De baanbrekende waterstofvondst in het noordoosten van Frankrijk vorig jaar wakkert de interesse in een lang vergeten bron van schone energie - natuurlijke waterstof - weer aan. Op een moment dat het inzetten op waterstof voor transport ernstig van de baan is, zijn wetenschappers begonnen met het in kaart brengen van enorme hoeveelheden ontginbare waterstof en hebben ze de uitdagingen voor exploitatiemethoden uiteengezet.

Verscholen onder de voormalige steenkoolstad Folschviller legden wetenschappers naar schatting 46 miljoen ton waterstofgas bloot. Zulke getallen lijken misschien vaag, maar in perspectief gezien is dit volume groot genoeg om te voldoen aan meer dan de helft van de huidige jaarlijkse vraag naar industriële waterstof, de grootste gebruiker ter wereld. De vondst, met een geschatte waarde van $184 miljard, wakkert zowel optimisme als voorzichtigheid aan in de race naar schonere, schaalbare energieoplossingen.

Passieve formatie

Natuurlijke waterstof, soms “witte” of “gouden” waterstof genoemd, wordt gegenereerd door geologische processen zoals water-rotsreacties en radioactief verval. In tegenstelling tot groene waterstof, waarvoor energie-intensieve elektrolyse nodig is die wordt aangedreven door hernieuwbare energiebronnen, of grijze waterstof, die wordt gewonnen uit fossiele brandstoffen met koolstofuitstoot, wordt natuurlijke waterstof passief ondergronds gevormd en komt het tevoorschijn met een uitstoot die vrijwel nihil is.

Tot zover is dit goed nieuws, omdat het het inefficiëntieprobleem van waterstofproductie elimineert. Maar er is nog een uitdaging te overwinnen en die ligt in het veilig winnen ervan. “De natuur heeft het zware werk gedaan,” zei Dr. Jacques Pironon, hoofdwetenschapper achter het Folschviller-project. Het waterstofreservoir werd precies een jaar geleden bij toeval ontdekt tijdens een methaanboorcampagne.

Het laat zien hoe onbegrepen ondergrondse systemen nog steeds zijn en hoe naties die voorheen niet dominant waren in het energiespel, de rollen in de nabije of verre toekomst zouden kunnen zien omdraaien. Vroege schattingen suggereren dat het tot 130 miljoen ton CO₂ per jaar kan elimineren als het wordt gebruikt om grijze waterstof te vervangen in zware industrieën.

Al 170.000 jaar

De gevolgen van de jackpot van Frankrijk reiken verder dan de grenzen van Macrons land. Een volgende onderzoeksgolf, geleid door universiteiten in Oxford, Durham en Toronto, schat dat de aardkorst nu genoeg natuurlijke waterstof kan bevatten om tot 170.000 jaar in de wereldwijde energiebehoefte te voorzien. Hoewel niet alles toegankelijk of economisch levensvatbaar is, zou zelfs een klein deel de energiemarkten volledig kunnen transformeren.

De technologie om dit potentieel te benutten staat echter nog in de kinderschoenen. In het kielzog van de Franse vondst is er ook een recent veiligheidsrapport gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications. Hierin wordt gewaarschuwd dat de fysieke eigenschappen van waterstof, het vermogen om metalen te verbrokkelen, rubberen afdichtingen aan te tasten en de chemie van cement te veranderen, ernstige risico's met zich meebrengen voor conventionele boorinfrastructuur. De kleine moleculaire omvang van waterstof maakt lekken ook waarschijnlijker en moeilijker op te sporen. 

Geen eenvoudige retrofit

Dit vooruitzicht kan de conventionele boorindustrie hoofdbrekens bezorgen. Die heeft haar hoop al gevestigd op een vervangingsscenario waarbij gewone methoden voor oliegerelateerde producten kunnen worden geëxploiteerd en gemakkelijk kunnen worden omgezet in witte waterstof. Bedenk dat ook de back-end infrastructuur van olie en waterstof (tanken van pistolen, tankstations...) vergelijkbaar is. Maar: “We kunnen niet zomaar olie- en gasputten retrofiten en het voor gezien houden,” zegt Baojiang Sun, hoofdauteur van de veiligheidsstudie. “Dit vereist nieuwe materialen, nieuwe ontwerpen en nieuwe veiligheidsprotocollen.”

Toch is het spel begonnen. Het onderzoeksteam achter de Oxford-Durham studie erkent de technische en wettelijke kloof en heeft een startup gelanceerd die zich richt op het lokaliseren van economisch levensvatbare natuurlijke waterstofreservoirs. Het bedrijf gebruikt een “exploratierecept” om te beoordelen waar waterstof zich heeft opgehoopt, welke formaties het vasthouden en welke biologische of geologische processen het kunnen uitputten.

Sterke tegenwind verslaan

Met geplande proefboringen en toenemende wereldwijde interesse, van Amerikaanse gasbedrijven tot het in kaart brengen van de mogelijkheden in Australië, kunnen de komende jaren bepalen of natuurlijke waterstof een hoeksteen wordt van de wereldwijde energietransitie of gewoon weer een begraven belofte. Hoe dan ook, de grond onder onze voeten zou wel eens waardevoller kunnen zijn dan iemand had gedacht.

De vraag is of autofabrikanten geduldig kunnen zijn en kunnen wachten tot er genoeg momentum is opgebouwd. Toyota, Honda, Hyundai en BMW hebben hun waterstofprojecten voor personenauto's nog niet opgegeven, maar ze hebben te kampen met sterke tegenwind omdat de wereldwijde vraag blijft dalen, vorig jaar met ongeveer 20%. De inspanningen concentreren zich steeds meer op de commerciële voertuigtakken.

Tot slot is het meest veelbelovende vooruitzicht dat witte waterstof, vanwege productievoordelen, de efficiëntiedrempel zou kunnen verhogen van 20% tot 40% in vergelijking met blauwe waterstof.