In een laboratoriumexperiment laten onderzoekers zien dat vulkanisch gesteente waterstof kan produceren terwijl CO2 tegelijkertijd wordt omgezet en vastgelegd in vaste mineralen. Het idee opent de deur naar een ondergrondse “dubbele klimaatfunctie”: energie winnen en CO2 opslaan in één proces.
Onder de grond vinden chemische processen plaats die lange tijd werden gezien als een simpel geologisch bijproduct, maar nu steeds vaker worden onderzocht als mogelijke energiebron.
In een recente studie van de University of Texas werd basaltisch gesteente getest op zijn vermogen om waterstofgas te vormen wanneer het in contact komt met water onder druk en verhoogde temperatuur.
Het gaat om zogenoemde mafic rocks: donkere, silica-arme gesteenten die rijk zijn aan ijzer- en magnesiummineralen. Juist die samenstelling maakt ze reactief genoeg om water te splitsen en zo waterstof te vormen. En er komen geen fossiele brandstoffen aan te pas.
Waterstof rechtstreeks uit gesteente
In het experiment werden kleine stukjes basalt in gesloten reactoren geplaatst, bij temperaturen rond 90 graden Celsius en drukken tot 17 bar. De onderzoekers testten verschillende omstandigheden, met en zonder CO2 en met toevoeging van een nikkelkatalysator.
En er viel meteen iets op. In alle scenario’s vormde zich waterstof, maar de combinatie van CO2 en de katalysator leverde de hoogste opbrengst op. Dat wijst erop dat koolstofdioxide de chemie van het systeem sterk beïnvloedt.
CO2 blijft netjes achter
Tegelijkertijd gebeurde er iets anders opvallends. In CO2-rijke experimenten loste kooldioxide niet alleen op in het water, maar vormde het ook vaste carbonaten. Dat betekent dat de CO2 zich chemisch bindt aan mineralen in het gesteente en daardoor permanent wordt vastgelegd.
Wetenschappers beschouwen dit proces (mineralisatie) al langer als een van de meest stabiele vormen van CO2-opslag. Het voordeel is dat er geen risico is op lekkage zoals bij gasvormige opslag in lege gasvelden.
“We willen laten zien dat waterstof economisch geproduceerd kan worden terwijl CO2 wordt opgeslagen,” zegt Orsolya Gelencsér. “Het zou zelfs mogelijk kunnen zijn om tegelijk geothermische energie te winnen.”
Dubbele functie
De combinatie van waterstofproductie en CO2-mineralisatie maakt het concept interessant voor de energietransitie. In theorie zou dezelfde ondergrondse omgeving kunnen dienen als energiebron én als koolstofput.
In de praktijk is het nog ver weg van toepassing. De experimenten vonden plaats in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. Het is bovendien nog onduidelijk hoe efficiënt of schaalbaar het proces is in echte geologische formaties. Toch sluit het onderzoek aan bij een bredere trend: natuurlijke geochemische processen benutten als onderdeel van klimaatoplossingen, in plaats van ze alleen te beschouwen als langzame geologische cycli.
Veel onbekend, maar enorm potentieel
Belangrijke vragen blijven open. Zo is nog niet duidelijk hoe snel waterstofvorming optreedt in verschillende gesteentesoorten, en of het proces economisch rendabel kan worden opgeschaald. Ook de rol van katalysatoren in natuurlijke omstandigheden moet verder worden onderzocht.
Wat wel duidelijk wordt, is dat de ondergrond steeds vaker wordt gezien als meer dan alleen opslagruimte. Als deze resultaten opschaalbaar blijken, kan gesteente in de toekomst een actieve rol spelen in energieproductie en CO2-verwijdering.
