Schwefelwasserstoff (H2S): Übler Geselle und lebenswichtiges Signalmolekül
Wir produzieren es täglich in unserem Körper, es riecht nach faulen Eiern und entsteht bei Faulgasprozessen in Kläranlagen oder Abwasserkanälen. Es kommt natürlich vor in Sümpfen, Brunnenwasser und vulkanischen Emissionen und ist ein häufiges Nebenprodukt von Erdölraffinerien oder bei der Biogasproduktion.
Es ist von großer Bedeutung für die Herstellung von Schwefel, kann Bergseen erröten lassen und wirkt ab einer bestimmten Dosis tödlich. Gleichzeitig ist es Bestandteil von Forschungsarbeiten mit faszinierenden Anwendungsmöglichkeiten.
Vielseitiges Molekül: Schwefelwasserstoff (H2S)
Die Rede ist von Schwefelwasserstoff, bestehend aus einem Atom Schwefel, flankiert von zwei Wasserstoffatomen. Trotz seiner ähnlichen Molekül-Form wie Wasser (H2O) unterscheidet sich H2S deutlich vom „Schwestermolekül“ H2O (Sauerstoff und Schwefel gehören im Periodensystem der Elemente beide zur Chalkogenid-Gruppe).
Unterschiede in der Elektronegativität, der Bindungsstärke und der Wasserstoffbindung geben der Schwefelvariante sehr unterschiedliche Eigenschaften. H2S ist bei Raumtemperatur gasförmig, farblos, giftig und hochentzündlich, es ist schwach sauer und stinkt im Gegensatz zu reinem Wasser. Der Gestank nach faulen Eiern kann bereits bei einer Konzentration von 0,0005 bis 0,13 ppm (parts per million) wahrgenommen werden.
Abb.1: Übersichtsgrafik zu H2S (Abb. J. Wetterau, KI generiert)
Schon in geringen Mengen lebensgefährlich
Ab einer Konzentration von 10 ppm können Augenreizungen und Kopfschmerzen auftreten, ab 100 ppm besteht akute Lebensgefahr durch Atemlähmung, Konzentrationen bis 500 ppm führen innerhalb weniger Minuten zur Bewusstlosigkeit, Werte darüber zum Tod nach weniger Minuten. Immer wieder gibt es Berichte über tödliche Unfälle in engen oder schlecht belüfteten Räumen wie Brunnen, Abwasserkanälen, Schächten oder Silos.
Erst im April 2026 ereignete sich im mittelhessischen Runkel ein tragischer Arbeitsunfall mit fünf Todesopfern. Die Männer wurden in einer Grube auf dem Gelände einer Gerberei für Leder und Pelz entdeckt. Die Obduktionen ergaben als Todesursache eine Vergiftung mit Schwefelwasserstoff. Bei Gerbereiprozessen kann das Gas beispielsweise bei der Entkalkung entstehen – einem Zwischenschritt, bei dem die Tierhäute chemisch behandelt werden [1].
Eine Herausforderung: die Messung von H2S
Aufgrund der Giftigkeit von H2S ist die kontinuierliche Messung von Schwefelwasserstoff in entsprechenden Arbeitsbereichen unerlässlich. Da es schwerer ist als Luft, sammelt es sich am Boden an. Ein weiteres Problem ist, dass seine Konzentrationen unvorhersehbar schwanken können. Die Prozessüberwachung in industriellen Umgebungen erfordert spezielle Schwefelwasserstoff-Überwachungsinstrumente. Zur Überwachung der H2S-Konzentrationen in Prozessgasen und -flüssigkeiten werden beispielsweise stationäre Gasdetektoren, Mehrgas-Analysatoren und Inline-Sensortechnologien eingesetzt.
„Schwefelwasserstoff ist ein giftiges Gas, das unter anaeroben Bedingungen entsteht, beispielsweise in Druckrohrleitungen von Kanalnetzen, aber auch in Biogasanlagen und ähnlichen Anwendungen. Dieses Gas stellt ein erhebliches Problem für Versorgungsunternehmen dar, da es bereits in geringen Konzentrationen unangenehm riecht, bei höheren Konzentrationen jedoch schnell gesundheitsschädlich beim Einatmen wird“, sagt Oscar Mørch, Technical Sales Representative der dänischen Firma Sulfilogger, die auf die Analytik von Schwefelwasserstoff spezialisiert ist [2].
Darüber hinaus verursacht Schwefelwasserstoff Korrosionen in Rohrleitungen, wodurch die Infrastruktur im Laufe der Zeit erheblich beschädigt werden kann. „Daher besteht ein großes Interesse daran, dieses Gas wirksam zu bekämpfen“, erläutert Mørch. „In Kläranlagen und Kanalisationen entsteht das Gas zunächst in der Flüssigphase und beginnt anschließend im System auszugasen, wo es üblicherweise detektiert wird. Wir haben einen mikroelektrochemischen Sensor entwickelt, der das Gas direkt in der Flüssigphase detektieren kann, bevor es ausgast und zu einem Problem für die Versorgungsunternehmen wird. Dies ist eine neue und verbesserte Methode zur Messung von H₂S. Dadurch können Versorgungsunternehmen frühzeitig reagieren und das Gas bereits in einem frühen Stadium bekämpfen, was dazu beitragen kann, die Infrastruktur vor Korrosion zu schützen.“
Abb. 2: Gas-sampling-system für Schwefelwasserstoff (Bild Sulfilogger)
Medizinische Forschung mit H2S
Wie bei vielen anderen Chemikalien gibt es auch bei Schwefelwasserstoff den chemischen Dualismus, und der hängt von der Stoffmenge ab. Einerseits kann das Einatmen tödliche Folgen haben, andererseits kann es aber auch lebenswichtige Funktionen in unserem Körper regulieren und sogar den Alterungsprozess bekämpfen.
Am Dortmunder Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS e.V. wurde Schwefelwasserstoff in einem mittlerweile abgeschlossenen Forschungsprojekt als essenzielles, körpereigenes Signalmolekül untersucht [3]. H₂S gehört neben Stickstoffmonoxid (NO) und Kohlenmonoxid (CO) zu den sogenannten Gasotransmittern, die zentrale Zellfunktionen regulieren.
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Miloš Filipović untersuchte insbesondere:
• wie H₂S Proteine chemisch verändert (Persulfidierung/S-Sulfhydratisierung)
• wie diese Modifikationen Zellen vor oxidativem Stress schützen,
• welche Rolle H₂S bei Alterungsprozessen spielt,
• wie H₂S die Sauerstoffversorgung des Blutes beeinflusst.
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