Wasserstoff wird bislang meist aus Erdgas hergestellt.
Grüner Wasserstoff mit 90 Prozent Effizienz produziert
Wasserstoff wird heutzutage hauptsächlich durch die sogenannte Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Grüner Wasserstoff wird mit grünem Strom durch Elektrolyse hergestellt. Die Effizienz solcher Anlagen liegt aber erst bei rund 70 Prozent. Außerdem ist der grüne Wasserstoff bis zu 15 Mal teurer als der "graue Wasserstoff" aus Erdgas. Forscher*innen aus Israel entwickelten nun ein Verfahren zur Erzeugung von grünem Wasserstoff, das günstiger und auch effizienter sein soll als Elektrolyse.
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Enzyme wurden "elektrifiziert"
Wissenschaftler*innen der Tel Aviv University griffen dabei auf sogenannte Hydrogenasen zurück. Diese Enzyme produzieren Wasserstoff, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen und ihnen Energie zugeführt wird. Diese Energie erhalten sie normalerweise aus dem Prozess der Photosynthese, die Forscher*innen konnten die Enzyme mithilfe eines Biokatalysators allerdings "elektrifizieren". Somit konnte die Hydrogenasen Strom statt Sonnenlicht nutzen, um ihre Funktion durchzuführen.
Die "Farben" des Wasserstoffs
Je nachdem, woher die Energie zur Herstellung des Wasserstoffs herkommt, erhält er im Sprachgebrauch eine andere "Farbe". Das sind die wichtigsten:
- "Grün" bedeutet, dass der Wasserstoff aus erneuerbaren, sauberen Energien, wie Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft, durch Elektrolyse produziert wird
- Als "Grau" gilt jener, der aus Erdgas (Methan) hergestellt wird. CO2 ist ein Nebenprodukt dieses Vorgangs
- Eine Abstufung ist der "blaue" Wasserstoff. Hier wird das CO2 nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern mittels Carbon Capture and Storage-Technik (CCS) gespeichert und unterirdisch gelagert
- "Türkiser" Wasserstoff entsteht bei der sogenannten Methanpyrolyse. Ausgangsstoff ist ebenso Methan, bei der Herstellung entsteht aber fester Kohlenstoff (Kohle), der gelagert oder weiterverarbeitet werden kann
- "Schwarzer" Wasserstoff wird aus Kohlekraft gewonnen, "roter" Wasserstoff aus Atomkraft und „gelber“ aus dem Strommix des öffentlichen Netzes
Eine Herausforderung war allerdings, die Enzyme an der Elektrode festzuhalten, da sie von elektrischen Ladungen normalerweise abgestoßen werden. Dafür entwickelte das Team ein wasserbasiertes Gel, mit dem die Hydrogenase quasi festgeklebt wird. Somit konnte Wasserstoff mit einer Effizienz von mehr als 90 Prozent erzeugt werden.
Wasser muss nicht destilliert werden
Die Methode hat aber noch einen weiteren Vorteil. Während herkömmliche Elektrolyseure nur destilliertes Wasser verarbeiten können, funktionieren die Hydrogenasen auch mit Salzwasser. Die Forscher*innen hoffen nun, die Methode kommerziell zu nutzen, die Kosten zu senken und die Nutzung von grünem Wasserstoff in der Industrie, in der Landwirtschaft (etwa für die Düngerproduktion) und als Energiequelle voranzutreiben.
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