Diep in de aarde lekt gratis waterstof weg – is het bruikbaar?

Waterstof geldt als veelbelovende schone brandstof, maar het maken ervan kost meestal meer energie dan het uiteindelijk oplevert en stoot vaak broeikasgassen uit. Er is echter een alternatief: op sommige plekken maakt de aarde zelf waterstofgas, diep in de ondergrond. Die zogeheten geologische waterstof ontstaat wanneer water reageert met ijzerrijk gesteente, of wanneer radioactief verval van mineralen watermoleculen uiteenrijt. Als deze natuurlijke waterstof in bruikbare hoeveelheden te vinden is, zou dat de energierekening van waterstofproductie drastisch kunnen veranderen.

Een mijn als natuurlijk laboratorium

Geochemicus Barbara Sherwood Lollar van de Universiteit van Toronto onderzoekt al decennia de Kidd Creek-mijn in Ontario, die meer dan drie kilometer diep in de oudste gesteentelagen van Noord-Amerika reikt. Daar vond haar team water dat al ruim een miljard jaar ondergronds zit en dienst doet als leefomgeving voor microben die op waterstof teren. Door metingen uit 35 boorgaten over meer dan tien jaar te analyseren, berekenden Sherwood Lollar en collega Oliver Warr dat elk boorgat gemiddeld acht kilogram waterstof per jaar afgeeft. Vermenigvuldigd met de ruim 14.000 boorgaten in de mijn zou dat neerkomen op zo'n 140 ton waterstof die jaarlijks onbenut de lucht in ontsnapt, zo publiceerden ze eerder dit jaar in het vakblad PNAS. Dat is geen wereldschokkende hoeveelheid, maar volgens Sherwood Lollar genoeg om een deel van de mijnactiviteiten mee te draaien als je het gas zou opvangen.

Wereldwijde zoektocht, weinig harde cijfers

De Amerikaanse geologische dienst USGS schat dat er duizenden miljarden tonnen waterstof in de aardkorst zitten. Kun je daar ook maar een fractie van winnen, dan zou dat wereldwijd eeuwenlang in de vraag naar waterstof kunnen voorzien. Die belofte heeft een golf van exploratie op gang gebracht: tientallen bedrijven, waaronder het Australische HyTerra en het door Bill Gates gesteunde Koloma, boren in het Midwesten van de Verenigde Staten naar oude oceanische gesteentelagen. Toch heeft nog niemand een commercieel bruikbare voorraad aangetoond, en bedrijven houden hun data angstvallig geheim om investeerders voor te blijven. Geochemicus Laurent Truche van de Universiteit Grenoble Alpes in Frankrijk vond vergelijkbare signalen bij de Bulqizë-chroommijn in Albanië, waar jaarlijks minstens 200 ton waterstof vrijkomt. Volgens hem is inmiddels wel duidelijk dat natuurlijke waterstofproductie een reëel geologisch proces is; de vraag is of het ook rendabel op grote schaal kan.

De aarde een handje helpen

Naast puur zoeken naar bestaande voorraden, proberen onderzoekers en startups het proces ook te versnellen door water, warmte of katalysatoren in reactief gesteente te injecteren, een techniek die wat betreft aanpak doet denken aan hydraulische fracturering uit de olie- en gaswinning. Het Amerikaanse onderzoeksprogramma ARPA-E financiert ruim een dozijn van zulke projecten, met als doel de waterstofproducerende reactie tienduizend keer te versnellen. Een veelbelovend signaal kwam dit jaar uit de bergen van Oman, waar onderzoekers een boorgat van een kilometer diep vulden met 50.000 kubieke meter water. Toen de put later werd geopend, borrelde er gas naar boven dat voor 90 procent uit waterstof bestond, meldde geoloog Jo Shannon van de Universiteit van Southampton op een conferentie in mei. Toch blijft de belangrijkste vraag onbeantwoord: is deze waterstof ontstaan door de ingreep, of zat die daar al die tijd al?