Gemeinsame Pressemitteilung der Université de Lausanne (Schweiz) und des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung
Zusammenfassung
Wasserstoffgas, das durch natürliche Prozesse im Untergrund von Gebirgszügen entsteht, könnte eine vielversprechende Quelle für saubere Energie darstellen. Eine neue Studie im Fachmagazin Journal of Geophysical Research: Solid Earth unter der Leitung des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung und der Université de Lausanne zeigt, dass Erosion eine zentrale und komplexe Rolle bei der Bildung und Anreicherung dieser natürlichen Ressource spielt. Diese Forschung bestätigt, dass die Pyrenäen und die Alpen wichtige Ziele für die Exploration von natürlichem Wasserstoff darstellen könnten.
Hintergrund: Gebirge bieten günstige Bedingungen zur Bildung von Wasserstoff
Was wäre, wenn sich unter Gebirgszügen wie den Alpen oder den Pyrenäen eine Quelle sauberer Energie verbergen würden? Im Jahr 2025 zeigte eine viel beachtete Studie, die im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht und vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geowissenschaften koordiniert wurde, dass bestimmte Gebirgszüge günstige Bedingungen für die Bildung und Speicherung von natürlichem Wasserstoff (H₂) bieten könnten.
Neue Studie beleuchtet die überraschende Rolle der Erosion
Nun knüpft eine neue internationale Studie, die im Journal of Geophysical Research: Solid Earth veröffentlicht wurde, direkt an diese Arbeit an. Sie hebt die entscheidende Rolle der Gesteinserosion hervor, sowohl für die Bildung als auch für die potenzielle Verringerung dieser Wasserstoffansammlungen.
Hauptautor der Studie ist Dr. Frank Zwaan. Er begann seine Arbeit zu diesem Thema am GFZ, wo er nach wie vor als Gast tätig ist, während er hauptsächlich an der Fakultät für Geowissenschaften und Umwelt der Universität Lausanne (Unil) forscht, mit Gaststatus an der Universität Fribourg (Schweiz). Vom GFZ ebenfalls beteiligt waren Dr. Anne Glerum, PostDoc-Wissenschaftlerin in GFZ-Sektion 2.5 „Geodynamische Modellierung“, und Prof. Dr. Sascha Brune, Leiter derselben Sektion.
„Unerwarteterweise erweist sich die Erosion als ein entscheidender und ambivalenter Faktor bei der natürlichen Wasserstoffproduktion. Unsere Forschung stützt die Ansicht, dass die Pyrenäen und die Alpen wichtige Ziele für die Erkundung natürlicher H2-Vorkommen sind“, sagt Frank Zwaan.
Wasserstoff und die Energiewende
Die Motivation für diese Forschung entspringt einer großen Herausforderung: eine sichere und nachhaltige Energieversorgung zu gewährleisten. Wasserstoff könnte dank seines großen Potenzials als Antriebsenergie für Fahrzeuge und zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse eine zentrale Rolle in der Energiewende spielen. Doch heute stützt sich seine Erzeugung noch weitgehend auf umweltschädliche fossile Brennstoffe, während die Wasserstoffproduktion mit grüner Energie nach wie vor kostspielig ist. In diesem Zusammenhang erscheint das potenzielle Vorkommen von nutzbarem natürlichem Wasserstoff im Untergrund von Gebirgszügen wie den Alpen oder den Pyrenäen als ein vielversprechender Weg.
Bedingungen für die Bildung von natürlichem Wasserstoff
In diesen Regionen drifteten die tektonischen Platten vor Millionen von Jahren zunächst auseinander und bildeten Grabenbecken, bevor sie wieder zusammenstießen und Gebirgszüge entstanden. Infolge dieser Prozesse wurden Gesteine aus dem tiefen Mantel allmählich näher an die Oberfläche gebracht und erreichten Bedingungen, bei denen die Temperaturen eine effiziente Reaktion mit Wasser und die Freisetzung von Wasserstoff (H₂) ermöglichen – ein chemischer Prozess, der als Serpentinisierung bekannt ist. Das entstehende Gas kann sich dann in porösen Gesteinsschichten ansammeln, die als Reservoirs fungieren und für gezielte Anwendungen genutzt werden könnten.
„Wir wissen bereits, dass die Erde große Mengen an Wasserstoff produziert, und in Mali findet bereits eine Nutzung im lokalen Maßstab statt. Die entscheidende Frage ist nun, ob sich großräumige Wasserstoffansammlungen finden lassen, denn wie bei Erdölsystemen müssen dafür sehr spezifische Bedingungen erfüllt sein: Es müssen alle Schlüsselelemente zur richtigen Zeit vorhanden sein“, erklärt Frank Zwaan.
Modelle zeigen den Einfluss von Erosion
In ihrer neuen Studie nutzten die Wissenschaftler:innen fortschrittliche numerische plattentektonische Modelle, um den Einfluss eines Schlüsselfaktors hervorzuheben, der als feiner Regulator wirkt: die Erosion. Ihre Modelle zeigen, dass Erosion die Hebung von Mantelgestein in Richtung der Oberfläche fördern kann, was die Bedingungen für die Serpentinisierung verbessert und somit das Potenzial für die natürliche Wasserstofferzeugung erhöht. Im Gegensatz dazu kann eine zu schnelle oder zu intensive Erosion dieses Potenzial verringern, entweder durch die Zerstörung von Speichergestein oder durch die Veränderung der für die Wasserstoffbildung erforderlichen Temperaturbedingungen.
Die Simulationen weisen zudem auf einen weiteren entscheidenden Faktor hin: die geologische Geschichte der untersuchten Regionen. Auch die Dauer tektonischer Dehnungsphasen, lange vor der Gebirgsbildung, beeinflusst das Potenzial für die Wasserstofferzeugung.
Ausblick: Günstige Gebiete in Europa
Durch den Vergleich verschiedener Gebirgszüge zeigen die Forschenden, dass nicht alle Gebirgszüge das gleiche Potenzial aufweisen. In den untersuchten Szenarien – die Alpen, die Pyrenäen und die Betische Kordillere in Süd-Spanien – scheinen die Pyrenäen sehr günstig zu sein, auch die Alpen stellen ein interessantes Potenzial dar. „Diese neuen Ergebnisse geben uns eine bessere Vorstellung davon, wo wir nachforschen sollten“, resümiert Frank Zwaan. „Allerdings sind weitere Untersuchungen unerlässlich, um genauer zu bestimmen, wo natürliche Wasserstoffressourcen erschlossen werden könnten.“
Originalpublikation
F. Zwaan, A. C. Glerum, S. Brune, D. A. Vasey, J. B. Naliboff, G. Manatschal und E. C. Gaucher, The Impact of Erosion Efficiency on Rift‐Inversion Orogen Evolution: Implications for Serpentinization‐Derived Natural H2 Resources, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2026, DOI: https://doi.org/10.1029/2025JB033255
Weitere Informationen zum Thema „Natürlicher Wasserstoff“ finden Sie in dem kürzlich erschienenen Impulspapier „Geologischer Wasserstoff – eine unterschätzte Energiequelle?“ von ESYS – Energiesysteme der Zukunft, einer gemeinsamen Initiative der deutschen Wissenschaftsakademien (acatech, Leopoldina und Akademienunion):
https://energiesysteme-zukunft.de/publikationen/stellungnahme/geologischer-wasserstoff
Wissenschaftlicher Kontakt
Dr. Frank Zwaan (EN, DE, FR, IT, NL)
Gast in Sektion 2.5 „Geodynamische Modellierung“
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geowissenschaften
Potsdam
Fakultät für Geowissenschaften und Umwelt
Université de Lausanne
+31 634081562 (NL)
+41 788357473 (CH)
frank.zwaan@gfz.de
Hinweis: Aufgrund des wechselnden Arbeitsplans von Frank Zwaan wird empfohlen, per E-Mail Kontakt aufzunehmen, um einen Termin für ein Interview zu vereinbaren.
