In einem Projekt, das die Energiewende entscheidend voranbringen könnte, erforschen Forscher der University of Texas in Austin eine Reihe natürlicher Katalysatoren, mit denen sich Wasserstoffgas aus eisenhaltigem Gestein ohne Kohlendioxidausstoß herstellen lässt. Wenn die Wissenschaftler erfolgreich sind, könnte das Projekt den Startschuss für eine ganz neue Art von Wasserstoffindustrie geben: Geologischen Wasserstoff.
Produktion im industriellen Maßstab
„Wir produzieren Wasserstoff aus Gestein“, sagte Toti Larson, ein außerordentlicher Forschungsprofessor an der UT Jackson School of Geosciences Bureau of Economic Geology und der leitende Forscher des Projekts. „Es handelt sich um eine Art der nicht-fossilen Erzeugung von Wasserstoff aus eisenhaltigem Gestein, die noch nie in industriellem Maßstab versucht wurde.“ Das Forschungsteam erhielt vor kurzem einen Zuschuss des Energieministeriums in Höhe von 1,7 Millionen Dollar und arbeitet mit Wissenschaftlern der School of Energy Resources der University of Wyoming zusammen, um die Durchführbarkeit dieses Verfahrens in verschiedenen Gesteinsarten in den Vereinigten Staaten zu untersuchen.
Wasserstoff ist ein wichtiger Akteur bei der Energiewende, da bei seiner Verbrennung keine CO2-Gasemissionen entstehen. Sein einziges Nebenprodukt ist Wasser. Das meiste Wasserstoffgas wird heute jedoch aus Erdgas in einem Verfahren gewonnen, bei dem auch CO2 entsteht. Die Gewinnung von geologischem Wasserstoff aus eisenhaltigem Gestein würde aufgrund seiner geringen CO2-Emissionen einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten, so Larson. „Wenn wir Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen durch Wasserstoff aus eisenhaltigem Gestein ersetzen könnten, wäre das ein großer Gewinn“, so Larson.
Prozess der „Serpentinisierung“
Die Katalysatoren, die das Team erforscht, werden einen natürlichen geologischen Prozess namens „Serpentinisierung“ anregen. Bei der Serpentinisierung setzen eisenhaltige Gesteine Wasserstoff als Nebenprodukt chemischer Reaktionen frei. Die Serpentinisierung findet normalerweise bei hohen Temperaturen statt. Mit natürlichen Katalysatoren, die Nickel und andere Elemente der Platingruppe enthalten, arbeitet das Team daran, die Wasserstoffproduktion bei niedrigeren Temperaturen und in Tiefen anzuregen, die mit der heutigen Technologie leicht zugänglich sind, da eisenreiche Gesteine überall auf der Welt vorkommen. Das bedeutet, dass die katalysatorgestützte Produktion von Wasserstoff aus eisenhaltigem Gestein das Potenzial hat, die Wasserstoffproduktion weltweit erheblich zu steigern.
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„Natürliche Ansammlungen von geologischem Wasserstoff werden überall auf der Welt gefunden, aber in den meisten Fällen sind sie klein und nicht wirtschaftlich, obwohl die Exploration weitergeht“, sagte Esti Ukar, eine außerordentliche Professorin an der Jackson School und Mitarbeiterin des Projekts. „Wenn wir dazu beitragen könnten, größere Mengen an Wasserstoff aus diesen Gesteinen zu gewinnen, indem wir Reaktionen in Gang setzen, die in der Natur mehrere Millionen Jahre dauern würden, dann könnte geologischer Wasserstoff wirklich einen Wendepunkt darstellen.“ Ukar leitet auch ein anderes Projekt zur Energiewende, bei dem es um die Entwicklung kohlenstofffreier Bergbautechniken geht, bei denen CO2 als Teil des Mineralgewinnungsprozesses gespeichert wird.
Erste erfolgreiche Tests
Die Forscher haben bereits erfolgreiche Tests im Labormaßstab durchgeführt. Der Zuschuss der Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) des Energieministeriums wird dazu verwendet, die Experimente zu erweitern und das Verfahren an einer breiten Palette eisenreicher Gesteinsarten in ganz Nordamerika zu testen. Das Team wird den Einsatz der Katalysatoren an Basalten aus dem Midcontinent Rift in Iowa, an gebänderten Eisenformationen in Wyoming und an ultramafischem Gestein im Mittleren Westen untersuchen.
Dieses Projekt ist eine von mehreren Forschungsinitiativen des Bureau of Economic Geology, die die Rolle des Untergrunds bei der Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff im Rahmen der Energiewende untersuchen.
Dieser Artikel wurde mit Deepl aus dem Englischen übersetzt.
