Eine neue Studie des Instituts für Geologie der Universität Wien liefert wichtige Erkenntnisse für die Exploration natürlicher Wasserstoffvorkommen. Die Forscher konnten erstmals wissenschaftlich erklären, warum sich mysteriöse kreisförmige Oberflächenstrukturen über H₂-Quellen absenken – und wie deren Größe Rückschlüsse auf die Tiefe der Gasquelle zulässt.

Die sogenannten „Feenkreise“ sind hunderte Meter breite und wenige Meter tiefe kreisförmige Einsenkungen mit geschädigter oder fehlender Vegetation. Sie finden sich weltweit – vom osteuropäischen Kraton in Russland über die USA und Brasilien bis nach Namibia und Australien.

Laut Meldung der Universität Wien vom 01. September ist erst seit etwa zehn Jahren bekannt, dass diese Strukturen natürlichen Wasserstoff emittieren. Aus diesem Grund sollen sie auf unterirdische H₂-Quellen hindeuten.

Geomechanischer Zweiphasen-Prozess entschlüsselt

Mithilfe geomechanischer Computersimulationen will das Wiener Team um Martin Schöpfer vom Institut für Geologie den Entstehungsmechanismus nun aufgeklärt haben. Die von der OMV subventionierte Studie identifizierte demnach einen zweiphasigen Prozess aus Gas- und Wasserfluss im Sediment als Ursache für die Absenkungen.

„Man könnte sagen, das Sediment geht auf wie ein Soufflé, allerdings laufen hier geomechanische Prozesse ab, beim Soufflé aber chemische“, erläutert Schöpfer den ersten Prozessschritt. Trete Wasserstoff aus einer punktförmigen Quelle in lockere, wassergesättigte Sedimente ein, verdränge das Gas teilweise das Grundwasser und hebe die Erdoberfläche leicht an.

In der zweiten Phase versiege dann der Wasserstoffzufluss und der Druck des Gas-Wasser-Gemisches nehme ab. Die Folge: Das Sediment kompaktiert und die Oberfläche sackt ein – „ähnlich einem zusammenfallenden Soufflé“, so der Geologe.

Durchbruch für H₂-Exploration

Die Simulationsergebnisse stimmen nach Angaben der Forscer nahezu perfekt mit natürlichen Strukturen in Russland, Brasilien und Australien überein. Entscheidend: Durchmesser und Einsenkungstiefe der Feenkreise korrelieren direkt mit dem Gasdruck und der Tiefe der Wasserstoffquelle.

„Diese Erkenntnisse sind ein echter Durchbruch“, betonte Bernhard Grasemann, stellvertretender Institutsleiter. „Feenkreise könnten so künftig als natürliche Wegweiser dienen, um unterirdische Wasserstoffquellen zu finden – eine potenziell unerschöpfliche und umweltfreundliche Energiequelle.“

Industrie setzt auf weißen Wasserstoff

Gabor Tari, Chefgeologe der OMV und Koautor der Studie, sprach in der Pressemitteilung von einer großen Bedeutung für die Energiebranche.

„Das Interesse an natürlichem Wasserstoff als potenzieller neuer Energiequelle mit vernachlässigbarem CO₂-Fußabdruck wächst, insbesondere im Vergleich zu allen anderen künstlich hergestellten Wasserstoffarten.“

Vor allem weißer oder goldener Wasserstoff – beide Begriffe bezeichnen natürlichen H₂ – sowie orangefarbener Wasserstoff stehen im Fokus internationaler Forschung. Sie könnten rentable und kostengünstigere Alternativen zu den derzeit verwendeten schwarzen, grauen, blauen, rosa und grünen Wasserstoffvarianten werden.

Bis zur praktischen Anwendung sind laut Schöpfer jedoch weitere Studien erforderlich – etwa Simulationen mit verschiedenen Untergrundmaterialien oder pulsierenden Gasaustritten sowie Feldstudien zu möglichen chemischen Reaktionen im Untergrund.

Die im Mai 2025 durchgeführte Studie erschien in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Geology.