Gibt es bald natürlichen Wasserstoff aus Eisenerzvorkommen in Westaustralien?

Das Mineral Magnetit kommt in der westaustralischen Region Pilbara in großen Mengen vor. Es könnte eine gewaltige Quelle für saubere Energie sein, denn beim Kontakt mit heißem Tiefenwasser setzt das Mineral Wasserstoff frei. Ob daraus ein förderbarer Rohstoff entwickelt werden kann, muss erst noch untersucht werden.

Was ist natürlicher Wasserstoff?

Natürlicher Wasserstoff wird auch als weißer oder geologischer Wasserstoff bezeichnet und unterscheidet sich von den verschiedenen Varianten industriell hergestellten Wasserstoffs. Durch chemische Reaktionen in der Tiefe, bei denen Gestein und Wasser aufeinandertreffen, wird natürlicher Wasserstoff freigesetzt.

Anders als industriell hergestellter Wasserstoff entsteht natürlicher Wasserstoff nicht durch Elektrolyse aus Wasser oder die Abspaltung aus Erdgas.

Er ist daher eine saubere und umweltfreundliche Energiequelle. Da der Aufwand für die Herstellung vollständig entfällt, könnte er auch preiswert sein.

Allerdings kommt es darauf an, den natürlichen Wasserstoff zu gewinnen und zu transportieren. Dieses Phänomen ist bereits lange bekannt, hatte aber keine wirtschaftliche Bedeutung. In Westafrika wurden bereits ergiebige Vorkommen gefunden. Wissenschaftler prüfen, welche Gesteinsarten als Quelle genutzt werden könnten.

Natürlicher Wasserstoff wird auch als weißer oder geologischer Wasserstoff bezeichnet und unterscheidet sich von den verschiedenen Varianten industriell hergestellten Wasserstoffs | Foto: ©Alexander Limbach #441396036 – stock.adobe.com

Entstehung von natürlichem Wasserstoff in der Tiefe

In der westaustralischen Region Pilbara lagert das Mineral Magnetit in großen Mengen im Boden. Forscher der Edith Cowan University (ECU) im australischen Perth haben die Gewinnung von natürlichem Wasserstoff aus Magnetit untersucht.

Der Eisenoxid Magnetit hat ausgeprägte magnetische Eigenschaften und ist in der gebänderten Eisenerzformation der Region Pilbara in erheblichen Mengen enthalten. Magnetit enthält Eisen in zweiwertiger und dreiwertiger Form, was für die Gewinnung von natürlichem Wasserstoff entscheidend ist.

Gelangt dieses reduzierte Eisen unter erhöhter Temperatur auf Wasser, kann Sauerstoff aus dem Wassermolekül entzogen werden.

So entsteht der als Gas entweichende Wasserstoff. Im Labor konnten die Forscher diesen Vorgang unter kontrollierten Bedingungen nachstellen.

Auswirkungen der Geometrie des Gesteins auf die Ausbeute

Bei ihrer aktuellen im International Journal of Hydrogen Energy veröffentlichten Studie untersuchten die australischen Forscher die Auswirkung der Geometrie des Gesteins auf die freigesetzte Menge von Wasserstoff. Über einen Zeitraum von 60 Tagen simulierten die Wissenschaftler die Bedingungen im Untergrund und setzten Magnetitplatten und Magnetitpulver unter hohem Druck Wassertemperaturen von 200 Grad Celsius aus.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass pulverisiertes Magnetit pro Gramm Gestein fünfmal mehr Wasserstoff produzieren kann als intakte Gesteinsbrocken. Das liegt daran, dass beim pulverisierten Magnetit die Mineraloberfläche größer ist, die mit Wasser Kontakt hat. Dadurch kann mehr Wasserstoff freigesetzt werden.

Gesteinsformationen, bei denen das Wasser tief in das Gestein eindringen kann, sind für die Forscher vielversprechend. In einer Pressemitteilung der ECU erklärte Professor Stefan Iglauer, dass die Wasserstoffproduktion nicht nur von der vorhandenen Menge an Magnetit abhängt. Es kommt zusätzlich darauf an, wie leicht das Wasser über durchlässige Wege, Klüfte und Poren zu den frischen Mineraloberflächen vordringen kann.

Auswirkungen der Geometrie des Gesteins auf die Ausbeute | Foto: ©IndyTimePhoto #2039173592 – stock.adobe.com

Lösung soll die Gasbildung steigern

Das Forscherteam untersuchte, ob der Vorgang absichtlich angestoßen werden könnte. Laut ECU haben die Wissenschaftler einen Ansatz entdeckt, um die Bildung von Wasserstoff anzuregen: Durch das Einleiten einer Lösung in die gebänderten Eisenerzformationen könnte die Ausbeute erheblich gesteigert werden. Dies wurde bisher nur im Labor getestet. Damit verlagert sich das Konzept von der Suche nach bestehenden Gasansammlungen hin zur aktiven Produktion von Wasserstoff im Boden.

Auf diese Weise werden nicht nur bereits gefüllte Reservoire nutzbar, sondern die Formation könnte als langsam arbeitender Reaktor behandelt werden.

Massive ungenutzte Energiereserve

Die Entdeckung von Magnetit könnte weitreichende Folgen für Australien haben. Das Reservoir an Magnetit könnte eine massive ungenutzte Energiequelle mit einem erheblichen Potenzial sein, wie Professor Alireza Keshavarz betont, der an der Studie beteiligt war.

Wasserstoff könnte in solchen Mengen erzeugt werden, dass Generationen in Australien davon profitieren könnten. Australien könnte damit laut Keshavarz zu einem großen Exporteur von sauberer Energie werden. Zur Gewinnung von Wasserstoff wäre kein hoher Energieaufwand notwendig.

Treibhausgase könnten aufgrund der direkten Entnahme aus den natürlich vorhandenen geologischen Speichern reduziert werden.

Westaustralien verfügt über einige der weltweit größten Eisenerzvorkommen. Die Erschließung der Ressource in großem Maßstab würde die Zukunft der Energie grundlegend verändern. Die Bergbauinfrastruktur ist in dieser Region bereits gut ausgebaut.

Langer Weg von der Laborprobe bis zur Förderung

Auch wenn die Laborprobe vielversprechende Ergebnisse zeigt, ist es noch ein langer Weg bis zur Förderung von Wasserstoff. Die Laborversuche an Gesteinsproben wurden unter kontrollierten Bedingungen vorgenommen. Eine Bohrung im Feld fand nicht statt. Mehrere Fragen sind zu klären, um festzustellen, ob es sich um eine wirtschaftlich förderbare Menge an Wasserstoff handelt.

Insbesondere sind die folgenden Fragen noch offen:

• Entweicht der Wasserstoff im Untergrund diffus oder sammelt er sich unter einer dichten Deckschicht?
• Mit welcher Rate läuft die Reaktion unter tatsächlichen Temperatur- und Druckverhältnissen ab?
• Lässt sich der Wasserstoff in ausreichender Reinheit gewinnen?
• Wie viel Wasser wird in dieser trockenen Region in Westaustralien benötigt?
• Wie wirkt sich die Einleitung von Lösungen in die tiefen Gesteinsschichten aus?

Der Magnetitanteil schwankt laut Aussagen von Fachleuten in den verschiedenen Lagerstätten der Pilbara erheblich, je nach Vorkommen.