L’hydrogène est une ressource naturelle bio
L’hydrogène est une ressource naturelle bio en quelque sorte.
Plus exactement l’hydrogène naturel est ce que l’on nomme l’hydrogène natif.
Il s’agit aussi plus précisément du dihydrogène que l’on désigne hydrogène blanc.
C’est aussi l’élément chimique le plus abondant dans l’univers.
Ce gaz invisible et inodore ne rejette aucun C02.
L’hydrogène sert principalement dans l’industrie pétrolière et dans l’industrie chimique notamment pour ses propriétés chimiques.
Il sert ainsi à la production d’ammoniac (engrais) et de méthanol.
Et il sert aussi de réactif dans les procédés de raffinage des bruts en produits pétroliers, carburants et biocarburants.
Vecteur énergétique
L’hydrogène peut par contre servir pour la production d’énergie électrique.
En effet on connaît moins bien les propriétés de l’hydrogène comme vecteur énergétique.
Par contre l’hydrogène n’est absolument pas une énergie primaire tout comme le charbon, le pétrole ou le vent.
Et donc l’hydrogène n’est pas une source d’énergie à proprement parler comme cela se dit sur certains réseaux sociaux.
Le dihydrogène H2 (hydrogène) se range en effet au côté de l’électricité en tant que « vecteur » énergétique.
Mais à l’inverse, c’est un vecteur d’énergie propre.
Perspectives écologiques
Dans la perspective de la transition énergétique pour la croissance verte, l’hydrogène représente ainsi un enjeu technologique majeur.
Il représentera d’autant plus un enjeu majeur quand il sera produit de manière décarbonée.
Pour cela des objectifs sont fixés pour 2030 dans la consommation finale d’énergie.
L’un de ces objectifs est notamment un taux de 32% d’énergies renouvelables.
Un autre est un taux de 40 % d’énergies renouvelables dans la production d’électricité.
Mais pour pouvoir utiliser le dihydrogène H2 (hydrogène), il faut le produire et le stocker.
C’est sur ce point que la recherche et la technologie seront déterminantes.
Il faut en effet environ 7 litres d’hydrogène comprimé à 700 bars pour produire l’énergie d’un litre d’essence.
Dans la perspective d’utiliser l’hydrogène comme une ressource naturelle Bio, il faut réussir la récupération de son énergie.
Solutions avec hydrogène
L’hydrogène est bien une solution énergétique à haut potentiel et des solutions existent déjà.
• par incinération : on produit une énergie trois fois plus importante que celle obtenu avec de l’essence en brûlant l’hydrogène. En brûlant, l’hydrogène ne produit que de l’eau.
• en utilisant une pile à combustible : on introduit l’hydrogène avec de l’eau ce qui permet de produire de l’électricité. Dans ce cas aussi, on ne rejette que de l’eau.
L’hydrogène peut ainsi servir de carburant pour une voiture électrique équipée d’une pile à combustible.
Mais on peut également produire de la chaleur avec de l’hydrogène.
Il suffit de le mélanger à du méthane.
Ainsi une tonne d’hydrogène équivaut à 2,86 tep en équivalent chaleur.
En France, la production d’hydrogène est réalisée à 94 % à partir du bois ou d’énergies fossiles.
On le produit avec du charbon, du gaz (pour près de la moitié) et des hydrocarbures.
Avec ce processus, la production d’hydrogène est alors responsable de l’émission de 11,5 Mt de CO2.
Et cela représente environ 3 % des émissions nationales.
Vers une production plus verte
A l’inverse, il peut être possible de produire de l’hydrogène de manière plus économique et décarbonée.
Et cela grâce en effet aux progrès de la technologie de l’électrolyse de l’eau.
Cette technique vise à décomposer l’eau et à séparer la molécule d’eau en dioxygène (O2) et en dihydrogène (H2) avec à un apport électrique.
Mais l’électricité nécessaire pour produire l’hydrogène doit alors être produite sans utiliser des énergies fossiles pour que sa production soit la plus verte possible.
Actuellement, la technique par électrolyse ne représente que 1 % de l’hydrogène produit en France.
La question du coût de cette production électrolytique reste un obstacle important.
Mais les progrès se poursuivent pour diminuer ce coût notamment avec l’électrolyse à haute température (EHT).
Un autre procédé de fabrication plus connu est celui de la gazéification du charbon de bois.
Il faut brûler le bois dans un réacteur à très haute température (de 1 200 à 1 500 °C).
Le bois, composé de carbone et d’eau, libère alors des gaz
Ces gaz vont se séparer et se reformer pour obtenir du dihydrogène (H2) et du monoxyde de carbone (CO).
Une production décarbonée
On peut également produire l’hydrogène avec le reformage du gaz naturel par de la vapeur d’eau surchauffée.
On parle dans ce cas de vaporeformage.
Avec la vapeur d’eau et la chaleur, les atomes carbonés (C) du méthane (CH4) se dissocient.
Le CO2 émis par ce procédé peut être capté et stocké pour produire un hydrogène décarboné.
Au bout de deux réactions successives, on obtient d’une part du dihydrogène (H2) et d’autre part du dioxyde de carbone (CO2) comme avec le bois.
La gazéification offre des perspectives sur toute la filière biomasse solide soit toutes les matières organiques.
Celles-ci peuvent être brûlées pour dégager du biogaz.
Les déchets végétaux peuvent aussi être utilisés.
La gestion des déchets devient un enjeu capital dans notre monde industriel et les avancées technologiques aussi.
Une autre innovation se développe. Celle du « craquage » de gaz de pyrolyse (ou thermolyse) par torche plasma débouchant sur la production d’hydrogène.
L’enjeu de l’hydrogène décarboné est majeur.
Cela va permettre de décarboner le secteur industriel très consommateur en énergie.
Le secteur des transports sera bénéficiaire avec ce procédé plus avantageux que celui des batteries.
Pour conclure cet article, il existe des procédés plus à la marge comme la photo électrolyse, la décomposition thermochimique et les microbes photosynthétiques.
L’hydrogène est une ressource naturelle peut être bio quand on réussira à le produire de manière écologique…
Selon l’agence internationale de l’énergie (AIE), l’hydrogène décarboné pourrait contribuer à hauteur de 13% au mix énergétique global en 2050 et donc une production 10 fois supérieure à 2020
Article : P. du Chélas
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Photo : CNRS
