Natural hydrogen exploration in the Lubna area (CZ)

Mit der steigenden Bedeutung von natürlichem Wasserstoff (H2) als kohlenstoffarme Energiequelle und fossiler Brennstoffalternative im Rahmen der globalen Energiewende, gewinnt die Wasserstoffexploration mittels Bodengasanalyse zunehmend an Aufmerksamkeit. Das hierfür ausgewählte Untersuchungsgebiet in den Westkarpaten, im Gebiet Lubna in der Region Mähren in der Tschechischen Republik, ist für die Kohlenwasserstofffelder ¿Kostelany Zapad¿ und ¿Kostelany Vychod¿ bekannt. Im Rahmen mehrerer Kampagnen, in den Jahren 2024 (Sommer und Herbst) und 2025 (Winter), wurden insgesamt 638 Bodengasmessungen vor Ort durchgeführt. Diese Messungen vor Ort wurden ergänzt durch gaschromatographische Analysen und Analysen der stabilen Isotope im Labor sowie durch Bodenbeschaffenheits- und mikrobiologische Analysen. Das Hauptziel war, die Eignung von Bodengasmessungen für die Wasserstoffexploration zu ermitteln, um das Vorhandensein von tiefem, geogenem Wasserstoff adäquat festzustellen sowie mögliche Migrationswege und einen eventuellen mikrobiologischen Wasserstoffeintrag abzuschätzen. Die vor Ort gemessenen H2 Bodengaskonzentrationen erreichen Werte von 0 bis > 1000 ppmv. Die meisten erhöhten Werte (> 385 ppmv H2) sind dabei innerhalb der Ra¿a Einheit des Karpaten-Flysch-Gürtels zu finden, die durch eine vorwiegend aus Sand- und Tonstein bestehende Lithologie gekennzeichnet ist. Eine allgemein gültige Korrelation zwischen erhöhten Wasserstoffkonzentrationen mit Störungen und Deckenüberschiebungen konnte nicht bestätigt werden. Vielmehr scheinen die erhöhten Wasserstoffwerte eher mit Gewässerläufen und Senken zu korrelieren, die gelegentlich mit den Störungen zusammenfallen. Daneben wurde ein saisonaler Rückgang des gemessenen Wasserstoffgehalts vom Sommer zum Herbst und Winter hin beobachtet. Bodengastrends aus den vor Ort Messungen wie jene der gaschromatographischen Analysen spiegeln in erster Linie einen biologischen Respirationstrend wider, wobei der Einfluss durch exogenes CO2, CO2-Auflösung, atmosphärische Vermischung oder Oxidation von Methan eher untergeordnet ist. Ergebnisse der stabilen Isotopenanalyse zeigen, dass sich die Gase im ¿primär mikrobiellen¿ genetischen Feld, insbesondere im Bereich der ¿Methyl-Typ Fermentation¿ befinden. Durch eine Bodenbeschaffenheitsanalyse wurde ein gesamtorganischer Kohlenstoffgehalt (TOC) zwischen 0,42 und 1,96 Gew.-% ermittelt, der wie der Wasserstoff mit zunehmender Tiefe abnimmt. Im südlichen Teil des Untersuchungsgebiets, der von Wald dominiert ist, wurde ein mittlerer pH-Wert von 4,74 festgestellt, der mit mehrheitlich signifikant erhöhten Wasserstoffwerten einhergeht. Für Sandproben deutet die mikrobiologische Bodenanalyse auf eine oxische Umgebung hin, mit einer vorherrschenden Präsenz von Aeroben und einem Mangel an prognostizierten Wasserstoffproduzenten, wodurch eine übermäßige mikrobielle Produktion von H2 unwahrscheinlich erscheint. Im Gegensatz dazu könnten bei den Tonproben mit der dort vorhandenen Vorherrschaft prognostizierter und dokumentierter Wasserstoffproduzenten in der anoxischen Umgebung die detektierten erhöhten H2 Konzentrationen erklärt werden. Die Ergebnisse deuten eher auf eine vorherrschend mikrobiologische als auf eine tiefe, geogene Quelle für die detektierten erhöhten Wasserstoffkonzentrationen hin. Da die Wasserstoff ¿Hotspots¿ darüber hinaus keine klare Korrelation mit zutage tretenden Störungssystemen zeigen, ist deren Signifikanz für eine Bestätigung eines potentiellen Wasserstoffflusses aus dem tieferen Untergrund fraglich. Die Resultate dieser Arbeit heben hervor, dass Bodengasmessungen zur Exploration von tiefem, geogenem Wasserstoff eher mit Vorsicht behandelt werden sollten.