Wasserstoff (H2) gilt als wichtiger Energieträger der Zukunft, doch bisher muss das Gas chemisch erzeugt werden – beispielsweise durch die Elektrolyse von Wasser oder die Methan-Reduktion. Natürliche Vorkommen im Untergrund schienen lange Mangelware, weil Wasserstoff sehr flüchtig ist und leicht aus dem Gestein entweicht. Doch in jüngster Zeit haben Geologen in mehreren Regionen Hinweise auf größere unterirdische H2-Reservoire gefunden.
Einer Studie aus dem Jahr 2025 zufolge könnte es global sogar bis zu zehn Millionen Megatonnen natürlichen Wasserstoffs im Untergrund geben. „Wir wissen inzwischen, dass die Erde große Mengen Wasserstoff produziert, und in Mali findet bereits eine Nutzung im lokalen Maßstab statt“, erklärt Erstautor Frank Zwaan von der Universität Lausanne. Doch wo liegen diese Wasserstoffvorkommen – und wo ist die Suche nach ihnen am vielversprechendsten?
Wie Gebirgsbildung und Wasserstoff-Vorkommen zusammenhängen
Das haben Zwaan und sein Team nun näher untersucht. Im Fokus ihrer Studie standen Gebirgszüge wie die Alpen, die Pyrenäen oder das Andalusische Faltengebirge. Sie entstanden, als tektonische Erdplatten vor Millionen von Jahren zunächst auseinanderdrifteten, sich dann aber wieder annäherten und kollidierten. Dadurch wurde der Untergrund gestaucht, angehoben und zum Gebirge aufgefaltet. Geologen sprechen dabei von einer Rift-Inversions-Gebirgsbildung.
Das Interessante daran: Im Zuge einer solchen Gebirgsbildung gelangen eisenhaltige Mantelgesteine wie Olivin und Orthopyroxen in Oberflächennähe und können dort mit Wasser reagieren. Unter bestimmten Umständen setzt diese Serpentinisierung Wasserstoffgas frei, das sich unter undurchlässigen Deckschichten sammeln und H2-Reservoire bilden kann. In einer früheren Studie hatten Zwaan und seine Kollegen bereits ermittelt, dass große, durch Rift-Inversion entstandene Gebirgszüge günstige Bedingungen für eine solche geologische „Wasserstoffküche“ bieten könnten.
Ausgedünnt und angehoben
Jetzt haben die Geologen genauer untersucht, welche Gebirgszüge solche geologischen Wasserstoff-Reservoire in sich bergen könnten. Sie nutzten dafür ein geophysikalisches Modell, in dem sie die Rift-Inversions-Gebirgsbildung nachstellten. Dabei variierten Zwaan und sein Team sowohl die Dauer der anfänglichen Riftphase als auch das Ausmaß der Erosion im Verlauf der darauffolgenden Gebirgsbildung.
Es zeigte sich: Ein erster für die Wasserstoffproduktion wichtiger Faktor ist die Dauer der anfänglichen Plattendehnung: Ist diese zu kurz, dünnt die Erdkruste nicht genug aus. Dadurch kann später bei der Hebung und Auffaltung nicht genug Mantelgestein in Oberflächennähe gelangen. „Eine effiziente Serpentinisierung und Wasserstoffproduktion kann nur stattfinden, wenn Mantelgestein in einen günstigen Temperaturbereich nahe der Oberfläche gebracht wird“, erklären die Geologen. Die Simulation ergab, dass dies vor allem bei einer längeren Riftphase von mindestens 15 Millionen Jahren geschieht.
Erosion: Auf die richtige Dosis kommt es an
Noch wichtiger ist jedoch ein zweiter Faktor: die Erosion. „Unerwarteterweise erweist sich Erosion als ein zentraler und ambivalenter Faktor bei der Produktion von natürlichem Wasserstoff“, berichtet Zwaan. „Unsere Simulationen zeigen, dass sie dazu beitragen kann, Mantelmaterial näher an die Oberfläche zu bringen.“ Indem die Erosion das Krustengestein abträgt, gelangt so mehr Mantelgestein in den kühleren Temperaturbereich, in dem die wasserstofferzeugenden Reaktionen stattfinden.
Allerdings kommt es auf das richtige Maß der Erosion an. „Exzessive Erosion lässt das Mantelmaterial zu schnell aufsteigen und verringert dadurch das Potenzial für die natürliche Wasserstoffbildung“, erklären die Geologen. Denn das rapide freigelegte Mantelgestein ist dann noch zu heiß für eine effiziente Serpentinisierung. Hinzu kommt: Eine zu starke Abtragung entfernt auch undurchlässige Deckgesteine, unter denen sich der entstandene Wasserstoff sammeln könnte. Als Folge entweicht das Gas und es kann kein H2-Reservoir entstehen.
Pyrenäen und Zentralalpen sind vielversprechend
Doch was bedeuten diese Erkenntnisse konkret? Welche europäischen Gebirge bieten die günstigsten Bedingungen? Auch dazu haben Zwaan und sein Team erste Informationen. Am vielversprechendsten könnte demnach die H2-Suche im westlichen Teil der Pyrenäen sein. Dort war die Riftphase lang genug, um Mantelmaterial nach oben zu bringen, gleichzeitig gab es während der Gebirgsbildung nur eine mäßige Erosion. „Dadurch ist ein großer Teil des Mantelgesteins im Serpentinisierungs-Fenster und die Voraussetzungen für eine H2-Anreicherung sind günstig“, schreibt das Team.
Ebenfalls lohnend könnte die Wasserstoffsuche im italienischen Teil der Zentralalpen sein. „Dort treten Mantelgesteine an der Oberfläche zutage, Kruste und Sediment wurden abgetragen“, berichten Zwaan und seine Kollegen. Dadurch fehlen an vielen Stellen zwar die abdichtenden Deckschichten, dafür herrschen aber günstige Temperaturbedingungen und es gibt Verwerfungen, die das gebildete Gas in geeignete Reservoire ableiten können. „Dadurch könnte es Chancen für eine unkonventionelle Gewinnung von natürlichem Wasserstoff geben“, so die Geologen.
Ein Gebirge mit eher ungünstigen Voraussetzungen ist dagegen das Andalusische Faltengebirge. Auch dort tritt Mantelgestein an die Oberfläche und es gibt Indizien für eine starke Erosion. Anders als in den Alpen fehlen dort aber die Verwerfungen, über die Wasserstoff in geeignete Speichergesteine gelangen konnte. „Die neuen Ergebnisse geben uns eine bessere Vorstellung davon, wo wir Untersuchungen anstellen sollten“, sagt Zwaan. „Sie stützen die Annahme, dass die Pyrenäen und die Alpen wichtige Zielgebiete für die Exploration von natürlichem H2 sind.“
Quelle: Frank Zwaan (Universität Lausanne) et al., Journal of Geophysical Research Solid Earth, 2026; doi: 10.1029/2025JB033255
