, USA, Australien: Die Suche wird systematisch
Während Europa noch diskutiert, bohren andere bereits. In Kanada, genauer in der Provinz Saskatchewan, wurde eine Bohrung gezielt auf natürlichen Wasserstoff angesetzt – mit Erfolg. Das Gas trat unter Druck an die Oberfläche, begleitet von Helium. Diese Kombination ist kein Zufall. Beide Gase entstehen häufig gemeinsam und können sich in ähnlichen geologischen Fallen sammeln. Für Unternehmen ist das attraktiv: Helium hat einen etablierten Markt, Wasserstoff das größere Zukunftspotenzial. Die kanadische Bohrung steht exemplarisch für den aktuellen Ansatz: messen, beproben, unabhängig analysieren – und erst dann über Skalierung sprechen.
Auch in den USA formiert sich eine neue Explorationslandschaft. In Kansas, entlang der Nemaha Ridge, versuchen mehrere Firmen, einen neuen „Play“ für geologischen Wasserstoff zu definieren. Das Ziel ist nicht der schnelle Fund, sondern das Verständnis: Welche Gesteine produzieren H₂? Wo entweicht er, wo bleibt er? Welche Rolle spielen alte Störungszonen? Es ist klassische Rohstoffexploration – nur mit einem Gas, das sich anders verhält als Methan.
Australien geht einen ähnlichen Weg, allerdings stärker staatlich gerahmt. Auf der Eyre Peninsula in Südaustralien laufen Explorationsprogramme für natürlichen Wasserstoff unter Agrarflächen. Noch gibt es keine bestätigte Lagerstätte. Aber die Region gilt geologisch als vielversprechend. Entscheidend ist hier weniger der einzelne Fund als die systematische Kartierung. Australien will verstehen, wo sich Suchen lohnt – und wo nicht.
Hier wurde bereits weißer Wasserstoff gefunden
| Region/Beispiel | Evidenztyp | Was daran wichtig ist |
| Bourakébougou (Mali) | Feld/Reservoir, wissenschaftlich charakterisiert | Referenz für hohe Konzentrationen und Reservoir-Mechanik |
| Lorraine/Moselle (Frankreich) | großer Fund/Projektentwicklung | europäischer Treiber, zeigt Skalierungsambitionen – Förderbarkeit noch offen |
| Saskatchewan (Kanada) | Bohrung mit H₂ + He | Beispiel für „H₂+Helium“-Businesscase, Fokus auf Mess- und Verifikationskette |
| Kansas (USA) | Play-Definition, Explorationsprogramme | zeigt: Kapital + Exploration, aber noch frühe Phase; „Rezept“ wird gebaut |
| Semail-Ophiolith (Oman) | natürliche Seeps/Flüsse | Beleg aktiver Bildung; zugleich Warnsignal, wenn H₂ eher entweicht als speichert |
| Eyre Peninsula (Australien) | Lizenzgebiet/Exploration | staatlich gerahmte Exploration; noch keine „fertige Lagerstätte“, aber klare Suche |
Nicht jeder Nachweis führt zu einer Lagerstätte
Nicht jeder Nachweis führt automatisch zu einer Lagerstätte. Oman ist dafür ein gutes Beispiel. Im Semail-Ophiolithen, einem der größten freiliegenden Mantelgesteinskomplexe der Erde, messen Forschende seit Jahren natürliche Wasserstoffemissionen. Der Wasserstoff entsteht dort aktiv, gespeist durch laufende Serpentinisierungsreaktionen. Doch statt sich zu sammeln, entweicht er vielerorts diffus an die Oberfläche.
Für die Energienutzung ist das kein Jackpot. Für das Verständnis der Prozesse ist es Gold wert. Oman zeigt, dass Wasserstoffproduktion allein nicht genügt. Ohne geeignete Speicherstrukturen und Abdichtungen bleibt er flüchtig. Genau diese Unterscheidung ist zentral für die aktuelle Debatte – und sie trennt Hoffnung von belastbarer Perspektive.
Das technische Herz der Suche
Für Ingenieurinnen und Ingenieure ist die Sache klar: Natürlicher Wasserstoff ist nur dann relevant, wenn er sich wie ein Lagerstätten-Gas behandeln lässt. Das heißt: bekannte Fördertechniken, berechenbare Flüsse, kontrollierbare Zusammensetzung. Doch Wasserstoff stellt besondere Anforderungen. Das Molekül ist klein, diffundiert schneller als Methan, kann Materialien verspröden und reagiert mit seiner Umgebung.
Hinzu kommt ein weiterer Faktor, der lange unterschätzt wurde: Mikrobiologie. Bestimmte Mikroorganismen nutzen Wasserstoff als Energiequelle. In flachen, wasserreichen Umgebungen kann H₂ deshalb biologisch „verbraucht“ werden, bevor er sich anreichert. Tiefe, trockene und gut abgeschlossene Systeme gelten daher als besonders vielversprechend. Die Exploration sucht gezielt nach solchen Kombinationen.
Die Methoden stammen teilweise aus der Erdöl- und Erdgasindustrie: Seismik, Strukturmodellierung, Bohrlochmessungen. Ergänzt werden sie durch geochemische Spezialanalysen, etwa Boden- und Bohrlochgasmessungen, die Wasserstoffanomalien sichtbar machen. Der Unterschied liegt weniger im Werkzeug als in der Interpretation. Wasserstoff folgt eigenen Regeln.
Technische Herausforderungen
- Mikrobieller Abbau: Hydrogenotrophe Mikroorganismen können H₂ in der Nähe der Erdoberfläche oder im Reservoir aufbrauchen, bevor wirtschaftliche Akkumulation entsteht. Explorationsstrategien müssen Umgebungen identifizieren, in denen dieser Abbau minimiert wird.
- Reservoiranalyse und Bohrtechnik: Werkzeuge zur Charakterisierung von Reservoirdruck, Porosität und Durchlässigkeit sind noch im Aufbau. Die Industrie kann zwar aus der Erdöl- und Gasexploration profitieren, muss die Methoden aber an die spezifische H₂-Physik anpassen.
- Speicherung und Transport: Sobald natürlicher H₂ gefördert wird, sind speziell angepasste Infrastrukturkonzepte notwendig, z. B. Druckleitungen, Oberflächen-Speicher und potenziell unterirdische Speicher, da H₂ kleiner und reaktiver ist als Methan (größere Diffusions- und Versprödungsrisiken).
Zwischen Hoffnung und Realität
Die Debatte um natürlichen Wasserstoff schwankt derzeit zwischen Euphorie und Skepsis. Auf der einen Seite stehen Studien, die darauf hinweisen, dass die Erdkruste theoretisch enorme Mengen Wasserstoff produzieren könnte – genug, um den globalen Energiebedarf über sehr lange Zeiträume zu decken. Auf der anderen Seite steht die nüchterne Erkenntnis: Potenzial ist nicht gleich Reserve.
Was heute fehlt, sind belastbare Zahlen zu förderbaren Mengen, zu Förderkosten, zu langfristiger Stabilität von Reservoiren. Die oft zitierten extrem niedrigen Kosten pro Kilogramm Wasserstoff sind bislang eher Szenarien als Realität. Sie setzen ideale geologische Bedingungen voraus – und davon gibt es nicht viele.
Dennoch verändert sich etwas. Die Suche nach natürlichem Wasserstoff folgt inzwischen klaren wissenschaftlichen Leitlinien. Sie ist keine Schatzsuche mehr, sondern eine junge Disziplin zwischen Geologie, Chemie und Ingenieurwesen. Genau das macht sie interessant.
Wirtschaftliches Potenzial vs. technische Realität
Die Diskrepanz zwischen theoretischem Vorrat und wirtschaftlicher Nutzbarkeit ist der zentrale Engpass:
- Theoretisches Potenzial: Geologische Schätzungen deuten auf massive Vorräte hin, möglicherweise energetisch größer als bekannte Gasreserven.
- Förderbarkeit: Nur ein Bruchteil dieser Reserven dürfte technisch zugänglich und wirtschaftlich förderbar sein. Viele Vorkommen liegen zu tief, sind unzureichend konzentriert oder nicht in geeigneten Fallen eingeschlossen.
- Kosten und Infrastruktur: Explorations- und Förderkosten sind derzeit hoch und stark projektabhängig; derzeit existieren keine breit verfügbaren Technologien für kosteneffiziente Förderung.
Welche Rolle könnte natürlicher Wasserstoff spielen?
Selbst wenn nur ein Bruchteil der vermuteten Vorkommen nutzbar wird, könnte natürlicher Wasserstoff eine wichtige Ergänzung sein. Vor allem dort, wo Industrie heute auf grauen Wasserstoff angewiesen ist, könnte er Emissionen senken, ohne neue Elektrolysekapazitäten aufzubauen. Denkbar sind regionale Anwendungen: Raffinerien, Chemieparks, Stahlwerke – überall dort, wo Wasserstoff ohnehin gebraucht wird.
Er wird grünen Wasserstoff nicht ersetzen. Aber er könnte ihn entlasten. Und er könnte die Energiewende robuster machen, indem er eine weitere Quelle ins Spiel bringt, die nicht vom Stromangebot abhängt.
Anwendungsfälle und Energiesystem-Integration
Wenn natürliche H₂ wirtschaftlich verfügbar wäre, bietet er Vorteile:
- CO₂-frei bei Nutzung: Keine direkte Emission beim Verbrennen oder im Brennstoffzellen-Einsatz.
- Komplement zu grünem H₂: Könnte die Versorgung stabilisieren, wenn Elektrolysekapazitäten nicht ausreichen.
- Industrielle Einsatzfelder: Schwerindustrie, Mobilität, Stromerzeugung.
Technische Integration hängt jedoch von Fördermengen, Preis und Infrastruktur ab.
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