Wasserstoff (H2) könnte bei der Energiewende eine große Rolle spielen, hat großes Potenzial dazu, fossile Brennstoffe zu ersetzen und die CO2-Emissionen deutlich zu senken. In Leipzig hat ein Automobilhersteller heute (20.02.2025) dafür eine Tankstelle für Fahrzeuge, die mit dem Treibstoff betrieben werden können, eröffnet. Es ist aktuell neben Magdeburg und Dresden die dritte Wasserstofftankstelle in Mitteldeutschland. Doch ein Problem dabei ist, dass H2 zunächst energieaufwändig hergestellt werden muss. Allerdings gibt es auch natürliche Reservoirs des Energieträgers. So wurden etwa in Mali begrenzte Mengen Wasserstoff aus eisenhaltigen Sedimentschichten durch Bohrungen gewonnen und nutzbar gemacht. Ein internationales Team mit Beteiligung des GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung aus Potsdam hat untersucht, wo weitere Fundorte liegen.

Die Wissenschaftler um Frank Zwaan nutzten dafür modernste plattentektonische Simulationen. Ihre Erkenntnis: Hotspots für natürlichen Wasserstoff stellen Gebirgszüge dar, in denen sich ursprünglich tief gelegenes Mantelgestein nahe an der Oberfläche befindet. Dies ist etwa in den Pyrenäen und Alpen der Fall.

Damit Wasserstoff geologisch entsteht, muss Mantelgestein mit Wasser reagieren. Die Minerale im Gestein ändern dabei ihre Zusammensetzung und bilden neue Stoffe aus der sogenannten Serpentingruppe – und Wasserstoff. Dieser Prozess heißt passenderweise Serpentinisierung. Mantelgestein befindet sich allerdings normalerweise tief in der Erde, unterhalb der Kruste. Damit das Gestein in Kontakt mit Wasser kommen kann, muss es tektonisch aus der Tiefe an die Erdoberfläche geholt werden. Dort kann es dann serpentinisieren. Zwei Umgebungen sind bekannt, in der die Plattentektonik Mantelgestein im Laufe der Erdgeschichte hervorgebracht hat – einmal in Ozeanbecken und bei der Bildung von Gebirgen, wenn Kontinente kollidieren und das Gestein an die Oberfläche drücken.

Ihr Modell zur Suche von H2-Reservoirs fütterten die Forscher mit Daten aus der Natur und simulierte die plattentektonische Entwicklung, die Mantelgestein hervorgebracht hat. So konnten sie zeigen, wo genau die idealen Bedingungen für die Serpentinisierung geherrscht haben. Es zeigte sich, dass die Bedingungen für die natürliche H2-Generierung in Gebirgszügen wesentlich besser sind als in den Becken, weil dort die idealen Temperaturen herrschen. Die Kapazitäten in den Gebirgen könnten 20-mal größer sein als im Ozean.

Die Suche nach dem Wasserstoff läuft bereits in den Pyrenäen, aber auch auf dem Balkan und in den Alpen. "Entscheidend für den Erfolg dieser Bemühungen wird die Entwicklung neuartiger Konzepte und Erkundungsstrategien sein", sagt Zwaan. "Von besonderer Bedeutung ist, wie die Bildung wirtschaftlicher natürlicher H2-Ansammlungen durch die tektonische Geschichte eines bestimmten Explorationsgebiets gesteuert wird. Insbesondere müssen wir den zeitlichen Ablauf der wichtigsten beteiligten geologischen Prozesse bestimmen, denn wenn bei Gebirgsbildung H2-Reservoirs entstehen sollen, muss es zuvor ein Rift-Ereignis, ein Dehnen der Erdkruste gegeben haben." Die Untersuchung biete dafür einen großen Mehrwert. "Insgesamt befinden wir uns möglicherweise an einem Wendepunkt für die Suche von natürlichem H2. Wir könnten die Geburt einer Industrie des natürlichen Wasserstoffs miterleben", erhofft sich Zwaan.

idw/jar