{"id":105332,"date":"2025-02-22T02:37:00","date_gmt":"2025-02-22T01:37:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=105332"},"modified":"2025-02-21T09:39:01","modified_gmt":"2025-02-21T08:39:01","slug":"natuerlicher-wasserstoff-eine-nachhaltige-energiequelle-in-gebirgsregionen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/natuerlicher-wasserstoff-eine-nachhaltige-energiequelle-in-gebirgsregionen\/","title":{"rendered":"Nat\u00fcrlicher Wasserstoff: Eine nachhaltige Energiequelle in Gebirgsregionen"},"content":{"rendered":"\n

Die erfolgreiche Erschlie\u00dfung nachhaltiger Ressourcen f\u00fcr die Energiewende ist eine zentrale Herausforderung f\u00fcr die Menschheit im 21. Jahrhundert. Wasserstoffgas (H2<\/sub>) hat ein gro\u00dfes Potenzial, die derzeitigen fossilen Brennstoffe zu ersetzen und gleichzeitig die damit verbundenen Emissionen von CO2<\/sub> und anderen Schadstoffen zu vermeiden. Ein wesentliches Hindernis besteht jedoch darin, dass H2<\/sub> zun\u00e4chst hergestellt werden muss. Die derzeitige synthetische H2<\/sub>-Produktion greift bestenfalls auf erneuerbare Energien zur\u00fcck, die Produktion kann jedoch auch umweltsch\u00e4dlich sein, wenn fossile Energie verwendet wird. <\/p>\n\n\n\n

Die L\u00f6sung k\u00f6nnte in der Natur zu finden sein, da Wasserstoff in verschiedenen geologischen Prozessen auf nat\u00fcrliche Weise entsteht. Bislang war jedoch unklar, wo wir nach potenziell gro\u00dffl\u00e4chigen nat\u00fcrlichen H2<\/sub>-Ansammlungen suchen sollten.<\/p>\n\n\n\n

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Frank Zwaan, Wissenschaftler in der Sektion \u201eGeodynamische Modellierung\u201c am GFZ Helmholtz-Zentrum f\u00fcr Geowissenschaften, pr\u00e4sentiert eine Antwort auf diese Frage: Mithilfe plattentektonischer Modellierung fanden sie heraus, dass Gebirgsz\u00fcge, in denen sich urspr\u00fcnglich tiefes Mantelgestein nahe der Oberfl\u00e4che befindet, potenzielle nat\u00fcrliche Wasserstoff-Hotspots darstellen. Solche Gebirgsz\u00fcge sind m\u00f6glicherweise nicht nur ideale geologische Umgebungen f\u00fcr eine gro\u00dffl\u00e4chige nat\u00fcrliche Wasserstoff-Entstehung, sondern auch f\u00fcr die Bildung gro\u00dffl\u00e4chiger H2<\/sub>-Ansammlungen, die f\u00fcr die Wasserstoff-Produktion erbohrt werden k\u00f6nnen. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden jetzt in der Fachzeitschrift Science Advances ver\u00f6ffentlicht. Zum Team geh\u00f6ren auch Prof. Sascha Brune und Dr. Anne Glerum von der Sektion \u201eGeodynamische Modellierung\u201c des GFZ. Die anderen Teammitglieder sind an der Tufts University (Dr. Dylan Vasey) und der New Mexico Tech (Dr. John Naliboff) in den USA sowie an der Universit\u00e4t Stra\u00dfburg (Prof. Gianreto Manatschal) und Lavoisier H2<\/sub> Geoconsult (Dr. Eric. C. Gaucher) in Frankreich t\u00e4tig. <\/p>\n\n\n\n

Nat\u00fcrliches H2<\/sub>-Potenzial in tektonischen Umgebungen<\/h4>\n\n\n\n

Nat\u00fcrlicher Wasserstoff (H2<\/sub>) kann auf verschiedene Weise entstehen, zum Beispiel durch die bakterielle Umwandlung von organischem Material oder die Umwandlung von Wasser infolge des Zerfalls radioaktiver Elemente in der kontinentalen Erdkruste. Infolgedessen wird das Vorkommen von nat\u00fcrlichem H2<\/sub> an vielen Orten weltweit gemeldet. Die generelle Nutzbarkeit von nat\u00fcrlichem Wasserstoff als Energiequelle wurde bereits in Mali nachgewiesen, wo begrenzte Mengen von H2<\/sub> aus eisenhaltigen Sedimentschichten durch Bohrungen in den Untergrund gewonnen werden.<\/p>\n\n\n\n

Der vielversprechendste Mechanismus f\u00fcr die nat\u00fcrliche Wasserstofferzeugung in gro\u00dfem Ma\u00dfstab ist jedoch ein geologischer Prozess, bei dem Mantelgestein mit Wasser reagiert. Die Minerale im Mantelgestein \u00e4ndern ihre Zusammensetzung und bilden neue Minerale der so genannten Serpentingruppe sowie H2<\/sub>-Gas. Dieser Prozess wird als Serpentinisierung bezeichnet. Mantelgesteine befinden sich normalerweise in gro\u00dfer Tiefe, unterhalb der Erdkruste. Damit diese Gesteine mit Wasser in Ber\u00fchrung kommen und serpentinisieren k\u00f6nnen, m\u00fcssen sie tektonisch exhumiert werden, d. h. sie m\u00fcssen an die Erdoberfl\u00e4che gebracht werden. Es gibt zwei wichtige plattentektonische Umgebungen, in denen Mantelgestein im Laufe von Millionen von Jahren exhumiert und serpentinisiert wird: (1) Ozeanbecken, die sich \u00f6ffnen, wenn Kontinente beim Dehnen, also w\u00e4hrend des sogenannten Riftings zerbrechen, so dass der Mantel aufsteigen kann, w\u00e4hrend die dar\u00fcber liegende kontinentale Kruste ausged\u00fcnnt wird und schlie\u00dflich auseinander bricht (z. B. im Atlantischen Ozean), und (2) die anschlie\u00dfende Schlie\u00dfung von Becken und die Bildung von Gebirgen, wenn Kontinente wieder zusammenr\u00fccken und kollidieren, so dass Mantelgestein an die Oberfl\u00e4che gedr\u00fcckt wird (z. B. in den Pyren\u00e4en und Alpen).<\/p>\n\n\n\n

Numerische Modellierung hilft bei der Eingrenzung von Regionen mit nat\u00fcrlichen H2<\/sub>-Ressourcen<\/h4>\n\n\n\n

Um ihr nat\u00fcrliches Wasserstoff-Potenzial richtig einsch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen, ist ein gr\u00fcndliches Verst\u00e4ndnis der Entwicklung solcher tektonischer Umgebungen unerl\u00e4sslich. Mit einem hochmodernen numerischen plattentektonischen Modellierungsansatz, der mit Daten aus nat\u00fcrlichen Beispielen kalibriert wurde, simulierte das GFZ-Forschungsteam die gesamte plattentektonische Entwicklung vom anf\u00e4nglichen Rifting bis zum Aufbrechen der Kontinente, gefolgt von der Schlie\u00dfung der Becken und der Gebirgsbildung. In diesen Simulationen bestimmten die Forscher zum ersten Mal, wo, wann und in welchem Umfang Mantelgestein w\u00e4hrend der Gebirgsbildung exhumiert wird und wann diese Gesteine bei g\u00fcnstigen Temperaturen mit Wasser in Kontakt kommen k\u00f6nnen, um eine effiziente Serpentinisierung und nat\u00fcrliche Wasserstofferzeugung zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Es zeigt sich, dass die Bedingungen f\u00fcr die Serpentinisierung und damit die nat\u00fcrliche H2<\/sub>-Generierung in Gebirgsz\u00fcgen wesentlich besser sind als in Riftbecken. Aufgrund der vergleichsweise k\u00e4lteren Umgebung in Gebirgen finden sich dort gr\u00f6\u00dfere Mengen an exhumiertem Mantelgestein unter g\u00fcnstigen Serpentinisierungstemperaturen von 200-350\u00b0C, und gleichzeitig kann eine reichliche Wasserzirkulation entlang gro\u00dfer Verwerfungen innerhalb von Gebirgsketten die Aussch\u00f6pfung des Serpentinisierungspotenzials erm\u00f6glichen. Infolgedessen kann die j\u00e4hrliche Wasserstofferzeugungskapazit\u00e4t in Gebirgen bis zu 20-mal gr\u00f6\u00dfer sein als in Rifts. Au\u00dferdem bieten Gebirge geeignete Speichergesteine (z. B. Sandsteine), die f\u00fcr die Akkumulation wirtschaftlich nutzbarer, nat\u00fcrlicher H2<\/sub>-Volumina erforderlich sind, w\u00e4hrend diese bei der Serpentinisierung und Wasserstofferzeugung in den tieferen Teilen von Riftbecken wahrscheinlich noch nicht vorhanden sind.<\/p>\n\n\n\n

Nat\u00fcrliche Wasserstoff-Exploration (und mehr) in Gebirgen<\/h4>\n\n\n\n

Die Ergebnisse dieser jetzt ver\u00f6ffentlichten Forschung geben einen starken Impuls, in Gebirgsregionen verst\u00e4rkt nach nat\u00fcrlichem H2<\/sub> zu suchen. In der Tat laufen bereits verschiedene Explorationsbem\u00fchungen an Orten wie den Pyren\u00e4en, den europ\u00e4ischen Alpen und dem Balkan, wo die Forschende bereits fr\u00fcher Hinweise auf eine stetige nat\u00fcrliche Wasserstofferzeugung gefunden haben. <\/p>\n\n\n\n

\u201eEntscheidend f\u00fcr den Erfolg dieser Bem\u00fchungen wird die Entwicklung neuartiger Konzepte und Erkundungsstrategien sein. Von besonderer Bedeutung ist, wie die Bildung wirtschaftlicher nat\u00fcrlicher H2<\/sub>-Ansammlungen durch die tektonische Geschichte eines bestimmten Explorationsgebiets gesteuert wird. Insbesondere m\u00fcssen wir den zeitlichen Ablauf der wichtigsten beteiligten geologischen Prozesse bestimmen, denn wenn bei Gebirgsbildung H2<\/sub>-Reservoirs entstehen sollen, muss es zuvor ein Rift-Ereignis, ein Dehnen der Erdkruste gegeben haben. Erkenntnisse aus plattentektonischen Simulationen, wie sie in dieser Studie durchgef\u00fchrt wurden, werden also von gro\u00dfem Wert sein \u201c, sagt Frank Zwaan, Hauptautor der Studie.<\/p>\n\n\n\n

Sascha Brune, Leiter der Sektion \u201eGeodynamische Modellierung\u201c am GFZ, erg\u00e4nzt: \u201eDiese neue Forschungsarbeit erweitert unser Verst\u00e4ndnis von geeigneten Umgebungen f\u00fcr die nat\u00fcrliche Wasserstofferzeugung. Angesichts der wirtschaftlichen M\u00f6glichkeiten, die mit nat\u00fcrlichem H2<\/sub> verbunden sind, ist es jetzt wichtig, die Migrationswege von Wasserstoff und tiefe, Wasserstoff verbrauchende mikrobielle \u00d6kosysteme zu untersuchen, um besser zu verstehen, wo sich tats\u00e4chlich potenzielle H2<\/sub>-Reservoirs bilden k\u00f6nnen.\u201c <\/p>\n\n\n\n

Zwaan f\u00fcgt hinzu: \u201eInsgesamt befinden wir uns m\u00f6glicherweise an einem Wendepunkt f\u00fcr die Suche von nat\u00fcrlichem H2<\/sub>. Wir k\u00f6nnten die Geburt einer Industrie des nat\u00fcrlichen Wasserstoffs miterleben.\u201c
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