Unter den Eisenerzlagerstätten Westaustraliens könnte eine Energiequelle liegen, die bisher kaum beachtet wurde. Laborversuche zeigen, dass ein dort massenhaft vorkommendes Mineral bei Kontakt mit heißem Tiefenwasser Wasserstoff freisetzt. Durch das Einleiten einer geeigneten Lösung ließ sich die Ausbeute im Versuch deutlich steigern. Ob sich daraus ein förderbarer Rohstoff entwickeln lässt, hängt allerdings an Fragen, die im Labor gar nicht zu beantworten sind.
Natürlicher Wasserstoff, gelegentlich auch als geologischer oder weißer Wasserstoff bezeichnet, unterscheidet sich grundlegend von allen industriell hergestellten Varianten. Er wird nicht aus Erdgas abgespalten und nicht durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen, sondern entsteht im Untergrund durch chemische Reaktionen zwischen Gestein und Wasser. Der Aufwand für die Herstellung entfällt damit vollständig, es bliebe die Aufgabe, das Gas zu finden, aufzufangen und zu transportieren. Bekannt ist das Phänomen seit Langem, doch lange galt es als Kuriosität ohne wirtschaftliche Bedeutung. Erst mit dem Fund ergiebiger Vorkommen in Westafrika und der systematischen Suche in mehreren Ländern hat sich das geändert. Seither wird geprüft, welche Gesteinsarten überhaupt als Quelle infrage kommen.
Ein Forschungsteam der Edith Cowan University in Perth hat sich dafür ein Mineral vorgenommen, das in Australien in gewaltigen Mengen im Boden liegt. Magnetit ist ein Eisenoxid mit ausgeprägt magnetischen Eigenschaften und ein Hauptbestandteil der gebänderten Eisenerzformationen der Pilbara, jener Region im Nordwesten des Kontinents, aus der ein erheblicher Teil der weltweiten Eisenerzausfuhr stammt. Chemisch entscheidend ist, dass Magnetit Eisen sowohl in zweiwertiger als auch in dreiwertiger Form enthält. Trifft solch reduziertes Eisen unter erhöhter Temperatur auf Wasser, kann es dem Wassermolekül Sauerstoff entziehen. Übrig bleibt Wasserstoff, der als Gas entweicht. Genau dieser Vorgang wurde im Labor unter kontrollierten Bedingungen nachgestellt.
Der wesentliche Befund betrifft weniger das Ob als das Wie viel. Die Untersuchung konzentrierte sich darauf, welche Eigenschaften des Gesteins die Menge des entstehenden Gases steuern, und dabei erwies sich die Geometrie als ausschlaggebend. Entscheidend ist nicht allein, wie viel Magnetit vorhanden ist, sondern wie groß die Fläche ist, auf der Mineral und Wasser tatsächlich in Kontakt kommen. Fein zerteiltes, stark zerklüftetes Gestein mit vielen Poren und Rissen liefert erheblich mehr Wasserstoff als ein kompakter Block gleicher Masse. Ebenso wichtig ist, ob Wasser überhaupt zirkulieren kann, denn nur dann wird verbrauchtes Wasser nachgeliefert und entstehendes Gas abgeführt. Für die praktische Suche verschiebt das die Kriterien: Gefragt wären nicht nur magnetitreiche Regionen, sondern durchlässige.
Darüber hinaus prüfte das Team, ob sich der Vorgang gezielt anregen lässt. Durch das Einbringen einer geeigneten Lösung in die Formation stieg die Wasserstoffbildung im Versuch deutlich an. Der Ansatz verschiebt das Konzept damit von der reinen Suche nach vorhandenen Gasansammlungen hin zu einer aktiven Erzeugung im Untergrund. Das ist der eigentlich neue Gedanke, denn er würde nicht nur bereits gefüllte Reservoire nutzbar machen, sondern die Formation selbst als eine Art langsam arbeitenden Reaktor behandeln. Die zugehörige Untersuchung ist als Fachbeitrag im International Journal of Hydrogen Energy erschienen und beschreibt den Versuchsaufbau im Detail.
Bei aller Aufmerksamkeit für die Größenordnung ist Zurückhaltung angebracht. Die Ergebnisse stammen aus Laborversuchen an Gesteinsproben unter kontrollierten Bedingungen, nicht aus einer Bohrung im Feld. Zwischen einer messbaren Gasentwicklung im Reaktor und einer wirtschaftlich förderbaren Menge liegen mehrere sehr unterschiedliche Fragen. Ungeklärt ist, mit welcher Rate die Reaktion unter tatsächlichen Druck- und Temperaturverhältnissen abläuft, ob sich das Gas im Untergrund unter einer dichten Deckschicht ansammelt oder diffus entweicht, und ob es sich in ausreichender Reinheit gewinnen ließe. Hinzu kommen Fragen zum Wasserbedarf in einer ausgesprochen trockenen Region und zu den Auswirkungen des Einleitens von Lösungen in tiefe Gesteinsschichten. Fachleute weisen zudem darauf hin, dass der Magnetitanteil in den Lagerstätten der Pilbara je nach Vorkommen erheblich schwankt.
Wirtschaftlich hätte ein Erfolg dennoch erhebliches Gewicht, weil vorhandene Voraussetzungen zusammentreffen. Die Region verfügt über eine ausgebaute Bergbauinfrastruktur, über Häfen mit Ausfuhrkapazität und über umfangreiche geologische Daten aus Jahrzehnten der Erzsuche. Wasserstoff selbst gilt vor allem für jene Bereiche als Hoffnungsträger, die sich schwer elektrifizieren lassen, darunter Stahlerzeugung, Schwerlastverkehr und Teile der chemischen Industrie. Der Weg dorthin führt bislang überwiegend über energieintensive Herstellungsverfahren, weshalb Alternativen intensiv gesucht werden. Wie unterschiedlich diese Ansätze ausfallen können, zeigt etwa das Verfahren, mit dem sich unsortierter Plastikmüll direkt in Wasserstoff umwandeln lässt.
Die gebänderten Eisenerzformationen der Pilbara sind zugleich ein geologisches Archiv. Sie entstanden vor mehr als zwei Milliarden Jahren, als der Sauerstoffgehalt der Erdatmosphäre erstmals deutlich anstieg und im Meerwasser gelöstes zweiwertiges Eisen oxidierte und ausfiel. Über lange Zeiträume bildeten sich so abwechselnde Lagen aus eisenreichem und kieselsäurereichem Material, die heute als charakteristische Bänderung sichtbar sind. Ihre schiere Ausdehnung erklärt sich aus der Dauer dieses Vorgangs, der sich über hunderte Millionen Jahre erstreckte. Dass in solchen uralten Gesteinen bis heute chemisch aktive Prozesse ablaufen, ist keine Selbstverständlichkeit, sondern ein Hinweis darauf, dass der Untergrund weit weniger statisch ist als es an der Oberfläche erscheint.
Diese Einsicht hat die Geologie in den vergangenen Jahren mehrfach beschäftigt. Tiefe Gesteinsschichten galten lange als weitgehend unveränderlich, tatsächlich laufen dort Reaktionen, Bewegungen und Stoffumsätze ab, die sich erst mit besseren Messverfahren erschließen. Ein Beispiel für die Dynamik im Erdinneren liefert die Beobachtung, dass eine große Strömung im flüssigen Erdkern ihre Richtung umgekehrt hat. Für die Suche nach natürlichem Wasserstoff bedeutet das vor allem eines: Die entscheidenden Vorgänge finden dort statt, wo bislang kaum jemand systematisch nachgesehen hat.
International Journal of Hydrogen Energy, Geometry-driven controls on hydrothermal natural hydrogen generation from magnetite mineral; doi:10.1016/j.ijhydene.2026.154187