Schwefelwasserstoff (H2S): Übler Geselle und lebenswichtiges Signalmolekül

08-07-2026 (Letzte Änderung: 08-07-2026 12:51)

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

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 Schwefelwasserstoff

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 Schwefelwasserstoff

Abb. 3: Miloš Filipović, ISAS e.V. (Bild: ISAS)

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.

Schwefelwasserstoff übernimmt wichtige Funktionen im Körper

Die Forscherinnen und Forscher fanden heraus, dass H₂S wichtige Funktionen für die Regulation der Sauerstoffversorgung im Blut übernimmt. Es kann als Gasotransmitter Signale innerhalb und zwischen Zellen übertragen und trägt möglicherweise dazu bei, zelluläre Schutzmechanismen gegen oxidativen Stress zu aktivieren.

Die Forschungsgruppe untersuchte die Rolle von H₂S bei der Aktivierung des Glomus caroticum (Karotisdrüse), einer kleinen Zellgruppe, die an der Gabelung der inneren und äußeren Halsschlagader sitzt. Die Hauptaufgabe des Glomus caroticum besteht darin, zu überwachen, wie viel Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid jeweils im Blut gelöst sind. Wenn das Glomus caroticum einen sinkenden Sauerstoffgehalt im Blut erkennt, sendet die Drüse Signale an den Hirnstamm, der wiederum einen Prozess anstößt, der Herzleistung und Atemfrequenz steigert.

In der ISAS-Studie wurde ein spezieller Geruchsrezeptor untersucht, der im Glomus caroticum eine zentrale Rolle bei der Sauerstofferkennung spielt. Sauerstoffmangel im Blut kann dazu führen, dass sich mehr Schwefelwasserstoff-Moleküle als zuvor in der Zelle an diesem Rezeptor binden. Dieser Prozess wird als Persulfidierung bezeichnet. H₂S ist demnach das entscheidende Signalmolekül, welches das Glomus caroticum in Aktion versetzt [4].

Ein ähnlicher Prozess, an dem Schwefelwasserstoff und Sauerstoff beteiligt sind, könnte dem Körper auch bei der Bekämpfung von Alterungsprozessen helfen. Sauerstoffradikale können durch oxidativen Stress Proteine und andere lebenswichtige Zellbestandteile schädigen. Die Persulfidierung macht die Proteine widerstandsfähiger gegenüber solchen Schäden. Filipović und seine Arbeitsgruppe haben herausgefunden, dass sich Schwefelwasserstoff an reaktive Sauerstoffmoleküle bindet, die an Proteine angedockt haben. Dabei entsteht eine Sulfid-Sauerstoff-Verbindung, die dann biochemisch abgespalten werden kann, so dass das Protein wieder seine ursprüngliche intakte Form annimmt.

Schwefelwasserstoff als Hochtemperatur-Supraleiter?

Schwefelwasserstoff hat sich sogar zu einem Schlüsselmaterial der modernen Festkörperphysik entwickelt und kann ein Türöffner zur Hochtemperatur-Supraleitung sein. Supraleiter sind Materialien, die Strom ohne Widerstand leiten. Diese Materialien sind gefragt für Technologien wie Energieübertragung und -speicherung, Magnetschwebetechnik und Quantencomputer.

Im Zentrum steht dabei nicht das giftige Gas selbst, sondern eine unter extremem Druck entstehende Verbindung namens H₃S (Schwefelhydrid). Forscher am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz konnten bereits 2015 zeigen, dass H₂S unter Drücken von etwa 1,5 Millionen Bar scheinbar supraleitend wird – und damit elektrischen Strom verlustfrei transportiert. Die kritische Temperatur lag bei rund −70 °C, was für Supraleiter sehr „warm“ ist [5].

Der Clou dabei: Unter diesem enormen Druck zerfällt H₂S offenbar zu H₃S und diese Verbindung zeigt die supraleitenden Eigenschaften. Die Wasserstoffatome schwingen bei H₃S sehr schnell im Kristallgitter – und diese Gitterschwingungen ermöglichen die Bildung supraleitender Elektronenpaare. Das macht H₃S zu einem Meilenstein auf dem Weg zur möglichen Raumtemperatur-Supraleitung.

Die Forschung ist seit 2015 weiter vorangekommen. 2025 gelang am selben Institut ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien. Mit Hilfe einer Elektronen-Tunnelspektroskopie unter hohem Druck konnte ein Forscherteam des MPI für Chemie die Energielücke im supraleitenden H₃S messen. Die Ergebnisse lieferten den ersten direkten mikroskopischen Nachweis für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien und sind ein wichtiger Schritt zu deren Verständnis [6].

Fazit

Schwefelwasserstoff mag (nicht nur) aufgrund seines Geruchs ein „übler Geselle“ sein, das Molekül ist gleichzeitig aber auch ein außergewöhnliches Beispiel dafür, wie Chemie, Physik, Biologie und Materialwissenschaften ineinandergreifen – und eröffnet uns möglicherweise Türen für neue faszinierende Anwendungen.

Faszinierendes und Kurioses zu Schwefelwasserstoff

•    Präbiotische Chemie: Schwefelwasserstoff wurde bereits in der Urzeit mengenweise von Vulkanen ausgestoßen, reicherte sich in der Atmosphäre an und fand den Weg in die Ozeane. Dort bildete es als anorganisches Molekül einen wichtigen Baustein für komplexe Biomoleküle und schuf damit die Grundlage für Leben.

•    Industrie: Das Gas spielt eine Rolle als wertvoller Rohstoff zur Gewinnung von elementarem Schwefel, der wiederum eine Basis für Düngemittel und Chemikalien ist. Im Claus-Prozess wird dabei H₂S mit Sauerstoff zu elementarem Schwefel umgewandelt. In der Öl- und Gasindustrie wird H₂S in verschiedenen Prozessen eingesetzt, etwa bei der Entschwefelung von Rohöl und Erdgas. In der Metallurgie wird es für die Extraktion von Metallen wie Kupfer, Zink und Nickel verwendet, in der Elektronikindustrie zur Herstellung von Halbleitern und für spezielle Ätzprozesse eingesetzt.

•    Verfärbungen: Silberbesteck kann aufgrund von Schwefelwasserstoff schwarz anlaufen. Das entstehende Silbersulfid hat eine dunkle Farbe und ist für die Verfärbung verantwortlich.

•    Mundgeruch: Im Mundraum gibt es Bakterien, die Proteine aus Nahrungspartikeln abbauen. Bei diesem Abbau können schwefelhaltige Verbindungen wie H₂S freigesetzt werden. Abhilfe kann hier regelmäßiges Zähneputzen und die Verwendung von Zahnseide schaffen.

•    Darmwinde: Auch alltägliche Pupse können durch Schwefelwasserstoff eine geruchsintensive „Würze“ erhalten. Das liegt an Bakterien im Darm, die Schwefelverbindungen aus schwefelhaltigen Nahrungsmitteln abbauen können und als Nebenprodukt Schwefelwasserstoff produzieren.

•    Impotenz: Schwefelwasserstoff könnte möglichweise bei Impotenz helfen, da es die gleiche Wirkung zeigt wie Viagra, nur ohne dessen Nebenwirkungen. Das jedenfalls fand eine internationale Forschergruppe um Giuseppe Cirino von der Universität Neapel heraus, publiziert in den „Proceedings of the National Academy of sciences“ [7].

•    Blutiger See: Der beschauliche Alatsee auf rund 870 Metern Höhe bei Füssen im Allgäu zeigt eine einzigartige Besonderheit: Er färbt sich bisweilen rot. Vor allem in 15 bis 18 Metern Tiefe weist er eine leuchtend rote Schicht von Schwefelpurpurbakterien auf. Diese kommen in sauerstofffreien, belichteten Zonen vor, wo sich Schwefelwasserstoff anreichert. Die Bakterien betreiben die sogenannte anoxygene Photosynthese, bei der kein Sauerstoff freigesetzt wird.