Wasserstoff gilt als Motor der Energiewende, aber Wasserstoffemissionen können die Klimabilanz verschlechtern. Der Grund liegt im Methanabbau, denn zusätzliche Reaktionen verändern die Chemie der Atmosphäre. Gleichzeitig bleiben Leckagen entlang von Produktion, Transport und Speicherung ein realer Schwachpunkt, und Bodenmikroben entscheiden als Senke über den Nettoeffekt (wissenschaft: 17.12.25).
Wie Wasserstoffemissionen den Methanabbau verlangsamen
Methan entweicht aus Gasinfrastruktur, Viehhaltung und Deponien, und es wirkt in den ersten Jahren sehr stark auf die Temperatur. Trotzdem verschwindet es in der Regel nach zehn bis zwölf Jahren, weil Hydroxyl-Radikale es in einer Reaktionskette zerlegen. Fachleute fassen diesen Prozess als Methanabbau zusammen, und sie messen ihn über die Verfügbarkeit dieser Radikale. Beim CH4-Abbau entstehen Wasser und Kohlendioxid, aber auch Wasserstoff als Nebenprodukt.
Zutao Ouyang von der Stanford University beschreibt den Engpass klar, weil Wasserstoff dieselben Reaktionspartner beansprucht. „Mehr Wasserstoff bedeutet weniger OH in der Atmosphäre, wodurch Methan länger bestehen bleibt und somit das Klima länger erwärmt“, erklärt er. Damit verschieben H2-Freisetzungen die Abbaugeschwindigkeit, und der Methanabbau verliert Tempo. Dieser indirekte Pfad macht Wasserstoffemissionen klimapolitisch relevant, obwohl H2 selbst kaum Wärmestrahlung absorbiert.
Warum Infrastruktur und Kontrolle über den Nutzen entscheiden
Ouyang und sein Team haben den globalen Wasserstoffkreislauf von 1990 bis 2020 bilanziert, und sie wollten Quellen sowie Senken in eine belastbare Größenordnung bringen. Robert Jackson formuliert das Ziel so: „Wir brauchen ein tieferes Verständnis des globalen Wasserstoffkreislaufs und seiner Zusammenhänge mit der globalen Erwärmung, um eine klimasichere und nachhaltige Wasserstoffwirtschaft zu unterstützen“, sagt er. Für die Energiewende reicht daher kein Blick auf den Endverbrauch, sondern der Energieumbau in Industrie und Netzen entscheidet.
Jackson verweist zudem auf eine technische Tatsache, denn H2 entweicht besonders leicht. „Wasserstoff ist das kleinste Molekül der Welt und entweicht leicht aus Pipelines, Produktionsanlagen und Lagerstätten“, erklärt Jackson. Betreiber können Leckagen senken, aber sie brauchen dafür Messroutinen, Materialstandards und schnelle Reparaturen. Undichtigkeiten kosten Effizienz, und sie verschärfen zugleich den Klimaeffekt, wenn mehr Wasserstoff in die Luft gelangt.
Bodenprozesse bestimmen, wie viel H2 in der Luft bleibt
Die Studie ordnet die wachsenden Zuflüsse mehreren Treibern zu, und sie nennt explizit menschliche Aktivitäten. „Die H2-Quellen nahmen von 1990 bis 2020 zu, vor allem aufgrund der Oxidation von Methan und anderen anthropogenen flüchtigen organischen Verbindungen, der biogenen Stickstofffixierung und Leckagen bei der H2-Produktion“, berichtet das Forschungsteam. Damit entsteht mehr Wasserstoff, und zugleich verändern sich die Reaktionsbedingungen in der Atmosphäre.
Auf der Senkenseite spielen Bodenmikroben die Hauptrolle, weil sie H2 als Energiequelle nutzen. „Der weltweit wichtigste Weg, wie Wasserstoff aus der Atmosphäre entfernt wird, ist durch Mikroben im Boden, die H2 für ihre Energiegewinnung nutzen“, schreiben die Forschenden. Diese Bodenbakterien arbeiten flächig, und sie reagieren direkt auf die Konzentration. Dadurch puffern sie Anstiege teilweise ab, aber sie schließen die Bilanz nicht vollständig.
Zahlen zeigen, wo Politik und Technik ansetzen können
Zwischen 2010 und 2020 gelangten im Mittel 69,9 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr in die Atmosphäre, und die Senken nahmen einen großen Teil wieder auf. Für die Energiewende zählt diese Bilanz, weil sie die größten Hebel sichtbar macht. Bodenmikroben entzogen rund 50 Millionen Tonnen, und chemische Reaktionen entfernten weitere 18,4 Millionen Tonnen. Trotzdem blieb eine Lücke von etwa 1,55 Millionen Tonnen, sodass der Gehalt weiter stieg. Dieser Trend koppelt sich an Methanquellen, und Wasserstoffemissionen verstärken so den indirekten Erwärmungseffekt. Leckagen bleiben dabei steuerbar, wenn Betreiber konsequent prüfen.
„Wir schätzen, dass der Anstieg des atmosphärischen H2 zwischen 2010 und 2020 zu einem Anstieg der globalen Oberflächenlufttemperatur um 0,02 Grad Celsius beigetragen hat“, so das Team. Für die Praxis zählt deshalb zweierlei, und beides lässt sich planen: Netze müssen dicht bleiben, und Betreiber müssen Undichtigkeiten schnell finden. Gleichzeitig brauchen Projekte robuste Senken, weil Bodenmikroben nur dann ausreichend wirken, wenn Böden intakt bleiben. Wasserstoffemissionen müssen deshalb sinken, und die Energiewende braucht dichte Systeme sowie stabile Böden.
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