Der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffs entsteht als Neben- oder Kuppelprodukt in Prozessen der Chemieindustrie und wird auch von dieser in anderen Prozessen wieder verbraucht. Vor allem in der Petrochemie. Im industriellen Maßstab wird Wasserstoff heute hauptsächlich durch Reformierung aus Erdgas erzeugt. Bei der Erdgasreformierung wird zunächst ein Synthesegas (Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und Restkohlenwasserstoffe) produziert.

Kohlenmonoxid kann über eine Konvertierungsreaktion mit Wasser weiter zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt werden. Wasserstoff wird aus dem Gasgemisch durch Absorption, Adsorption oder mittels Membranen abgetrennt.

Wasserelektrolyse macht eine emissionsfreie Erzeugung von Wasserstoff möglich, wenn der zur Elektrolyse benötigte Strom aus erneuerbaren Quellen stammt. In diesem Falle wird von „grünem Wasserstoff“ gesprochen.

Bei der Elektrolyse wird Wasser (H₂O) in einem ersten Schritt z. B. mit Salz (NaCl) angereichert, um den Ionentransport zu verbessern. Unter Einsatz von Strom wird das Wasser dann in seine Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zerlegt. Dabei wandern die Ionen des Wasserstoffs zum negativ geladenen und die des Sauerstoffes zum positiv geladenen Pol. Die eingesetzte elektrische Energie wird in chemische umgewandelt und im Wasserstoff gespeichert.

Umgekehrt funktioniert die Brennstoffzelle. Sie wandelt die in Wasserstoff gespeicherte chemische Energie wieder in elektrische Energie um – emissionsfrei.

Bei der Methanpyrolyse wird Erdgas, z. B. Methan (CH₄), unter Zugabe von Hitze gespalten. Dabei entsteht Wasserstoff und fester Kohlenstoff. Damit das Verfahren CO₂ -neutral ist, muss die Energieversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energie- quellen stammen. Außerdem muss der entstehende Kohlenstoff langfristig gebunden werden. Er kann beispielsweise in der Bau- oder Werkstoffindustrie sowie im Straßenbau verwendet werden.

Pyrolyse kommt in vielen technischen Verfahren zum Einsatz. Durch Pyrolyse gewonnener Holzteer und Pech sind die ältesten Kunststoffe der Menschheit. Bereits in der europäischen Mittelsteinzeit kannte man die Teer- und Pechgewinnung durch Pyrolyse.

Dieses wurde besonders als Klebemittel und zum Abdichten eingesetzt. So wurde beispielsweise bei den Pfeilen des sogenannten Ötzi Birkenpech zum Verkleben benutzt.

Die Herstellung von Holzkohle mittels Pyrolyse ist ebenfalls seit mehreren Jahrhunderten bekannt.

Späte Jungsteinzeit: Zum Befestigen der Pfeilspitzen wurde Birkenpech verwendet

Autoren: Ursula Wierer, Simona Arrighi, Stefano Bertola, Günther Kaufmann, Benno Baumgarten, Annaluisa Pedrotti, Patrizia Pernter, Jacques Pelegrin

CC BY 4.0 (Foto verändert)

Aktuell wird die Methanpyrolyse weiter erforscht. Sie wandelt Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff um. Das Verfahren belastet die Umwelt im Gegensatz zur herkömmlichen Dampfreformierung nicht mit CO₂. Bisher hat die Methanpyrolyse allerdings noch keine Anwendung im industriellen Maßstab gefunden.