21 décembre 2021

Comment fabriquer de l’hydrogène ? Les coulisses

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Si l'hydrogène est l'atome le plus abondant de l'univers. Pourtant, il n’est disponible qu'en très petite quantité, à l'état naturel, sur terre. Pas d’inquiétude, il existe plusieurs solutions pour en fabriquer. Quelles sont-elles ? Comment fabriquer de l’hydrogène et pourquoi le faire ? Quelques éléments de réponse pour briller en société.

Comment fabriquer de l’hydrogène ? Les méthodes 

Dissocier une molécule de méthane ou d'eau pour obtenir deux atomes d'hydrogène (H2) requiert beaucoup d'énergie. En ce sens, peut-on considérer que l'hydrogène est propre ? Tout dépend en réalité de l'énergie utilisée pour sa production. 

Il existe trois méthodes pour fabriquer de l’hydrogène : l’électrolyse de l’eau, le reformage du gaz (ou vaporeformage) et la pyrolyse de méthane. Le point en image !

Qu’est-ce que le procédé par vaporeformage ?

L’hydrogène gris ou « fossile »

L'hydrogène fossile est la forme la plus courante. Constitué de gaz naturel, cet atome est obtenu à partir du vaporeformage du gaz fossile, c'est-à-dire par la séparation des molécules de carbone et d'hydrogène.

Mais attention, la production d'hydrogène gris comporte un inconvénient majeur : elle dégage environ 9,3 kg de CO2 par kilo d'hydrogène.

L’hydrogène brun ou noir 

L'hydrogène brun ou noir est obtenu via la gazéification par traitement thermique. Ce procédé de fabrication consiste à transformer du charbon ou de la matière fossile ou organique en gaz. La molécule d'hydrogène est ensuite isolée par vaporeformage.

Ces deux nuances dépendent chacune du matériau exploité. Ainsi, la gazéification de la lignite (une variété de charbon qui concentre plus d'oxygène et d'hydrogène que le charbon noir) fait apparaître de l'hydrogène brun. L'hydrogène noir est quant à lui obtenu grâce à la gazéification… du charbon, tout simplement !

Attention, produire de l'hydrogène brun ou noir est hautement polluant. Le dioxyde et le monoxyde de carbone n’étant pas réexploitables, les producteurs sont contraints de les rejeter dans la nature.

L’hydrogène bleu

L'hydrogène bleu est quant à lui obtenu grâce au vaporeformage du méthane. Lors de sa production, les émissions de CO2 sont captées puis stockées dans le sol. Le but ? Éviter de polluer l'atmosphère en les relâchant. Cela en fait une source d'énergie dite « à bas carbone », puisque malgré tout, 10 à 20 % de ces émissions ne peuvent être captées.

Qu’est-ce que le procédé par électrolyse de l’eau ?

L’hydrogène vert ou « propre »

L'hydrogène vert est formé via l'électrolyse de l'eau, dont l'électricité est issue des énergies renouvelables. Cet hydrogène propre ne rejette que de l'oxygène.

Malheureusement, il n'est produit qu'à très petite échelle (seulement 1 % de la production totale). C’est pour cela que la Commission Européenne souhaite mettre en place une stratégie de soutien. Le but : répondre aux enjeux d’Europe propre.

À noter : la faisabilité d'un projet d'une telle ampleur reste encore à débattre.

L’hydrogène jaune

L'électrolyse de l'eau permet aussi d'obtenir de l'hydrogène jaune. Ce qui le distingue de l'hydrogène vert : l'électrolyse est réalisée à partir d'énergie nucléaire.

À quoi correspond le procédé par pyrolyse de méthane ?

Actuellement en cours d'expérimentation en Allemagne, la pyrolyse de méthane consiste en la dissociation thermique du méthane du gaz naturel. Celui-ci est séparé à très forte température pour isoler l'hydrogène gazeux et le carbone solide.

Les atomes d'hydrogène obtenus sont utilisés pour alimenter les voitures et produire de l'électricité. Quant au carbone solide, il est capté par divers procédés et peut être utilisé, par exemple, pour constituer des mines de crayon.

On parle alors d'hydrogène turquoise, une alternative à l'hydrogène bleu obtenu par vaporeformage du méthane. Il est par ailleurs produit à bas carbone, donc moins polluant.

L’hydrogène turquoise, une piste pour l’avenir du gaz naturel

La transition énergétique est devenue un enjeu majeur, y compris chez les plus gros producteurs de gaz naturel. En ce sens, plusieurs actions ont été mises en place :
  • Suivi actif des recommandations du TCFD (Task Force on Climate-related Financial Disclosures) ;

  • Participation à des consortiums, à des conseils de coordination, au sein d'associations sur les questions de production, stockage et utilisation de l’hydrogène turquoise ;

  • Identification des priorités pour le développement des méthodes de fabrication et d'implémentation de l'hydrogène.

L'objectif final ? Démontrer que le gaz naturel est capable de s'adapter à la transition vers le bas carbone.

Qu'ils soient plus ou moins efficaces en termes de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de consommation d'énergie, les procédés de fabrication d'hydrogène sont nombreux. Tous les regards sont donc braqués sur cet atome, qui semble prometteur sur le plan écologique. Haut les cœurs !

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