GOLDENER WASSERSTOFF: Die erste europäische Wasserstoffbohrung steht in Aragon und kann den Energiesektor verändern

Die Entdeckung natürlicher Wasserstoffreserven, die auch regeneriert werden könnten, löst Studien und Projekte aus: Das erste in Europa macht sich auf den Weg nach Huesca.

Wasserstoff ist in Mode. In dieser Zeit der Energiekrise und des Klimawandels wird viel über diesen vielversprechenden Kraftstoff gesprochen, insbesondere über grünen Wasserstoff, der aus Wasser und unter Verwendung erneuerbarer Energien erzeugt wird, also sauber wäre. Theoretisch wäre es perfekt, denn es verursacht keine Emissionen, ist unerschöpflich und hinterlässt als einzigen Rückstand Wasserdampf. Der Abbau von Wasser durch Elektrolyse zu Sauerstoff und Wasserstoff erfordert jedoch eine große Menge an Energie, was ein solches Projekt in Frage stellt. Noch umstrittener ist das Thema, wenn die Quellen für seine Herstellung andere sind, wie im Fall von schwarzem oder braunem Wasserstoff (kommt aus Kohle), blauem (Erdgas) oder rosa (Kernkraft). Die gesamte derzeitige Produktion verschmutzt oder erfordert den Einsatz von sehr teurem Strom.

Was wäre, wenn im Untergrund natürlicher Wasserstoff in großen Mengen zur Gewinnung zur Verfügung stünde und zusätzlich erneuerbar wäre? So etwas zu haben, wäre ein echter Schatz, daher ist es nicht verwunderlich, dass seine Farbe die auffälligste von allen ist: Sie nennen es goldenen Wasserstoff. Wenn wir dazu noch die Möglichkeit hinzufügen, dass Spanien eine wichtige Lagerstätte hat, scheint es sogar zu schön, um wahr zu sein. All diese Erwartungen sind jedoch real und haben ein großes Potenzial, obwohl der Weg zur Nutzung dieser Art von Kraftstoff voller wissenschaftlicher Unsicherheiten und technischer und politischer Schwierigkeiten ist.

Wenn wir bisher noch nichts von natürlichem Wasserstoff gehört haben, liegt das daran, dass nicht einmal Geologen und Chemiker dachten, dass er zumindest in großen Konzentrationen im Untergrund existieren könnte, aber in den letzten zehn Jahren sind die wissenschaftlichen Publikationen zu diesem Thema in die Höhe geschossen. Tatsächlich gibt ein Science-Artikel, der vor einigen Tagen veröffentlicht wurde, einen Überblick über die wichtigsten Beweise und Projekte, die alle sehr neu sind. Im Jahr 2019 erkundete das Startup Natural Hydrogen Energy die erste US-Bohrung in Nebraska, während Australien 2021 seine Vorschriften änderte, um diese Art von Bohrungen zu ermöglichen, was zu einem Boom bei Studien und Investitionen führte.

In Spanien wurde bereits Helios Aragón gegründet, ein von zwei Geologen gegründetes Start-up, das Wasserstoff in Monzón und Umgebung in der Provinz Huesca gewinnen will. Ziel ist es, die ersten Bohrungen im Jahr 2024 durchzuführen und die Lagerstätte ab 2028 für 20 oder 30 Jahre kommerziell zu nutzen. Die Gesamtinvestition in den nächsten Jahrzehnten würde 900 Millionen Euro betragen (beginnend mit 14 Millionen im Jahr 2024) und 400 direkte und 1.500 indirekte Arbeitsplätze schaffen.

Um den Ursprung des Projekts zu finden, muss man auf Daten von 1963 zurückgehen. Ensapa (Empresa Nacional de Petróleos de Aragón SA) scheitert bei der Suche nach Öl in der Gegend, registriert aber das Vorhandensein von Wasserstoff an mehreren Stellen, darunter eine Reinheit von 100% in der Bohrung Monzón-1. Zu Beginn des Jahrzehnts der Zweitausender wurden neue gescheiterte Erkundungen auf der Suche nach Gas entwickelt und der Geologe Chris Atkinson, einer der Mitbegründer von Helios Aragón, promovierte über die Eigenschaften des Ortes. Als das Interesse an natürlichem Wasserstoff wuchs, kehrt der Experte mit seiner Geschäftsidee zurück, der es auch international nicht an Unterstützung mangeln wird.

“Die Unternehmen sind bestrebt, an Europas erstem natürlichen Wasserstoffprojekt teilzunehmen, und wir hoffen, dass mindestens einer der Partner Spanier sein wird”, sagt der CEO des Startups, Ian Munro, gegenüber Teknautas. Nach seinen Prognosen können in Monzón 1,1 Millionen Tonnen Wasserstoff (zwischen 55.000 und 70.000 pro Jahr) 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche produziert werden. Um dies zu erreichen, werde “konventionelle Technologie, wie sie derzeit in Geothermie- oder Erdgasbohrungen eingesetzt wird”, erklärt er und versucht sehr deutlich zu machen, dass die Methode nichts mit dem geschmähten Fracking zu tun hat, das mit aggressiven Methoden Gestein bricht und in Gas- oder Öltaschen gelangt.

In diesem Fall fließt natürlicher Wasserstoff durch das Bohrloch an die Oberfläche. In Wirklichkeit befindet sich die Quelle dieses Gases laut geologischen Studien “tief in den Pyrenäen” und wandert durch Verwerfungen, bis es eine Falle findet: eine Sandsteinablagerung mit hoher Porosität und Durchlässigkeit, die jedoch durch andere Materialien versiegelt ist, damit sie nicht an die Oberfläche kommt. Kurz gesagt, dieser Bereich hat “alle notwendigen Faktoren”, damit die Extraktion ein Erfolg wird.

Es gibt heute nur ein großes Problem: Die spanische Gesetzgebung erlaubt diese Art von Extraktionsverfahren nicht, aber die Befürworter hoffen, dass goldener Wasserstoff bald zur Ausnahme werden kann. Laut Helios Aragón würden die ersten Bohrungen, die für nächstes Jahr geplant sind und bewertenden Charakter haben, nicht gegen die geltenden Vorschriften verstoßen. Die Regierung von Aragon muss jedoch ihre Zustimmung erteilen. Dann hoffen sie, “dass die spanische Regierung dem Beispiel Frankreichs folgt”, sagt Munro, das im vergangenen Jahr seine Bergbaugesetzgebung geändert hat, um eine Ausnahme für natürlichen Wasserstoff zu machen. “Die Behörden verstehen die Notwendigkeit einer angemessenen Gesetzgebung, damit Spanien bei natürlichem Wasserstoff weltweit führend werden kann”, fügt er hinzu.

Eine der großen Fragen ist, warum diese natürliche Ressource bisher niemand bemerkt hat. Irgendwie haben uns die Öl- und Gasförderungen, die uns bisher so sehr interessiert haben, blind gemacht für ihre Anwesenheit. In ihnen ist Wasserstoff knapp oder reagiert zu anderen Produkten. Selbst wenn dies nicht der Fall ist, dachten Experten, dass es sich nicht ansammeln könnte, da es sich um ein sehr kleines Molekül handelt, das durch Gestein sickert, so dass es unmöglich schien, dass es kommerziell genutzt werden könnte.

“Seit vielen Jahren verwenden Analysen von Ölgesellschaften die Gaschromatographie, eine Technik, die Moleküle identifiziert, die genau Wasserstoff als Trägergas verwenden, was es nicht ermöglichte, das Vorhandensein dieses Gases nachzuweisen”, erklärt Javier de Mendoza, emeritierter Professor für organische Chemie an der Autonomen Universität Madrid und emeritierter Professor des katalanischen Instituts für chemische Forschung (ICIQ). Daher “gibt es viele Daten von Kohlenwasserstoffunternehmen, die nichts über Wasserstoff gesagt haben”.

Erst vor einem Jahrzehnt begann sich in Mali alles zu ändern. Im Moment befindet sich die Wasserstofflagerstätte, die der kommerziellen Ausbeutung am nächsten kommt, nicht in den USA, Australien oder Europa, sondern in diesem afrikanischen Land dank Bohrungen, die auf der Suche nach Wasser durchgeführt wurden. Das kleine Dorf Bourakebougou wurde in vielen wissenschaftlichen Publikationen erwähnt, seit entdeckt wurde, dass dort, einige Dutzend Meter von der Oberfläche entfernt, ein Gas austrat, das fast ausschließlich aus reinem Wasserstoff bestand (98%). Ein Artikel des Geologen Alain Prinzhofer im International Journal of Hydrogen Energy aus dem Jahr 2018 war der Startschuss für diesen neuen Gold- (oder besser gesagt goldenen Wasserstoff-) Rausch.

Bis dahin haben wir einfach nicht an den richtigen Stellen oder mit den richtigen Werkzeugen gesucht. “Wir hatten immer gedacht, dass Wasserstoff auf der Erde nicht frei existiert, obwohl er das häufigste Element im Universum ist, also musste er hergestellt werden”, sagt der Chemiker. Das Auftreten wissenschaftlicher Arbeiten, die in den letzten Jahren ihre Anwesenheit im Untergrund offenbaren, ändert jedoch alles. Untersuchungen zeigen, dass Wasserstofftaschen mit Sondierungen erreicht werden können, da sie weniger als 3.000 Meter tief wären.

Aus energetischer Sicht wird Wasserstoff als Vektor betrachtet, da er Energie benötigt, um produziert zu werden und diese Energie an einen anderen Ort zu transportieren. “Von dem Moment an, in dem es natürlichen Wasserstoff auf der Erde gibt, wird er zu einer Quelle und die Dinge werden interessanter”, sagt er. Daher glaubt Javier de Mendoza, dass die natürliche Wasserstoffindustrie noch “in den Kinderschuhen steckt, aber sehr stark beginnt”. Ihm zufolge werden in diesem Jahr mehrere Bohrungen in den USA in Betrieb genommen.

Trotz allem bleiben viele Zweifel und ein Schlüsselproblem ist, dass viele Experten argumentieren, dass es sich um eine erneuerbare Ressource handelt. Das heißt, die Erde würde es kontinuierlich erzeugen. Eine Reihe von Reaktionen bei hohen Temperaturen zwischen Wasser und bestimmten Mineralien, die reich an Eisen und anderen Metallen sind, könnte den Prozess der Wasserstofffreisetzung erklären. “Diese Regeneration existiert, aber wir wissen nicht, ob es ausreicht, eine dauerhafte Quelle zu haben”, sagt Javier de Mendoza. In Wirklichkeit “ist alles erneuerbar, wenn wir ihm genug Zeit geben, sogar Öl, das Problem ist, dass wir in zwei Jahrhunderten etwas verbrannt haben, dessen Erzeugung 200 Millionen Jahre gedauert hat.” Daher ist die Untersuchung der Mechanismen der Wasserstoffbildung und der Geschwindigkeit, mit der er erzeugt wird, von entscheidender Bedeutung.

Haben wir irgendwelche Hinweise? In Antalya (Türkei) gibt es eine Fläche von etwa 5.000 Quadratmetern, von der Flammen ausgehen, die seit 2.500 Jahren ununterbrochen brennen. Tatsächlich wird angenommen, dass dies der Ursprung der olympischen Flamme sein könnte. Wir wissen jetzt, dass sie mit Wasserstoff und Methan betrieben werden. “Das ist ein Argument für eine Sanierung, denn sonst wäre der Brunnen erschöpft, der spontan und mit einer Menge brennt, die nie abnimmt”, sagt er.

Der ICIQ-Chemiker, der in der Zeitschrift Anales de Química der Königlich Spanischen Gesellschaft für Chemie über diese Fragen nachdenkt, glaubt, dass noch viel Laborarbeit vor uns liegt, um die Details dieser natürlichen Erzeugung zu verstehen, und dass sich die Forschung in den kommenden Jahren vervielfachen wird, insbesondere um zu wissen, inwieweit sie erneuerbar ist. Seiner Meinung nach wird es notwendig sein, die Debatte darüber anzustoßen, “wie viel wir extrahieren werden” und “ob wir bereit sind, es mit einer niedrigeren Rate als seine Regeneration zu tun”.

Im Fall von Aragon scheint das Unternehmen selbst die Möglichkeit auszuschließen, dass eine natürliche Regeneration von Wasserstoff es ermöglicht, ihn auf unbestimmte Zeit zu nutzen, zumindest in den von ihm verwalteten Fristen. Seine Idee ist es, nach zwei, drei Jahrzehnten der Lagerstätte eine neue Nutzung als Speicherort für grünen Wasserstoff zu geben. “Die grüne Wasserstoffwirtschaft kann nur Realität werden, wenn es eine sichere und kostengünstige unterirdische Speicherung gibt, aufgrund der unerschwinglichen Kosten und Sicherheitsprobleme mit oberirdischen Speichertanks”, sagt der CEO von Helios Aragón.

Hat natürlicher Wasserstoff diese Probleme nicht? Die anfängliche Strategie dieses Unternehmens besteht darin, es nicht lagern zu müssen, wie sie erklären. “Am rentabelsten ist es, neue lokale Industrien zu beliefern”, sagt Ian Munro, der beispielsweise die Möglichkeit nennt, Ammoniakanlagen oder Hersteller anderer Brennstoffe zu gründen. Daher “rechnen wir mit einer relativ kurzen Pipeline von der Produktion” zu diesen Branchen. Wenn das Projekt jedoch wächst, insbesondere wenn mehr Wasserstoffquellen eröffnet werden, “ist es möglich, dass die Nachfrage entweder innerhalb Spaniens oder als Export nach Europa steigen wird”.

Für Javier de Mendoza besteht ein wichtiger Zweifel im Fall von Aragon und den meisten potenziellen Ausbeutungen in der Qualität dieses Wasserstoffs. “In der kleinen Farm in Mali hatten sie das Glück, dass es sich um einen fast reinen Wasserstoff handelt, der aber normalerweise mit Methan und manchmal Helium vermischt ist”, erklärt er, daher ist es notwendig, all diese Komponenten richtig zu verarbeiten und zu verhindern, dass sie zum Problem werden, insbesondere im Fall von Methan, das nach CO2 der zweitwichtigste Beitrag zur globalen Erwärmung ist. Nach Angaben des Startups könnte Helium in Huesca genutzt werden, ein sehr begehrtes Element und von großem Wert für seine vielfältigen Anwendungen, zusätzlich zu Wasserstoff.

Darüber hinaus gibt es viele andere Probleme zu lösen, einschließlich der Sicherheit. Der Transport von Wasserstoff, einem Gas, das trotz seiner Vorteile immer noch explosiv und brennbar ist, erfordert spezifische Pipelines, wie das H2Med-Projekt (der erste erneuerbare Wasserstoffkorridor in der Europäischen Union, der den Abschnitt zwischen Barcelona und Marseille umfasst) zeigt. “Wir sind weit davon entfernt, entscheidende Fragen zu Lagerung, Transport und Verbrauch zu lösen”, warnt der ICIQ-Chemiker, der daran erinnert, dass Wasserstoffbatterien oder die Möglichkeit, sie durch Abkühlung auf sehr niedrige Temperaturen zu verflüssigen, so dass sie weniger Platz einnehmen, immer noch große technologische und effiziente Herausforderungen sind. Großes Potenzial sieht er jedoch als Treibstoff für große Transportmittel wie Schiffe, Flugzeuge oder Züge.

In jedem Fall, wenn natürlicher Wasserstoff als neue Energiequelle in der Welt konsolidiert wird, ist es wahrscheinlich, dass das große Hindernis eher politisch sein wird. “Es gibt eine Zurückhaltung vieler Länder, eine massive Exploration dieser Ressourcen durchzuführen, und das erklärt auch, wie wenig wir über diese Ressource wussten”, sagt er. In diesen Fragen ist Europa in der Regel besonders vorsichtig, obwohl sie im Moment in Helios Aragón optimistisch sind: Neben der Erforschung des Potenzials anderer Gebiete Spaniens haben sie bereits eine Tochtergesellschaft in Polen gegründet.

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