Grüner Wasserstoff galt einst als Allheilmittel für die Dekarbonisierung schwer abbaubarer Sektoren wie Schifffahrt und Stahlherstellung. Nach Jahren stagnierender Kommerzialisierungsbemühungen erlebt die Technologie ein Comeback, angetrieben durch eine Reihe wissenschaftlicher Durchbrüche und einem erneuten Interesse an Alternativen zu fossilen Brennstoffen vor dem Hintergrund der globalen Öl- und Gaskrise, die durch den Krieg der Vereinigten Staaten und Israels im Iran ausgelöst wurde.

Wasserstoff wird in industriellen Prozessen vielfältig eingesetzt und kann ähnlich wie Erdgas, Schweröl oder Steinkohle bei hohen Temperaturen verbrannt werden, wobei lediglich Wasserdampf emittiert wird. Seine Umweltverträglichkeit hängt jedoch vollständig davon ab, wie er produziert wird. Der Großteil des derzeit in industriellen Anwendungen verwendeten Wasserstoffs wird als grauer Wasserstoff eingestuft, der unter Einsatz fossiler Brennstoffe hergestellt wird. Grüner Wasserstoff wird hingegen unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen erzeugt – bringt jedoch eigene Einschränkungen mit sich.

Ein Bericht der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien (IRENA) aus dem Jahr 2022 warnte vor der „unterschiedslosen Verwendung von Wasserstoff" und mahnte politische Entscheidungsträger, Prioritäten sorgfältig abzuwägen. Der Bericht warnte davor, dass ein umfassender Einsatz von grünem Wasserstoff „möglicherweise nicht mit den Anforderungen einer dekarbonisierten Welt vereinbar ist", da er „dedizierte erneuerbare Energien erfordert, die für andere Endverwendungen genutzt werden könnten." Zudem hat sich die Produktion von grünem Wasserstoff oft als zu kostspielig erwiesen, um als praktischer Ersatz für fossile Brennstoffe zu dienen.

Jüngste Durchbrüche haben jedoch neue Wege zur Wasserstofferzeugung eröffnet, die die Ökonomie und Effizienz von grünem Wasserstoff neu gestalten könnten. Forscher der UCLA Samueli School of Engineering und der Ewha Womans University in Südkorea haben ein Verfahren entwickelt, um Plastikmüll durch einen Prozess namens Alkaline Thermal Treatment (ATT) in reinen Wasserstoff umzuwandeln.

Dieser Ansatz geht gleichzeitig zwei aufeinandertreffende Umweltkrisen an. Die globale Plastikproduktion übersteigt jährlich 400 Millionen Tonnen, doch die OECD schätzt, dass bisher nur etwa 9 Prozent des Plastikmülls recycelt wurden, während der Rest sich auf Deponien, in Müllverbrennungsanlagen und in der Natur ansammelt. Die direkte Umwandlung dieses beständigen Abfallstroms in Wasserstofftreibstoff bietet einen doppelten Nutzen, den die herkömmliche Produktion von grünem Wasserstoff, die auf dedizierten erneuerbaren Strom angewiesen ist, nicht bietet.

Bemerkenswerterweise kann das Verfahren hochreinen Wasserstoff aus recycelbaren Materialien herstellen, ohne dass die Kunststoffe vorher sortiert werden müssen. In einem einzigen Reaktor wandelt die Methode einige der häufigsten und am schwersten zu recycelnden Kunststoffe – Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) – mittels eines Wärmeauslösers in Wasserstofftreibstoff um, und zwar ohne Kohlenstoffemissionen. Die Forschungsergebnisse wurden in diesem Monat im wissenschaftlichen Fachjournal PNAS veröffentlicht.

„Wir lösen zwei drängende globale Probleme gleichzeitig", sagte Ah-Hyung „Alissa" Park, Professorin für Chemie- und Biomolekulartechnik an der UCLA und Mit-Korrespondenzautorin der Studie, gegenüber Interesting Engineering. „Plastikmüll häuft sich in alarmierendem Tempo an, und sauberer Wasserstoff ist unerlässlich für die Dekarbonisierung der Energieversorgung. Diese Technologie geht auf beide Herausforderungen auf kreative und skalierbare Weise ein."

Die Entdeckung der UCLA ist die neueste in einem wachsenden Forschungsfeld, das sich auf die Umwandlung von Abfallprodukten in sauberen Wasserstoff konzentriert. Früher in diesem Jahr hat ein Forschungsteam in China erfolgreich Zucker aus landwirtschaftlichen Abfällen wie Weizenhalmen in Wasserstoff umgewandelt. Diese Methode senkt die Produktionskosten im Vergleich zu herkömmlichen grünen Wasserstoffverfahren deutlich und liegt bei etwa 1,54 $ pro Kilogramm (rund 0,70 $ pro Pfund) – ein Preis, der sie wettbewerbsfähig mit grauem Wasserstoff macht und sich dem Ziel des US-Energieministeriums (Hydrogen Shot) von 1 $ pro Kilogramm innerhalb eines Jahrzehnts nähert.

Diese Welle an Innovationen folgt auf eine längere Phase, in der grüner Wasserstoff an Schwung zu verlieren schien. Im Jahr 2023 wurden weniger als zehn Prozent der geplanten grünen Wasserstoffprojekte abgeschlossen. Eine Studie, die 190 Projekte über drei Jahre verfolgte, identifizierte „eine große Umsetzungslücke im Jahr 2023, bei der nur 7 % der globalen Kapazitätsankündigungen termingerecht fertiggestellt wurden."

Das Interesse an der Erforschung von grünem Wasserstoff hat seitdem wieder zugenommen, da seine strategische Bedeutung für die Energiesicherheit vor dem Hintergrund extremer Volatilität auf dem Ölmarkt zunehmend offensichtlich geworden ist. China, Europa und die Vereinigten Staaten verstärken alle ihre Bemühungen, Wasserstoffinvestitionen zu beschleunigen – unter anderem durch die Steuergutschrift für saubere Wasserstoffproduktion im US-Inflation Reduction Act und die Auktionsmechanismen der EU-Wasserstoffbank – und die erneute Fokussierung beginnt, greifbare Ergebnisse zu liefern.