Een revolutionaire ontdekking zou de energietransitie weleens een enorme boost kunnen geven. De aarde herbergt een gigantische, nog vrijwel onbenutte waterstofvoorraad. Als deze commercieel te winnen is, zijn we verzekerd van vrijwel onbeperkte schone energie.
Onderzoekers van de universiteiten van Oxford, Durham en Toronto hebben vastgesteld dat de aardkorst in de afgelopen miljard jaar enorme hoeveelheden natuurlijke waterstof heeft geproduceerd. Theoretisch zou deze voorraad genoeg zijn om de wereldwijde energiebehoefte voor ten minste 170.000 jaar te dekken.
Eindelijk duidelijkheid
Waterstof staat al jaren in de belangstelling als duurzame energiedrager. Vandaag de dag wordt waterstof vooral geproduceerd uit aardgas, een proces dat gepaard gaat met aanzienlijke CO2-uitstoot (ongeveer 2,4% van de wereldwijde emissies). Voor een klimaatneutrale toekomst is het cruciaal om schone, betrouwbare waterstofbronnen te vinden. Natuurlijke waterstof ontstaat in de aardkorst door verschillende geochemische processen, bijvoorbeeld door reacties waarbij water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof.
Tot nu toe was het onduidelijk waar deze waterstof precies zit, hoe groot de voorraden zijn en onder welke omstandigheden deze bronnen ontstaan en behouden blijven. Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Reviews Earth & Environment brengt hier helderheid in.
Wetenschappelijk onderbouwd stappenplan
Het team onder leiding van professor Chris Ballentine (Oxford) heeft de essentiële ingrediënten en omstandigheden voor de vorming van natuurlijke waterstof in kaart gebracht. Net zoals er methoden zijn ontwikkeld voor het vinden van helium, is er nu een wetenschappelijk onderbouwd stappenplan om waterstofbronnen te ontdekken en commercieel te exploiteren.
Belangrijke factoren zijn onder meer:
- Welke rotssoorten en geologische structuren waterstof vasthouden
- De productie- en migratiesnelheid van waterstof in de ondergrond
- Omgevingen die waterstof vasthouden zonder dat bacteriën deze ‘opeten’
- Processen die waterstofverlies veroorzaken
Professor Barbara Sherwood Lollar (Toronto) benadrukt het belang van het vermijden van gebieden waar microben waterstof afbreken, want dat vermindert economisch interessante accumulaties.
Waterstof zit ook in ‘gewone’ aardkorst
Tegen eerdere aannames in blijkt natuurlijke waterstof niet alleen uit de diepe mantel van de aarde te komen. De onderzoekers tonen aan dat de juiste omstandigheden ook in diverse, meer toegankelijke geologische formaties binnen de aardkorst aanwezig zijn. Deze bronnen kunnen miljoenen tot honderden miljoenen jaren oud zijn en zijn wereldwijd verspreid.
Dit opent enorme mogelijkheden voor exploratie en ontwikkeling in veel landen, inclusief al minstens 30 staten in de VS waar aanwijzingen zijn gevonden voor waterstofreservoirs.
Waterstof-hotspots
Een gerelateerde studie van het GFZ Helmholtz Centrum wijst op gebergtes zoals de Pyreneeën, de Alpen en delen van de Himalaya als veelbelovende gebieden. In deze zones liggen mantelgesteenten relatief dicht onder het oppervlak, wat gunstig is voor de productie en opslag van natuurlijke waterstof.
Wat betekent dit voor de energietransitie?
De waterstofmarkt groeit razendsnel. Waar deze nu zo’n 135 miljard dollar waard is, zou deze tegen 2050 wel eens kunnen uitgroeien tot een triljoenenindustrie. Een duurzame, natuurlijke waterstofbron kan de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen sterk verminderen.
Waterstof wordt niet alleen gebruikt voor energie, maar is onmisbaar voor de chemische industrie (bijvoorbeeld in methanol en kunstmestproductie). Bovendien kan het groene waterstof vervangen dat nu nog grotendeels uit aardgas wordt gewonnen, en daarmee de CO2-uitstoot drastisch terugdringen.
Waterstofwinning uit aardkorst binnen handbereik
De onderzoekers benadrukken dat met de juiste exploratietechnieken en kennis het “recept” voor het vinden én winnen van natuurlijke waterstof commercieel haalbaar is.
Professor Ballentine: “Wij hebben de expertise om deze ingrediënten te combineren en een herhaalbaar succesrecept te ontwikkelen. Dit kan een commercieel concurrerende, koolstofarme waterstofbron ontsluiten die een belangrijke bijdrage levert aan de energietransitie.”
Als deze visie werkelijkheid wordt, kan natuurlijke waterstof de gamechanger zijn waar de wereld op wacht. Het zou niet alleen de energievoorziening verduurzamen, maar ook een nieuw tijdperk inluiden waarin waterstof een sleutelrol speelt in onze economie en industrie.
