Wetenschappers en startups geloven dat van nature voorkomende waterstof de volgende grote geologische doorbraak kan zijn, die enorme hoeveelheden waterstof kan ontsluiten om de energietransitie aan te drijven. Onderzoekers in de Verenigde Staten, Canada en Australië brengen potentiële bronnen in kaart van zogenaamde geologische waterstof, of witte waterstof, die gedolven zou worden in plaats van geproduceerd via elektrolyse met hernieuwbare elektriciteit — het proces achter zogenaamde groene waterstof.

De interesse in witte waterstof wordt mede gedreven door het potentiële kostenvoordeel: omdat geen elektrolyse met hernieuwbare energie nodig is, hopen voorstanders dat het goedkoper geproduceerd kan worden dan groene waterstof, midden commercieel winbare voorraden worden gevonden. Het concept kreeg bredere aandacht nadat een put in Mali, die sinds de jaren tachtig waterstofhoudend gas produceerde, publiekelijk werd geidentificeerd als een natuurlijke waterstofbron, wat de exploratie buiten academische kringen op gang bracht.

Diverse grote ontdekkingen in de afgelopen maanden hebben de hoop gewekt dat natuurlijke waterstof, gedolven uit ondergrondse gesteenten, een alternatief kan bieden voor de nog altijd kostbare productie van groene waterstof. Groene waterstof heeft de afgelopen jaren niet aan de verwachtingen voldaan, met een grote kloof tussen geplande en daadwerkelijk gestarte projecten te midden van hoge kosten en moeite om afnamecontracten te sluiten.

Nu de enthou­siaste belangstelling voor groene waterstof wat is bekoeld, verkennen onderzoekers en mijnbouwbedrijven een andere route voor waterstofproductie: het winnen van natuurlijke waterstof uit ondergrondse gesteenten.

Australische doorbraak in de Pilbara

De meest recente doorbraak die een geheel nieuwe industrie zou kunnen onstaan, werd aangekondigd in Australië, waar wetenschappers een potentieel enorme waterstofbron identificeerden in de ijzerertsafzettingen van West-Australië in de regio Pilbara.

De studie, gepubliceerd in het International Journal of Hydrogen Energy door onderzoekers van de Edith Cowan University (ECU) School of Engineering, richtte zich op het mineraal magnetiet, dat in ijzerertsafzettingen voorkomt.

De onderzoekers exposeerden magnetietmonsters 60 dagen lang aan water bij temperaturen van 200°C onder hoge druk, waarmee ze de omgeving diep onder het aardoppervlak nabootsten. Volgens hen vonden ze een manier om waterstofproductie te stimuleren door een oplossing in gebande ijzerformaties te injecteren, wat de potentiele bruikbaarheid van deze van nature voorkomende bron aanzienlijk vergroot.

Volgens het team biedt hun onderzoek een van de duidelijkste inzachten tot nu toe in hoe natuurlijke waterstof ondergronds ontstaat en welke omstandigheden nodig zijn om de productie in stand te houden.

"West-Australië heeft enkele van 's werelds grootste gebande ijzerformaties. Als we deze bron op schaal kunnen ontsluiten, kan dat transformerend zijn voor onze energietoekomst," zei hoofdauteur Kaveh Moghanirahimi.

Het experiment kan de kloof overbruggen tussen laboratoriumonderzoek en daadwerkelijke waterstofexploratie, aldus professor Stefan Iglauer van de School of Engineering van ECU.

"Onze bevindingen laten zien dat waterstofproductie niet alleen afhangt van de hoeveelheid aanwezig magnetiet, maar ook van hoe gemakkelijk water via scheuren, poriën en doorlaatbare kanalen verse mineraaloppervlakken kan bereiken," aldus professor Iglauer.

Waterstofophoping in het Canadese Schild

De Australische studie volgt kort op het eerder dit jaar gedane onderzoek van Canadese geochemici van de University of Toronto en de University of Ottawa, die vaststelden dat waterstofgas zich gestaag ophoopt in het Canadese Schild, een van de oudste gesteenten op aarde. Zij brachten de concentratie natuurlijke waterstof in kaart en volgden de langetermijnophoping op één locatie, waarmee het mogelijk wordt potentiële waterstofexploratie te beoordelen.

"De gegevens uit deze studie wijzen erop dat er cruciale, nog onaangeboorde kansen zijn om een binnenlandse bron van kosteneffectieve energie aan te boren, geproduceerd uit het gesteente onder onze voeten," zei de hoofdauteur van de studie, University Professor Barbara Sherwood Lollar van de afdeling Earth Sciences aan de Faculty of Arts & Science van de University of Toronto.

"Natuurlijke waterstof ontstaat in de loop van de tijd door ondergrondse chemische reacties tussen gesteenten en het grondwater in die gesteenten," aldus Sherwood Lollar. "Canada heeft het geluk dat grote delen van zijn grondgebied, vooral op het Canadese Schild, de juiste gesteenten en mineralen bevatten om deze natuurlijke waterstof te vormen."

In Canada is het lokale bedrijf Max Power Mining al op zoek naar witte waterstof en is begonnen met het boren van een derde validatieput tot 2.278 meter (7.473 voet) diep in het Lawson Complex in het zuiden van Saskatchewan.

Amerikaanse exploratie en eerste nationale kartering

Ook in de Verenigde Staten is de exploratie gestart. Het in Australië genoteerde HyTerra voert productietests uit voor witte waterstof op zijn Nemaha-project in Kansas en voert puttests uit op zijn Geneva-project in Nebraska.

"Het opzetten van een commercieel geologisch waterstofproject blijft onze duidelijke focus," zei HyTerra-topman Riley Kemp vorige maand naar aanleiding van de productietestresultaten van de McCoy-1-put in Nemaha.

Vorig jaar publiceerde de U.S. Geological Survey (USGS) de eerste kaart met potentiele locaties van van nature voorkomende geologische waterstofbronnen in de Verenigde Staten. De kaart onthulde interessegebieden die ophopingen van geologische waterstof kunnen bevatten, waaronder een regio midden op het continent die Kansas, Iowa, Minnesota en Michigan omvat; de 'Four Corners'-staten Arizona, Colorado, New Mexico en Utah; de kust van Californië; en gebieden langs de oostkust.

Vooralsnog bevindt de opkomende industrie zich in de exploratie- en validatiefase, en de belangrijkste open vraag is of een van deze putten — in Saskatchewan, Kansas of Nebraska — duurzame, commercieel levensvatbare waterstofstromen kan aantonen.

Door Tsvetana Paraskova voor Oilprice.com