Stein der Weisen?

Weißer Wasserstoff auf dem Vormarsch

Als 1987 Brunnenbauer ins malische Dorf Bourakébougou kamen, um nach Wasser zu bohren, dachten sie nicht an Wasserstoff; der Brunnen blieb trocken, bei 108 Metern Bohrtiefe gaben sie auf. Der Dörfler Mamadou Ngulo Konaré erzählt von damals, so Eric Hand am 16.02.2024 in Science (Vol 379, Issue 6633): „In der Zwischenzeit kam Wind aus dem Loch.“ Als aber einer der Bohrarbeiter mit einer Zigarette im Mund in das Loch schaute, explodierte ihm der Wind ins Gesicht. „Er ist nicht gestorben, aber er hat Verbrennungen erlitten“, so Konaré weiter. „Und jetzt hatten wir ein riesiges Feuer. Die Farbe des Feuers bei Tag war wie blau glitzerndes Wasser und hatte keine schwarze Rauchverschmutzung. In der Nacht sah es aus wie leuchtendes Gold, und überall auf den Feldern konnten wir einander im Licht sehen. Wir hatten große Angst, dass unser Dorf zerstört würde.“ War das die Energiezukunft? Noch nicht…

Bohrgerät für die Wasserstoffsuche – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft

Die Mannschaft brauchte Wochen, um das Feuer zu löschen und den Brunnen zu verschließen. Und so wurde er bis 2007 von den Dorfbewohnern gemieden, 20 Jahre lang. Damals erwarb Aliou Diallo, ein reicher malischer Geschäftsmann, Politiker und Vorsitzender des Öl- und Gasunternehmens Petroma, die Schürfrechte in der Region um Bourakébougou. „Wir haben ein Sprichwort, das besagt, dass der Mensch aus Erde, der Teufel aber aus Feuer gemacht ist“, sagt Diallo. „Es war ein verfluchter Ort. Ich sagte: ‚Nun, verfluchte Orte möchte ich in Orte des Segens verwandeln.'“

2012 beauftragte er Chapman Petroleum damit, herauszufinden, was aus dem Bohrloch kam. In einem vor der herrschenden Hitze von 50 °C geschützten mobilen Labor entdeckten Denis Brière, Petrophysiker und Vize-President der Chapman Petroleum Engineering und seine Techniker, dass das Gas zu 98 % aus Wasserstoff bestand. Das war außergewöhnlich: Wasserstoff taucht bei Ölbohrungen so gut wie nie auf, und man glaubte überdies, dass er in der Erde gar nicht vorkommt.

Brières Team installierte ein Wasserstoff angetriebenes Aggregat. Aus seinem Auspuff kam Wasser. Der Motor wurde an einen 30-Kilowatt-Generator angeschlossen, der Bourakébougou mit Elektrizität versorgte: Gefriertruhen zur Eisherstellung, Licht für die Abendgebete in der Moschee und einen Flachbildfernseher, mit dem der Dorfchef Fußballspiele verfolgen konnte. Auch die Testergebnisse der Kinder verbesserten sich. „Sie hatten jetzt Licht, um ihre Lektionen zu lernen, bevor sie morgens in die Klasse gingen“, so Diallo. Bald gab er das Ölgeschäft auf, änderte den Namen seines Unternehmens in Hydroma und begann, neue Bohrungen vorzunehmen.

Globaler Wasserstoffbedarf für Tausende von Jahren decken?

Die Entdeckung in Mali war ein anschaulicher Beweis für das, was eine kleine Gruppe von WissenschaftlerInnen schon lange behauptet hatte: Entgegen der landläufigen Meinung gibt es möglicherweise überall auf der Welt große Vorräte an natürlichem Wasserstoff, ähnlich wie Öl und Gas – allerdings nicht an denselben Orten. Diese Forscher sagen, dass durch Reaktionen zwischen Wasser und Gestein tief in der Erde kontinuierlich Wasserstoff erzeugt wird, der durch die Kruste nach oben sickert und sich manchmal in unterirdischen Fallen ansammelt. Laut einem Modell der U.S. Geological Survey (USGS) könnten die bisherigen Erkenntnisse eine mittlere Wasserstoffmenge voraussagen, die den prognostizierten globalen Wasserstoffbedarf für Tausende von Jahren decken könnte“. Aber, so warnten die Wissenschaftler, müsse man „bei der Interpretation dieser Zahl sehr vorsichtig sein. Nach dem, was wir über die Verteilung von Erdöl und anderen Gasen im Untergrund wissen, ist der größte Teil dieses Wasserstoffs wahrscheinlich unzugänglich.“ Die Wasserstoffvorräte könnten zu tief vergraben, zu weit vor der Küste oder in zu kleinen Ansammlungen, als dass sie jemals wirtschaftlich gewonnen werden könnten.

Seit Diallo und seine Kollegen 2019 das malische Feld im International Journal of Hydrogen Energy beschrieben haben, explodierte die Zahl der Veröffentlichungen über natürlichen Wasserstoff. „Es ist absolut unglaublich und wirklich exponentiell“, sagt der Geologe Alain Prinzhofer, Hauptautor des Mali-Artikels und wissenschaftlicher Leiter von GEO4U, einem in Rio de Janeiro ansässigen Öl- und Gasdienstleistungsunternehmen, das sich zunehmend mit Wasserstoff beschäftigt. Der Enthusiasmus für natürlichen Wasserstoff kommt zu einem Zeitpunkt, an dem das Interesse an sauberem, kohlenstofffreiem Kraftstoff stark zunimmt. Diese Bemühungen wurden durch den Einmarsch Russlands in die Ukraine im vergangenen Jahr noch verstärkt und lösten insbesondere in Europa eine überstürzte Suche nach Alternativen zum russischen Erdgas aus.

Derzeit muss jeder kommerzielle Wasserstoff entweder auf umweltschädliche Weise mit fossilen Brennstoffen oder auf teure Weise mit erneuerbarer Elektrizität hergestellt werden. Natürlicher Wasserstoff könnte, wenn er in größeren Mengen vorkommt, eine neue, umweltfreundliche Aufgabe für die erfahrenen Bohrer in der Öl- und Gasindustrie darstellen. „Ich glaube, dass er das Potenzial hat, alle fossilen Brennstoffe zu ersetzen“, sagt Zgonnik. „Das ist eine sehr große Aussage, ich weiß.“

Entscheidend ist, dass natürlicher Wasserstoff nicht nur sauber, sondern auch erneuerbar sein könnte. Es dauert Millionen von Jahren, bis aus vergrabenen und komprimierten organischen Ablagerungen Öl und Gas werden. Im Gegensatz dazu entsteht natürlicher Wasserstoff immer wieder aufs Neue, wenn unterirdisches Wasser mit Eisenmineralien bei hohen Temperaturen und hohem Druck reagiert. In den zehn Jahren, in denen in Mali mit der Erschließung von Wasserstoffbohrungen begonnen wurde, haben sich die Ströme nicht verringert, sagt Prinzhofer, der das Projekt beratend begleitet hat. „Wasserstoff scheint fast überall eine erneuerbare Energiequelle zu sein, keine fossile“, sagt er.

Weltgrößtes H2-Vorkommen in Lothringen?

Im September 2023 stießen Forschende in Lothringen auf ein unterirdisches Wasserstoffvorkommen, Berechnungen zufolge das größte Vorkommen der Welt: Geschätzte 46 Millionen Tonnen weißer Wasserstoff sollen bis 3.000 Meter tief lagern. Zum Vergleich: Weltweit werden derzeit ungefähr 90 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr produziert. Eigentlich wollten die Forscherinnen und Forscher nur bestimmen, wie hoch der Methangehalt im Lothringer Boden ist. Je tiefer die Forschenden jedoch bohrten, desto mehr Wasserstoff war mit dem Methan vermischt. In 3.000 Meter Tiefe könnte die Wasserstoffkonzentration bereits bei 90 Prozent liegen. Um dem genauer auf den Grund zu gehen, müssten jedoch weitere Bohrungen durchgeführt werden. (Der Standard)

Wasserstoff-Reservoir in Albanien zählt zu größten bisher entdeckten natürlichen Vorkommen

Die Entdeckung eines riesigen Wasserstoff-Reservoirs in Albanien könnte einen Wendepunkt bringen: Ein Forschungsteam um Laurent Truche von der Universität Grenoble entdeckte der Frankfurter Rundschau vom 16.02.2024 zufolge eine mutmaßlich riesige Wasserstoffgasquelle im Inneren einer Chromit-Mine im albanischen Bulqiza, etwa 50 Kilometer von Tirana entfernt. „Jährlich werden mindestens 200 Tonnen H2 aus den Stollen der Mine ausgestoßen, was eine der größten bisher aufgezeichneten H2-Flussraten darstellt“, meldeten die Forscher laut der im Februar 2024 veröffentlichten Untersuchung „A deep reservoir for hydrogen drives intense degassing in the Bulqizë ophiolite“ in Science. Auch die Qualität der entdeckten Quelle sei bahnbrechend: Man habe eine erhöhte Ausgasungsrate von Wasserstoff in Höhe von 84 Prozent nach Volumen festgestellt. Die Ausgasung bestehe aus fast reinem Wasserstoff. Etwa sechs Jahre lang zeichnete das Forscherteam die Wasserstoff-Austritte an der Mine auf. Ein Erfolg war nicht nur die Entdeckung des konkreten Vorkommens, sondern auch die Aussicht auf die Erschließung weiterer Quellen in der Zukunft. Der große Wasserstofffluss sei wahrscheinlich auf eine langfristige Akkumulation in dem Reservoir zurückzuführen, so das Forschungsteam. „Orte mit ähnlicher Geologie sollten gute Ziele für die Suche nach anderen natürlichen Wasserstoffquellen sein.“

Nature-Artikel – Abstract

Auf der Suche nach Möglichkeiten zur Erzeugung von billigem und umweltfreundlichem Wasserstoff bieten die natürlichen Wasserstoffquellen in Bourakébougou eine vielversprechende Lösung und sind ein gutes Beispiel dafür, wie H2 in der natürlichen Umgebung erzeugt werden kann. Es wurde nicht nur eine Quelle erfolgreich genutzt, um Strom für das örtliche Dorf zu erzeugen, sondern auch 24 weitere Erkundungsbohrungen haben das Vorhandensein von natürlichem H2 in der Umgebung nachgewiesen. Das H2-Feld von Bourakebougou bietet Geowissenschaftlern die einmalige Gelegenheit, die wichtigsten Merkmale natürlicher Wasserstoffvorkommen zu bestimmen. In diesem Beitrag werden die Entnahme von Bohrkernen, Bohrlochmessungen und geochemische Untersuchungen vorgestellt, die durchgeführt wurden, um die Art der H2-Lagerstätten in Bourakebougou besser zu charakterisieren. Die flachste Hauptlagerstätte, die den höchsten H2-Gehalt aufweist, besteht aus dolomitischem Karbonat (neoproterozoisches Kopfkarbonat). Diese Karbonate sind größtenteils verkarstet und weisen einen hohen Grad an Heterogenität bei der Porosität auf (0,21-14,32 %). Die Analyse der Bohrbilder der Karbonatlagerstätten zeigt, dass sich der Wasserstoff im Karst (Hohlraum) anreichert, was eine sekundäre Porosität in der Gesteinsmatrix darstellt. Andere Lagerstätten, insbesondere die tiefsten, sind poröse Sandsteinfelsen mit einer viel homogeneren Porosität (4,52-6,37 %) im Vergleich zu den massiven Karbonaten. Bei den untersuchten Bohrungen reagierte das Neutronenwerkzeug in besonderer Weise auf das Vorhandensein von Wasserstoff. Daher ist es das wichtigste Instrument, um das Vorhandensein von natürlichem Wasserstoff über die einfache Gasprotokollierung hinaus nachzuweisen. Vergleicht man ein H2-Lagerstättensystem mit klassischen Öl- und Gaslagerstättensystemen, so zeigen die Ergebnisse, dass es sich bei der Wasserstofflagerstätte um ein dynamisches System handelt, das sich im Laufe der Produktion zunehmend mit H2-reichem Gas auflädt. (nature.com/s41598-023-38977-y)

->Quellen:

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