Kanadas Milliarden Jahre alte Gesteine könnten die Zukunft der sauberen Energie revolutionieren

Forscher der University Toronto und der University Ottawa haben den aus milliard Jahre alten Gesteinen Canadian Shield austretenden Wasserstoff direkt gemessen. Zudem haben sie untersucht, wie sich der Gasgehalt Laufe der Zeit anreichert, und kartiert die Bereiche mit den höchsten Konzentrationen.

Die Ergebnisse könnten dazu beitragen zu klären, ob natürlicher oder „weißer" Wasserstoff kommerziell als kohlenstoffarme Energiequelle entwickelt werden kann.

Die in den Proceedings of the National Academy Sciences veröffentlichte Studie stellt einen neuen Ansatz zur Erkundung könnte Bemühungen zur Verringerung der Treibhausgasemissionen unterstützen, während gleichzeitig die Produktion sauberer Energie ausgebaut wird.

Technik, Energie und Einsatz

Messung des Wasserstoffflusses in einem Bergwerk Ontario Das Forschungsteam erhob Daten aus einem aktiven Bergwerk in der Nähe, Ontario.

Die Messungen zeigten, dass einzelne Bohrungen, die in das Gestein gebohrt wurden, durchschnittlich 0,008 Tonnen Wasserstoff pro Jahr freisetzen – etwa 8 Kilogramm, was ungefähr dem Gewicht einer Standard-Autoakku entspricht. Nach Angaben der Forscher können diese Wasserstofffreisetzungen mindestens 10 Jahre lang anhalten.

Über die fast 15.000 Bohrungen des Bergwerks hinweg beläuft sich der geschätzte jährliche Gesamtwasserstoffausstoß auf mehr als 140 Tonnen.

Technik und Auswirkungen

Die Wissenschaftler berechnen, dass dies jährlich etwa 4,7 Millionen Kilowatt Energie liefern könnte – genug, um den Jahresenergiebedarf 400 Haushalten zu decken. „Die Daten dieser Studie deuten darauf hin, dass es entscheidende, bisher ungenutzte Möglichkeiten gibt, eine inländische Quelle für kosteneffiziente Energie aus den Gesteinen unter unseren Füßen zu erschließen", sagt Professorin Barbara Sherwood Lollar vom Fachbereich Erdwissenschaften der Fakultät für Kunst und Wissenschaft an der University Toronto, die leitende Autorin der Studie. „Darüber hinaus stellt dies eine ‚Made Canada'-Ressource dar, die lokale und regionale Industriehubs unterstützen und deren Abhängigkeit Brennstoffen verringern könnte." Warum Weißer Wasserstoff wichtig ist Wasserstoff stützt bereits eine globale Industrie mit einem Wert 135 Milliarden US-Dollar.

Er spielt eine wesentliche Rolle bei der Herstellung von Düngemitteln und ist daher für die Landwirtschaft und die weltweite Nahrungsmittelversorgung unverzichtbar. Wasserstoff wird zudem weit verbreitet in der Stahlproduktion und bei der Methanolherstellung eingesetzt.

Der Großteil des weltweit derzeit genutzten Wasserstoffs wird durch industrielle Prozesse erzeugt, die auf fossile Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle angewiesen sind. Diese Verfahren verbrauchen große Mengen Energie und setzen Kohlenmonoxid sowie CO₂ frei.

Technischer Hintergrund

Selbst Wasserstoff, der mit erneuerbarer Elektrizität erzeugt wird und oft als grüner Wasserstoff bezeichnet wird, bleibt teuer und energieintensiv und erfordert zudem Infrastruktur für Transport und Speicherung. Gegensatz dazu hat natürlicher Wasserstoff bisher vergleichsweise wenig Aufmerksamkeit erhalten.

Frühere Forschung konzentrierte sich überwiegend auf unterirdische Mikroorganismen und Astrobiologie statt auf die Energieerzeugung. Bisher basierten die meisten Schätzungen der unterirdischen Wasserstoffressourcen auf Modellen und theoretischen Berechnungen statt auf direkten Messungen an aktiven Standorten.

Die neue Forschung dokumentiert erstmals große Mengen Wasserstoff, die über viele Jahre hinweg kontinuierlich freigesetzt werden. Alte Gesteine erzeugen natürlichen Wasserstoff: „Natürlicher Wasserstoff entsteht Laufe der Zeit durch chemische Reaktionen zwischen Gesteinen und den Grundwässern in diesen Gesteinen," sagt Sherwood Lollar.

Was die Studie zeigt

Kanada hat das Glück, dass weite Teile seines Territoriums, insbesondere auf dem Kanadischen Schild, die richtigen Gesteine und Mineralien enthalten, um dieses natürliche Wasserstoffgas zu erzeugen. Die Forscher geben an, dass Kanada potenziell saubereren und kostengünstigeren Wasserstoff liefern könnte, ohne auf Kohlenwasserstoffe angewiesen zu sein.

Sie weisen zudem darauf hin, dass ähnliche wasserstoffproduzierende geologische Formationen in vielen anderen Ländern existieren, was bedeutet, dass dieser Ansatz sich langfristig weltweit ausweiten könnte.

Große Konzentrationen ürlichem Wasserstoff treten in vielen derselben Regionen auf, die traditionell mit kanadischer Bergbaulität verbunden sind, darunter Nordontario, Québec, Nunavut und die Nordwestterritorien. „Der gemeinsame Nenner ist das Gestein", sagt Oliver Warr, Mitautor der Studie und Assistenzprofessor an der Fakultät für Erd- und Umweltwissenschaften der Universität Ottawa.

Technik, Energie und Einsatz

Natürliches Wasserstoff wird in denselben Gesteinsschichten erzeugt, in denen Canadas Nickel-, Kupfer- und Diamantvorkommen liegen und die derzeit nach kritischen Mineralien wie Lithium, Helium, Chrom und Kobalt erforscht werden.

Die räumliche Nähe -nutzung mindert den Bedarf an langen Transportwegen zum Markt, Wasserstoffspeichern und an großangelegten Infrastrukturentwicklungen für Wasserstoff. Potenzielle Vorteile für den Bergbau und nördliche Gemeinschaften Laut den Forschern könnte natürlicher Wasserstoff sowohl die Emissionen als auch die Betriebskosten senken.

Die Produktion Nähe zu den Minen könnte den Bedarf an umfangreichen Transportsystemen und großflächigen Speichereinrichtungen verringern. Die Wissenschaftler schlagen zudem vor, dass dieses Ressource auch nördlichen Gemeinschaften zugutekommen könnte, Kosten für den Kraftstofftransport konfrontiert sind.

Technik, Energie und Einsatz

Lokal gewonnener Wasserstoff könnte sauberere Energie bereitstellen und die Abhängigkeit. „Es gibt einen globalen Wettlauf, um die Verfügbarkeit öhen, um die Dekarbonisierung voranzutreiben und die Kosten der bestehenden Wasserstoffwirtschaft zu senken", sagt Sherwood Lollar. „Wir verfügen nun über ein besseres Verständnis der wirtschaftlichen Machbarkeit dieses Ressourcenpotenzials, das auf weltweit bekannte und noch zu entdeckende Wasserstoffvorkarten bezogen werden kann." Quelle: „Zehnjähriger Datensatz kontinentaler H₂-Reservoire offenbart Potenzial für unterirdisches mikrobielles Leben und natürliche H₂-Erkundung" Oliver Warr, 18.

Mai 2026, Proceedings of the National Academy Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2603895123