Bedrijven zoeken koortsachtig naar goedje dat goud van de energietransitie kan worden

Drie jaar geleden kon je op Wikipedia nog lezen dat vrije, ongebonden waterstof in de aardkorst niet of nauwelijks voorkomt. Dat is ook niet zo gek. Waterstof mag dan het meest voorkomende element in het heelal zijn, in de aardkorst bindt het zich altijd snel aan andere moleculen.

Met zwavel vormt het bijvoorbeeld waterstofsulfide, met zuurstof maakt het water en met koolstof ontstaat methaan. Verder is waterstof – een combinatie van twee waterstofatomen – het kleinste en lichtste molecuul dat bestaat. Mocht het al ongebonden blijven, dan ontsnapt het razendsnel door spleten uit de aardkorst de atmosfeer in.

Maar er kan in drie jaar veel veranderen. Anno 2024 zal iedere geoloog waarschijnlijk beweren dat de aardkorst juist grote hoeveelheden vrije waterstof bevat. En er is zelfs zo veel dat het zijn eigen naam heeft gekregen: witte waterstof.

Volgens de U.S. Geological Service bevat de aarde genoeg om eeuwenlang in de energie­behoefte van de wereld te kunnen voorzien. Er zijn inmiddels ook al een stuk of vijftig bedrijven met plannen om te boren naar dit ‘witte goud’. De grootste voorraad, 45 miljoen ton, is tot nu toe aangetroffen in een grondwaterreservoir in de Franse streek Lotharingen. De wereld produceert zo’n 90 miljoen ton waterstof per jaar, dus 45 miljoen ton is een gigantische hoeveelheid.

Hoe is het mogelijk dat al die waterstof zo lang aan ieders aandacht is ontsnapt? ‘De afgelopen decennia zijn er wel degelijk geologen geweest die bij boringen op vrije waterstof zijn gestuit,’ zegt de Amerikaanse energie-deskundige Emily Yedinak. Zij maakte in 2021 voor het Amerikaanse ministerie van Energie een inventarisatie van onderzoek waarbij vrije waterstof werd gevonden in de aardkorst.

‘Maar dat gebeurde altijd door geologen die het ontstaan van de aarde onderzochten en die weinig interesse hadden in waterstof als energiebron.’ Yedi- nak ontdekte ook dat Dmitri Mendelejev, bedenker van het periodiek systeem der elementen, al in 1888 constateerde dat er in een Oekraïense steenkoolmijn waterstof uit de grond ontsnapte.

Men zocht nooit expliciet

Olie- en gasbedrijven hebben tienduizenden gaten in de aardkorst geprikt. Zijn die ooit ook op witte waterstof gestuit? ‘De kans dat je witte waterstof aantreft op plekken waar olie en gas zit, is miniem,’ zegt Yedinak. ‘Vrije waterstofmoleculen zullen in zo’n omgeving altijd reageren met koolstof en zo methaan vormen. Verder zochten olie- en gasbedrijven nooit expliciet naar waterstof. Ze zullen dan ook niet hun best hebben gedaan om de eventuele aanwezigheid ervan te registreren.’

In de jaren veertig en vijftig van de vorige eeuw stuitten olieboorders in Australië niettemin op waterstof in de aarde, op diverse locaties. Yedinak: ‘Soms ging het daarbij om een gasmengsel dat voor wel 85 procent uit waterstof bestond. De boorders waren destijds ontzettend teleurgesteld. Ze waren op zoek naar olie.’

De rapporten van deze vondsten verdwenen in archiefkasten en lagen daar meer dan een halve eeuw stof te verzamelen. Momenteel worden ze weer opgevist en gebruikt door Australische bedrijven die zich op witte waterstof storten.

Einde verhaal

De oorsprong van de huidige run op witte waterstof ligt in het Afrikaanse Mali. In 1987 werd bij Bourakébougou, een stadje met vierduizend inwoners, gewerkt aan een nieuwe waterput. Tijdens de werkzaamheden begon uit een bijna 100 meter diep boorgat plotseling een harde wind te waaien. Toen een van de omstanders zich met een brandende sigaret over de put boog, explodeerde het gas in zijn gezicht. De boorders slaagden er slechts met veel moeite in om de put met cement af te sluiten. Dat leek het einde van het verhaal. Het myste­rieuze gat bleef 25 jaar dicht.

Tot de Malinese zakenman en politicus Aliou Diallo in 2012 het gebied kocht waarin de put zich bevindt. Diallo was nieuwsgierig en gaf een Canadees olie­bedrijf de opdracht te onderzoeken wat precies die wind was die uit het gat woei.

De opzienbarende conclusie: het gas bestond voor 98 procent uit pure waterstof. Diallo liet een Ford-motor ombouwen zodat die op waterstof kon draaien. De motor joeg vervolgens een generator aan die de bewoners van Bourakébougou jarenlang zou voorzien van elektriciteit.

Zes jaar later publiceerde Diallo samen met de Franse geoloog Alain Prinzhofer het eerste wetenschappelijke rapport over de Malinese waterstof in de ­International Journal of Hydrogen Energy. Het bevestigde het idee dat al langer leefde bij een aantal geologen dat er wel degelijk aanzienlijke hoeveelheden vrije waterstof in de aardkorst zitten.

Niet veel later schatte de U.S. Geological Service dat er grofweg tientallen miljarden ton witte waterstof in de aardkorst zitten. De beer was los. Plotseling kwamen uit alle delen van de wereld meldingen van waterstofvondsten.

Hoeveel van al die witte waterstof kan uit de grond worden gehaald? Dat is volgens René Peters, gasexpert van TNO, nog een onbeantwoorde vraag. Mocht dat op grote schaal mogelijk zijn, dan is het wel als een soort manna uit de hemel. Duidelijk is dat alle zonne- en windenergie bij elkaar onvoldoende zullen zijn voor het realiseren van het belangrijkste klimaatdoel: voorkomen dat de aarde opwarmt met meer dan 1,5 graden Celsius.

Naast groene elektriciteit heeft de wereld daarom nog een andere energiebron nodig, voor het koolstofvrij maken van industrieën en zwaar transport. Op papier is waterstof een perfecte kandidaat. Als je het molecuul verbrandt, ontstaat er naast energie alleen water.

Groene waterstof

Het grote probleem tot nu toe was dat waterstof eerst moet worden gemáákt. ‘En als je het eerst moet produceren, is het geen energiebron maar een energiedrager,’ zegt Peters. ‘Het kost energie om die waterstof te produceren, en de productie ervan zal ook weer CO2-emissies veroorzaken.’

De meeste waterstof wordt gemaakt door methaan bij hoge temperaturen te laten reageren met stoom. De productie van deze ‘grijze’ waterstof veroorzaakt jaarlijks 900 miljoen ton aan CO2-uitstoot.

Naast grijze is er ook groene waterstof. Die wordt verkregen via de elektrolyse van water, een proces waarbij alleen waterstof en zuurstof ontstaan en dus geen CO2. Maar om dit groen te mogen noemen, moet alleen groene stroom worden gebruikt. Het probleem? Het produceren van deze groene waterstof pakt drie tot vier keer zo duur uit als het maken van grijze. Terwijl de productiekosten van grijze waterstof variëren van 0,80 tot 2,75 euro per kilo, kost het maken van groene waterstof 4,20 tot 11,50 euro per kilo.

Zelfs als maar een deel van alle vrije, witte waterstof op een betaalbare manier te winnen is, zou deze brandstof fors goedkoper zijn dan groene waterstof. Volgens Yedinak zou ‘wit’ zelfs goedkoper kunnen zijn dan ‘grijs’. ‘Je hoeft namelijk niet meer te investeren in alle apparatuur die nodig is voor het maken van grijze waterstof.’ Wel zal witte waterstof tot hogere transportkosten leiden. Terwijl de grijze en groene varianten te produceren zijn op de plek waar ze worden gebruikt, moet witte waterstof eerst worden vervoerd van de bron naar de gebruiker.

‘Met witte waterstof beschikt de wereld over een potentieel enorme voorraad fossielvrije, relatief goedkope brandstof,’ zegt Peters. Geen wonder dat er plotseling – vooral in Australië, de Verenigde Staten en Frankrijk – koortsachtig wordt geboord naar het witte goud.

Maar hoe weten geologen waar ze moeten zoeken? ‘Waterstof ontstaat vooral op plekken waar water in de aardkorst reageert met ijzerhoudende gesteenten,’ legt Peters uit. Het mooie is dat dit type gesteente in maar liefst 70 procent van de aardkorst voorkomt. ‘Bij hoge druk en temperaturen boven de 200 graden Celsius oxideert het ijzer in deze gesteenten door zuurstof te onttrekken aan water, waarbij vrije waterstofmole­culen achterblijven. Vervolgens is er dan nog een ondoordringbaar gesteente nodig, zoals een zoutkoepel, zodat de waterstof gevangen zit.’ Ontbreekt zo’n ‘deksel’, dan ontsnappen de kleine waterstofmoleculen algauw de atmosfeer in.

In de bodem van Australië ontstaat witte waterstof ook op een andere manier. ‘Door de aanwezigheid van natuurlijke radioactiviteit splitst water daar in zuurstof en waterstof,’ zegt Yedinak. Tot slot zijn er ook nog geologen die menen dat er waterstof uit de gloeiend hete kern van de aarde kan ontsnappen. Maar de theorie over deze oerwaterstof – die sinds het ontstaan van de aarde in de kern zit – is omstreden.

Sceptisch

Het enthousiasme over witte waterstof is groot. Maar er mogen inmiddels vondsten zijn gemeld in de Verenigde Staten, Australië, Spanje, Frankrijk, Oman, Canada, Rusland, Japan en Nieuw-Zeeland – tot nu toe zijn de bewoners van het Malinese dorp Bourakébougou de enigen die gebruikmaken van energie opgewekt met witte waterstof. En dat dan nog op bescheiden schaal.

Sommige deskundigen zijn dan ook sceptisch. Michael Barnard, een Amerikaanse journalist en adviseur op het gebied van de energietransitie, benadrukt dat nog lang niet is bewezen dat deze ­waterstof betaalbaar te winnen is. Hij wijst erop dat bij de grootste vondst tot nu toe, in Lotharingen, de waterstof is opgelost in het water van een ondergronds reservoir dat doorloopt tot 3.000 meter diepte. ‘Niemand weet precies wat er naast waterstof in dat reservoir zit, hoe je de waterstof dan uit het water moet ­halen en wat daarvan de kosten zijn.’

Het winnen van witte waterstof zou het broeikaseffect ook kunnen versterken. Volgens de U.S. Geological Service ontsnapt nu al 95.000 ton waterstof per jaar op natuurlijke wijze uit de aardkorst. Eenmaal in de atmosfeer draagt het gas indirect bij aan de opwarming van de aarde. Waterstof vertraagt de afbraak van methaan – en methaan is een veel sterker broeikasgas dan CO2. Mochten bedrijven massaal naar het witte goud gaan boren, dan is de kans groot dat er nog veel meer waterstof weglekt in de atmosfeer.

Is er in Nederland ook witte waterstof te vinden? Geologen achten de kans klein. Ook Rob Jetten (D66), tot voor kort minister voor Klimaat en Energie, denkt niet dat de Nederlandse bodem witte waterstof bevat. ‘Voor zover bekend zijn er bij de duizenden Nederlandse boringen in de diepe ondergrond nooit significante hoeveelheden waterstof gemeten en zijn er nergens in Nederland natuurlijke emissies van waterstof waargenomen,’ schreef hij in februari 2024 in antwoord op een Kamervraag.

Niettemin heeft de overheid TNO gevraagd om te onderzoeken of er misschien tóch witte waterstof te vinden is in Nederlandse bodem. Om precies te zijn: in de bodem van de overzeese gebiedsdelen. Zo is Saba een kanshebber.