Grüner Wasserstoff aus Agrarabfällen für 1,54 Dollar

Der Traum einer kohlenstofffreien Industrie hängt an einem Material: grünem Wasserstoff. Sein Problem ist seit Jahren der Preis. Ein Forschungsteam der China Agricultural University und der Nanyang Technological University in Singapur hat im Mai 2025 in der Fachzeitschrift eScience ein Verfahren veröffentlicht, das Wasserstoff laut Wirtschaftlichkeitsmodell für 1,54 Dollar pro Kilogramm produzieren kann, erstmals unterhalb des Preises für fossilen Wasserstoff. Der Haken: Aus dem Labor in die Fabrik ist noch ein weiter Weg.

Warum der Preisabstand die Energiewende blockiert

Grüner Wasserstoff, hergestellt durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom, kostet heute zwischen 3 und 8 Dollar pro Kilogramm, je nach Standort und verfügbaren Strompreisen. Fossiler Wasserstoff, aus Erdgas gewonnen, kommt auf 1 bis 3 Dollar pro Kilogramm. Die Internationale Energieagentur (IEA) nennt in ihrem Hydrogen Review 2025 diesen Kostenabstand als zentralen Grund dafür, dass grüner Wasserstoff trotz erheblicher Investitionen weniger als ein Prozent der globalen Wasserstoffproduktion ausmacht.

Für Industrien wie Stahlherstellung und Schifffahrt, die sich kaum direkt elektrifizieren lassen, ist Wasserstoff eine der wenigen Dekarbonisierungsoptionen. Die IEA schätzt, dass grüner Wasserstoff unter 2 Dollar pro Kilogramm kosten müsste, um in diesen Sektoren ohne staatliche Subventionen wettbewerbsfähig zu sein. Konventionelle Elektrolyse hat diesen Wert bisher nirgendwo ohne Zusatzförderung erreicht.

Glucose statt Wasser: die entscheidende Änderung

Das Team um Qiao Shi von der China Agricultural University und Alex Yan von der Nanyang Technological University ersetzte in ihrem Koelektrolysesystem die Wasseroxidation an der Anode durch die selektive Oxidation von Glucose. Das Forschungsteam gab in der eScience-Publikation vom 26. Mai 2025 an, als Rohstoff Glucose aus Cellulose zu verwenden, die aus Agrarabfällen wie Weizenstroh gewonnen wird. Das Schlüsselelement ist ein kupfermodifizierter Kobaltoxidhydroxid-Katalysator, der Glucose selektiv zu Formiat umwandelt, statt Sauerstoff zu erzeugen.

Der Unterschied ist thermodynamisch: Die Glucoseoxidation benötigt nach Angaben der Forscher rund 400 Millivolt weniger Spannung als die konventionelle Wasseroxidation. Das senkt den Energieverbrauch des gesamten Systems erheblich. Der membranfreie Reaktoraufbau entfällt zudem eine der teuersten Komponenten herkömmlicher Elektrolyseure. Als Energiequelle nutzt das System Solarzellen auf Basis einer Dreifachschicht-Photovoltaik. Die gemessene Wasserstoffproduktionsrate lag bei über 500 Mikromol pro Stunde und Quadratzentimeter.

1,54 Dollar: was das Modell annimmt

Der Preis von 1,54 Dollar pro Kilogramm entstammt einer Wirtschaftlichkeitsrechnung, nicht einer Messung im Industriemaßstab. Zwei Faktoren tragen besonders bei. Erstens hat Formiat, das an der Anode als Nebenprodukt entsteht, einen eigenständigen Marktwert: Es wird in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie als Konservierungsmittel und Reduktionsmittel genutzt. Der Verkaufserlös aus Formiat senkt die Nettokosten der Wasserstoffproduktion. Zweitens entfällt durch den membranfreien Aufbau ein erheblicher Teil der Investitionskosten herkömmlicher Systeme.

Die Forscher verglichen das Modell mit aktuellen Kostenschätzungen für konventionellen grünen und fossilen Wasserstoff. Ihrem Modell zufolge liegt der Wert erstmals unterhalb der Fossilvariante. Sie betonen allerdings, dass die Rechnung auf Laborparametern basiert und unter optimalen Solarbedingungen gilt.

Im Vergleich: wie Solar und Batterien billiger wurden

Zwei historische Preisverläufe zeigen, was technologische Lernkurven in Jahrzehnten leisten können. Solarzellen kosteten 1976 noch rund 100 Dollar pro Watt. Bis 2024 fiel der Preis nach Daten der IRENA auf unter 0,30 Dollar pro Watt, eine Reduktion um mehr als 99 Prozent in knapp fünfzig Jahren. Lithiumbatterien für stationäre Speicher kosteten 2010 noch etwa 1.200 Dollar pro Kilowattstunde. BloombergNEF bezifferte den Preis 2023 auf 139 Dollar pro Kilowattstunde, ein Rückgang um rund 88 Prozent in dreizehn Jahren.

Beide Technologien galten lange als zu teuer für den Massenmarkt. Grüner Wasserstoff steckt in einem ähnlichen Stadium. Der Unterschied ist das Zeitfenster: Solar- und Batteriepreise konnten über Jahrzehnte fallen. Die Industrie braucht Wasserstoff auf Wettbewerbsniveau in den nächsten Jahren, nicht in den nächsten Jahrzehnten.

Drei Bedingungen, bevor aus dem Labor Industrie wird

Die Forscher selbst benennen die offenen Hürden klar. Erstens ist die Langzeitstabilität des Katalysators noch nicht gezeigt: Die Labortests belegen kurzzeitige Hochleistung, aber industrielle Anlagen müssen über Monate und Jahre gleichmäßig laufen. Zweitens ist das System auf direkte Sonneneinstrahlung optimiert, während reale Produktionsstätten mit Bewölkung und saisonalen Schwankungen umgehen müssen. Drittens wurde der Katalysator mit aufgereinigter Laborglucose getestet. Reale Agrarabfälle enthalten Verunreinigungen, die Selektivität der Reaktion stören können.

Das Verfahren zeigt einen grundsätzlich neuen Weg, der die beiden größten Kostentreiber der Elektrolyse, Membranen und hoher Anodenstrom, mit einer einzigen Änderung adressiert. Ob das im Industriemaßstab funktioniert, hängt davon ab, ob alle drei Bedingungen lösbar sind. Frühere Wasserstoffdurchbrüche sind an genau dieser Schwelle gescheitert. Dieser hier hat zumindest eine präziser formulierte Kostenbasis als die meisten seiner Vorgänger.