Comment produire de l’hydrogène « propre » ?

L’hydrogène est utilisé pour de nombreuses applications industrielles, notamment comme composant de base de l’industrie chimique, pour le traitement thermique des métaux et en hydrogène ultra pure pour l’électronique. Mais les applications énergétiques en développement pour les transports et le stockage de l’énergie nécessitent un hydrogène plus « propre ».

Air Liquide a mis en place l’initiative Blue Hydrogen afin que 50 % de ses applications d’hydrogène énergie soient couvertes par des moyens bas carbone ou zéro carbone d’ici 2020. PHOTO//DR

Les espoirs placés dans l’hydrogène sont en train d’être vérifiés. Le gaz intéresse depuis longtemps le secteur des transports et les acteurs du stockage énergétique. Plusieurs démonstrateurs industriels montrent aujourd’hui leur efficacité. Une fois synthétisé, l’hydrogène peut être soit stocké localement et utilisé ultérieurement pour reproduire de l’électricité, soit être transporté sur un réseau de distribution d’hydrogène et être utilisé pour faire de l’électricité, être mélangé à du méthane ou être utilisé dans d’autres applications. La réaction de l’hydrogène avec l’air produit un courant électrique et de l’eau.

Pour les transports, l’hydrogène va être rechargé dans un réservoir pour alimenter, via une pile à combustible, un moteur électrique. L’hydrogène, fabriqué à partir de l’électrolyse de l’eau, est aussi envisagé comme mode de stockage d’énergie pour compenser l’intermittence du solaire ou de l’éolien. Suite à l’accident de Fukushima, des piles à combustibles ont été déployées par Toyota chez des particuliers japonais. Leur utilisation est donc déjà une réalité !

« L’intérêt est de déplacer le stockage de la batterie qui a des capacités de stockage intéressantes plutôt sur le court terme et avec des propriétés de décharge au cours du temps, sous une forme matérielle, non électronique, sous la forme d’un gaz stocké dans un réservoir pour des périodes longues, de plusieurs mois à plusieurs années avec des pertes quasi-nulles », explique Jean-Baptiste Mossa, Chef du projet de mobilité hydrogène d’Air Liquide.

Lire aussi : La France lance plusieurs projets hydrogène

Des moyens plus ou moins polluants de production de l’hydrogène

Avant d’utiliser l’hydrogène, il faut le produire. Et c’est là que le bât blesse ! Il est aujourd’hui synthétisé à hauteur de 95 % à partir d’énergies fossiles. Pour ce faire, il faut beaucoup d’énergie et les émissions de CO₂ sont importantes. Les techniques les plus utilisées sont le reformage, le vaporeformage et la gazéification. Une transition est donc à effectuer vers des modes de productions plus « propres ».

Replacer le pétrole et le gaz par l’hydrogène ne présente un intérêt que lorsqu’on peut le produire de façon décarbonée. Air Liquide a mis en place l’initiative Blue Hydrogen afin que 50 % de ses applications d’hydrogène énergie soient couvertes par des moyens bas carbone ou zéro carbone d’ici 2020. « On essaye de trouver le juste compromis entre faible teneur carbone et les contraintes économiques acceptables pour l’ensemble des applications », affirme Jean-Baptiste Mossa.

De nombreux travaux sont menés pour produire de l’hydrogène plus « propre » à partir de méthane, de biomasse et de déchets. En effet, il est possible de faire fermenter des bioressources. Les gaz de fermentations sont récupérables et filtrables pour concentrer le méthane qui servira à produire l’hydrogène. Couplé à un mode de capture du CO₂, les émissions seraient nulles. Des travaux sont menés en France sur cette technique.

L’hydrogène peut également être produit par électrolyse de l’eau. En utilisant de l’électricité d’origine renouvelable, il est possible de produire de l’hydrogène décarboné. Des démonstrateurs sont en cours. D’autres solutions de stockage sont à l’étude. Au Canada, par exemple, un barrage hydraulique alimente un électrolyseur pour produire de l’hydrogène.

L’hydrogène est aussi produit dans des process industriels : il s’agit de l’l’hydrogène « fatal » produit, par exemple, lors de la fabrication du chlore ou de l’ammmoniac. Faute de valorisation, cette hydrogène est aujourd’hui brûlé et donc perdu. « Rien qu’en Europe, il y a moyen de faire rouler 2 millions de véhicules de piles à hydrogène avec de l’hydrogène fatal ; en France, 330 000 véhicules ! », affirme Bertrand Chauvet, Responsable du marketing de SymbioFCell. Pourquoi ne pas le récupérer ?

Mais finalement, la révolution de l’hydrogène proviendra peut-être de la croûte terrestre. Alors que l’on pensait que l’hydrogène n’existait pas pur à l’état naturel, à part dans des sources inexploitables découvertes en mer, IFP Energies nouvelles a mis en évidence des émanations naturelles continues d’hydrogène sur terre. L’institut a lancé un nouveau programme de recherche pour étudier leur potentiel d’exploitation industrielle. Plus qu’un simple vecteur énergétique, l’hydrogène pourrait devenir la nouvelle source d’énergie demain. Après le règne des énergies fossiles, des polluants et du CO₂, le temps d’une combustion n’émettant que de l’eau révolutionnerait réellement l’ensemble du secteur énergétique. Si les émanations observées peuvent contenir plus de 80 % d’hydrogène, la production est diffuse et il reste à inventer un process pour pouvoir exploiter les filons. Mais le jeu en vaut la chandelle !

Auteur : Matthieu Combe, fondateur du webzine Natura-sciences.com