Witte waterstof: waterstofgas dat de aarde zelf al maakt
Onder onze voeten, diep in de aardkorst, ontstaat op sommige plekken van nature waterstofgas. Niet gemaakt in een fabriek, niet gewonnen uit aardgas en ook niet opgewekt via elektrolyse van water met stroom uit windmolens of zonnepanelen, maar gevormd door chemische reacties tussen gesteente en water die al miljoenen jaren aan de gang zijn. Dat gas heet witte waterstof, ook wel natuurlijke waterstof of geologische waterstof genoemd. Vergelijk het met aardolie: die pompen we ook simpelweg op uit ondergrondse reservoirs in plaats van hem te maken. Met witte waterstof zou hetzelfde kunnen gelden, alleen dan voor een gas dat bij verbranding geen CO2 uitstoot, maar vooral waterdamp.
Het is een van de meest verrassende ontdekkingen in de energiewereld van de afgelopen jaren. Lange tijd namen geologen aan dat waterstof in de aardkorst altijd snel wegdiffundeert of wordt opgegeten door bacteriën, en dus nooit in bruikbare hoeveelheden bij elkaar blijft zoals aardolie of aardgas dat wel doen. Een waterput in Mali die in 1987 onverwacht vlam vatte, bewees anders: daaruit stroomt al decennia bijna zuivere waterstof, inmiddels gebruikt om een dorp van stroom te voorzien. Sindsdien speuren geologen wereldwijd naar vergelijkbare vindplaatsen, van Frankrijk tot Albanië tot de Amerikaanse Midwest.
Wat is het precies?
Waterstof (H2) is het lichtste en meest voorkomende element in het heelal, maar op aarde komt het bijna nooit als los gas voor: het reageert makkelijk met andere stoffen, vooral zuurstof, waarbij water ontstaat. Om waterstofgas als brandstof te gebruiken, moet je het meestal eerst "maken" door het los te weken uit iets anders: uit aardgas (dat heet grijze waterstof, of met CO2-opvang blauwe waterstof) of uit water via elektrolyse met groene stroom (groene waterstof). Witte waterstof is een uitzondering: dat gas is al los aanwezig, kant-en-klaar, ergens diep in de aardkorst.
Het ontstaat vooral via twee natuurlijke processen. Het belangrijkste heet serpentinisatie: bepaalde ijzerrijke gesteenten uit de aardmantel, zoals het mineraal olivijn, reageren met water dat door scheuren in de rots sijpelt. Bij die reactie oxideert het ijzer en wordt het watermolecuul uiteengetrokken, waarbij waterstofgas vrijkomt. Een tweede route is radiolyse: van nature radioactieve elementen in het gesteente, zoals uranium en thorium, zenden straling uit die watermoleculen in de omringende poriën laat uiteenvallen in waterstof en zuurstof.
Zodra het gas gevormd is, moet het ook nog blijven zitten. Waterstofmoleculen zijn extreem klein en ontsnappen makkelijk door poreus gesteente naar het oppervlak, waar ze in de atmosfeer verdwijnen. Alleen op plekken waar een ondoordringbare gesteentelaag - een zogeheten afdeklaag, bijvoorbeeld van zout of kleisteen - als een deksel op een ondergrondse val ligt, kan het gas zich ophopen tot een reservoir dat groot genoeg is om interessant te zijn. Precies die combinatie van vorming én insluiting maakt bruikbare vindplaatsen zeldzaam en lastig te voorspellen.
Wat wil men ermee bereiken?
De belofte is simpel: een waterstofbron die je, net als aardolie of aardgas, uit de grond kunt halen zonder de dure en energie-intensieve tussenstap van elektrolyse. Groene waterstof, gemaakt met stroom uit zon en wind, is kostbaar omdat elektrolyse veel elektriciteit vraagt en de installaties duur zijn. Als witte waterstof in voldoende hoeveelheden en tegen lage kosten gewonnen kan worden, zou dat de overstap naar waterstof als schone brandstof - voor zware industrie, transport en als opslagmedium voor duurzame energie - kunnen versnellen.
Er zit ook een geopolitieke kant aan. De huidige waterstofketen is sterk verweven met fossiele brandstoffen en met landen die daarin al dominant zijn. Natuurlijke waterstofvondsten zouden in principe overal ter wereld kunnen liggen, ook in landen zonder olie of gas. Dat opent het perspectief op een meer verspreide, minder importafhankelijke energievoorziening. Vooralsnog is dat vooral een perspectief, geen zekerheid.
Voorbeelden uit de praktijk
Bourakébougou, Mali (1987 / rond 2012). Het bekendste voorbeeld. Een waterput die in 1987 werd geboord, vatte onverwacht vlam. Pas jaren later begon het bedrijf Hydroma, opgericht door de Malinese zakenman Aliou Diallo, het ontsnappende gas serieus te onderzoeken. Het bleek voor een zeer groot deel uit zuivere waterstof te bestaan. Sinds ongeveer 2012 wordt de put gebruikt om via een generator elektriciteit te leveren aan het naburige dorp - een kleinschalig maar tastbaar bewijs dat natuurlijke waterstofwinning mogelijk is.
Bekken van Lorraine, Frankrijk (vanaf 2023). Onderzoekers van het CNRS en de Université de Lorraine stuitten bij metingen rond de voormalige mijnstreek Folschviller op ongewoon hoge waterstofconcentraties diep onder de grond. De vondst kreeg internationale aandacht omdat eerste, met grote onzekerheid omgeven schattingen van de omvang van het reservoir in de miljoenen tonnen liepen. Er wordt getest met nieuwe boringen om de omvang en winbaarheid beter in kaart te brengen.
Bulqizë-mijn, Albanië. In een actieve chroommijn ontdekten geologen, onder wie de Franse onderzoeker Laurent Truche, een scheur in de mijnwand waaruit een opvallend geconcentreerde stroom waterstofgas ontsnapt. De vondst is wetenschappelijk interessant omdat ze laat zien dat natuurlijke waterstof soms in verrassend hoge debieten kan vrijkomen, ook op plekken waar niemand er gericht naar zocht.
Kansas en Nebraska, Verenigde Staten. In de Amerikaanse Midwest, rond de zogeheten Nemaha Ridge, boren bedrijven als Natural Hydrogen Energy en HyTerra testputten. De regio geldt als kansrijk, mede dankzij oude boorgegevens uit de olie- en gasindustrie waarin decennia geleden al sporen van waterstof waren opgemerkt zonder dat daar destijds iets mee werd gedaan.
Zuid-Australië. Op het Yorke-schiereiland test het bedrijf Gold Hydrogen putten waarin naast waterstof ook helium wordt aangetroffen - een combinatie die de business case aantrekkelijker kan maken, omdat helium een schaars en waardevol gas is voor onder meer de medische en technologische industrie.
Hoe ver is de techniek?
Witte waterstof bevindt zich nog volledig in de exploratiefase, te vergelijken met hoe de oliewinning eruitzag aan het begin van de twintigste eeuw: er wordt driftig gezocht en af en toe wordt een kansrijke plek gevonden, maar een bewezen, opschaalbare productiemethode ontbreekt nog. Er is wereldwijd nog geen enkele grote commerciële put in bedrijf die op industriële schaal waterstof levert; Mali blijft vooralsnog het enige voorbeeld van langdurige, praktische benutting, en dat op bescheiden schaal.
De Amerikaanse geologische dienst USGS publiceerde in 2024 een veelbesproken modelstudie die het wereldwijde volume aan ondergrondse waterstof schatte op een orde van grootte die de bekende olie- en gasreserves zou kunnen overtreffen. Belangrijk is de kanttekening die de onderzoekers zelf steeds benadrukken: het overgrote deel van die hoeveelheid zit vermoedelijk te diep, te verspreid of in te kleine, geïsoleerde zakken om ooit rendabel gewonnen te worden. Slechts een fractie zou praktisch bereikbaar zijn, en zelfs die schatting is met flinke onzekerheid omgeven omdat ze op modellen berust, niet op daadwerkelijke boringen.
De belangrijkste obstakels zijn drieledig. Ten eerste is exploratie duur en nog vooral gissen: er bestaat nog geen betrouwbare manier om vanaf de oppervlakte te voorspellen waar een winbaar reservoir zit, zoals de olie-industrie dat na een eeuw ervaring wél kan. Ten tweede is onduidelijk hoe reservoirs zich gedragen zodra je ze daadwerkelijk leeghaalt: vullen ze zich aan doordat het vormingsproces doorgaat, of raken ze net als een oliebron uitgeput? Ten derde ontbreekt in veel landen nog specifieke wet- en regelgeving; waterstof viel traditioneel niet onder mijnbouw- of gaswetten. Frankrijk paste in 2023 als een van de eerste landen zijn mijnbouwwetgeving aan om specifieke exploratievergunningen voor waterstof mogelijk te maken, mede naar aanleiding van de vondst in Lorraine.
Wie werken eraan?
In de Verenigde Staten is Koloma een van de best gefinancierde start-ups in dit veld; het bedrijf haalde onder meer kapitaal op bij Breakthrough Energy Ventures, het klimaatfonds van Bill Gates, en durfkapitaalfirma Khosla Ventures. Daarnaast zijn kleinere spelers als Natural Hydrogen Energy en HyTerra actief met concrete testboringen in Kansas en Nebraska.
In Frankrijk trekken het onderzoeksinstituut BRGM (het Franse bureau voor geologisch onderzoek) en universiteiten als de Université de Lorraine het wetenschappelijke voortouw, in nauwe samenwerking met het CNRS. Ook enkele kleinere Franse energiebedrijven hebben exploratievergunningen aangevraagd rond het Lorraine-bekken.
In Australië doet Gold Hydrogen onderzoek op het Yorke-schiereiland, in Mali is Hydroma de partij achter de bekende put van Bourakébougou, en in Albanië werken Franse en internationale onderzoeksgroepen samen met de lokale mijnbouwsector rond Bulqizë. Ook grote, gevestigde energiebedrijven volgen de ontwikkelingen op de voet: oliemaatschappijen zoals Chevron hebben de afgelopen jaren onderzoeksactiviteiten op dit gebied aangekondigd, wat als een teken wordt gezien dat de sector het onderwerp serieus neemt - al verdient nog geen enkel bedrijf er daadwerkelijk geld aan.