{"id":44950,"date":"2023-06-18T14:43:04","date_gmt":"2023-06-18T14:43:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/niger\/politique\/les-voies-vertes-de-la-production-dhydrogene"},"modified":"2023-06-18T15:17:43","modified_gmt":"2023-06-18T15:17:43","slug":"les-voies-vertes-de-la-production-dhydrogene","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/niger\/toutes-les-actualites\/les-voies-vertes-de-la-production-dhydrogene","title":{"rendered":"Les voies vertes de la production d’hydrog\u00e8ne"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Niger. <\/strong><\/span>La re\u0301volution de l’hydroge\u0300ne est en marche, mais elle devra se verdir pour avoir un impact re\u0301el sur la lutte contre le changement climatique. \u00ab\u00a0En 2022, l’Union europe\u0301enne a fixe\u0301 comme objectif de produire 10 millions de tonnes d’hydroge\u0300ne, a\u0300 partir d’e\u0301nergie renouvelable ou bas carbone, sur le sol europe\u0301en d’ici a\u0300 2030, et d’en importer 10 autres millions \u00ab\u00a0, souligne Julie Mougin, en charge des technologies hydroge\u0300ne au Commissariat a\u0300 l’e\u0301nergie atomique et aux e\u0301nergies alternatives (CEA). Cela revient a\u0300 multiplier environ par 100 la production d’hydroge\u0300ne de\u0301carbone\u0301e en Europe, sachant que seulement 0,1 % de l’hydroge\u0300ne du produit est \u00ab\u00a0vert\u00a0\u00bb, plus de 90 % e\u0301tant extraits des e\u0301nergies fossiles. Autant dire que la marche est haute, mais il existe plusieurs voies pour y parvenir.<\/p>\n

1\/ L’e\u0301lectrolyse de l’eau<\/b><\/p>\n

Le proce\u0301de\u0301 d’e\u0301lectrolyse, qui permet de produire de l’hydroge\u0300ne en de\u0301composant des mole\u0301cules d’eau, est connu depuis le 19e sie\u0300cle. \u00ab\u00a0Il reste le plus efficace a\u0300 l’e\u0301chelle industrielle et il le restera sans doute pour les dix prochaines anne\u0301es \u00ab\u00a0, affirme Olivier Sala, vice-pre\u0301sident de la recherche et de l’innovation chez Engie. La plupart des e\u0301lectrolyseurs industriels sont de type \u00ab\u00a0alcalins\u00a0\u00bb. Deux e\u0301lectrodes se\u0301pare\u0301es par une membrane sont plonge\u0301es dans un e\u0301lectrolyte conducteur, constitue\u0301 de potasse ou de soude caustique. Le dihydroge\u0300ne (H2) est produit a\u0300 la cathode (-), du dioxyge\u0300ne (O2) a\u0300 l’anode (+). Ils sont les he\u0301ritiers d’une technologie centenaire dont le principal point faible est le rendement.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Mais la recherche-de\u0301veloppement est tre\u0300s dynamique, note Olivier Sala. D’autres types d’e\u0301lectrolyseurs sont a\u0300 l’e\u0301tude. Nous ne sommes clairement pas au bout des possibilite\u0301s de cette technologie. \u00a0\u00bb L’e\u0301lectrolyse par membrane e\u0301changeuse de protons (PEM) figure parmi les alternatives aux e\u0301lectrolyseurs alcalins les plus abouties. Elle utilise une membrane polyme\u0300re qui joue a\u0300 la fois le ro\u0302le de se\u0301parateur de gaz (O2 ) et (H2) et d’e\u0301lectrolyte. L’hydroge\u0300ne produit est d’une grande purete\u0301, avec des e\u0301lectrolyseurs plus compacts (car fonctionnant a\u0300 des courants plus e\u0301leve\u0301s) et plus faciles d’entretien que les alcalins… C’est aussi un e\u0301lectrolyseur pouvant de\u0301marrer rapidement, alors qu’il faut une heure a\u0300 un e\u0301lectrolyseur alcalin pour atteindre son plein re\u0301gime. Cela en fait un partenaire ide\u0301al des e\u0301nergies renouvelables (e\u0301olien, solaire), par nature intermittentes. En revanche, les cou\u0302ts de fabrication restent importants, et sa dure\u0301e de vie plus courte que les alcalins.<\/p>\n

Pour gagner en compe\u0301titivite\u0301, il faudra diminuer le prix des e\u0301lectrodes (en platine ou en iridium) et des membranes perfluoro-sulfone\u0301es (PFSA). Mais selon un rapport de l’ONG International Council on Clean Transportation de 2020, le kilogramme d’hydroge\u0300ne produit ainsi devrait passer de 10 euros a\u0300 moins de 5 euros en 2030, se rapprochant des objectifs fixe\u0301s par la Commission europe\u0301enne de moins de 3 euros le kilogramme d’hydroge\u0300ne \u00ab\u00a0vert\u00a0\u00bb. Avec les e\u0301lectrolyseurs alcalins, le cou\u0302t se situe aujourd’hui entre 4 et 6 euros.<\/p>\n

A\u0300 un stade de de\u0301veloppement moins avance\u0301, l’e\u0301lectrolyse de la vapeur d’eau a\u0300 haute tempe\u0301rature n’en est pas moins prometteuse, selon Julie Mougin. \u00ab\u00a0Le rendement d’une e\u0301lectrolyse a\u0300 700 ou 800 \u00b0C est de l’ordre de 84 % (quantite\u0301 d’e\u0301nergie que fournit l’hydroge\u0300ne produit par rapport a\u0300 la quantite\u0301 d’e\u0301nergie ne\u0301cessaire pour le fabriquer, ndlr), contre 60 a\u0300 70 % pour les autres techniques. Cela s’explique par le fait qu’il faut moins d’e\u0301nergie pour casser une mole\u0301cule d’eau lorsqu’elle est sous la forme vapeur que liquide. \u00a0\u00bb Toutefois, ce rendement ne prend pas en compte l’e\u0301nergie ne\u0301cessaire pour vaporiser l’eau. \u00ab\u00a0Il est donc indispensable de disposer d’une source de chaleur a\u0300 proximite\u0301. Elle peut provenir de la ge\u0301othermie, des re\u0301acteurs nucle\u0301aires ou encore de divers processus industriels (acie\u0301ries, cimenteries, raffineries) \u00ab\u00a0.<\/p>\n

Un de\u0301monstrateur de cette technologie a e\u0301te\u0301 installe\u0301 en avril a\u0300 Rotterdam (Pays-Bas) dans le cadre du projet europe\u0301en Multiplhy. Construit dans une raffinerie par la socie\u0301te\u0301 Sunfire, en collaboration notamment avec le CEA et Engie, il devrait produire 60 kg d’hydroge\u0300ne par heure a\u0300 partir de 2,6 me\u0301gawatts (MW) d’e\u0301lectricite\u0301. \u00ab\u00a0Compte tenu de son haut rendement, cette technique pourrait ramener le cou\u0302t du kilogramme d’hydroge\u0300ne a\u0300 2 euros, sur la base d’une e\u0301lectricite\u0301 a\u0300 40 euros le MWh \u00ab\u00a0, conclut Julie Mougin.<\/p>\n

2\/ L’hydroge\u0300ne naturel<\/b><\/p>\n

A\u0300 la mi-mars, dans le Nebraska (E\u0301tats-Unis), a e\u0301te\u0301 inaugure\u0301 le premier puits destine\u0301 a\u0300 l’exploitation d’hydroge\u0300ne naturel. Ce projet lance\u0301 par Natural Hydrogen Energy, une socie\u0301te\u0301 ame\u0301ricaine en partenariat avec la socie\u0301te\u0301 australienne HyTerra, marque peut-e\u0302tre l’aube d’une nouvelle e\u0300re que d’aucuns comparent a\u0300 celle du pe\u0301trole, au de\u0301but du 20e sie\u0300cle. Et pourtant, le sujet reste assez confidentiel.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Les principaux acteurs sont tre\u0300s discrets, remarque E\u0301lodie Le Cadre, responsable scientifique chez Engie. L’enjeu est vraiment immense. Il est difficile d’e\u0301tablir des estimations fiables, mais l’hydroge\u0300ne naturel pourrait couvrir l’ensemble de nos besoins. \u00a0\u00bb Il existe plusieurs me\u0301canismes naturels susceptibles de produire de l’hydroge\u0300ne, mais le plus connu re\u0301sulte de re\u0301actions d’oxydore\u0301duction entre l’eau et des mine\u0301raux ferreux contenus dans certaines roches (olivine, pyroxe\u0300ne), en pre\u0301sence de chaleur (ge\u0301othermie). L’hydroge\u0300ne ge\u0301ne\u0301re\u0301 remonte ensuite a\u0300 travers les roches soit pour s’e\u0301chapper a\u0300 la surface par des fissures, soit pour rester prisonnier en profondeur dans des roches re\u0301servoirs. \u00ab\u00a0Le gaz est produit en permanence, on peut parler d’e\u0301nergie renouvelable. Et sa production ne ge\u0301ne\u0300re pas de CO2 \u00ab\u00a0, note Olivier Sala.<\/p>\n

Mais cette manne, reconnue depuis seulement une dizaine d’anne\u0301es, ne se livre pas facilement. Les me\u0301canismes de pie\u0301geage conduisant a\u0300 une accumulation d’hydroge\u0300ne sont des secrets jalousement garde\u0301s, encore au stade exploratoire. D’ailleurs, le puits du Nebraska e\u0301tait de\u0301ja\u0300 a\u0300 l’arre\u0302t mi-avril, confronte\u0301 a\u0300 des difficulte\u0301s techniques. En revanche, l’identification des zones de production progresse. En France, plusieurs sites ont e\u0301te\u0301 repe\u0301re\u0301s, dans les Pyre\u0301ne\u0301es-Atlantiques, la Dro\u0302me, ou encore en Co\u0302te-d’Or. Engie, au travers d’un projet collaboratif avec notamment la start-up franc\u0327aise 45-8 Energy, le Bureau de recherches ge\u0301ologiques et minie\u0300res (BRGM) et l’Universite\u0301 de Pau, e\u0301value actuellement le potentiel de l’hydroge\u0300ne naturel de la re\u0301gion Nouvelle-Aquitaine, ainsi que de l’he\u0301lium naturel, un gaz souvent associe\u0301 a\u0300 l’hydroge\u0300ne dans le sous-sol.<\/p>\n

3\/ Les cellules photoe\u0301lectrochimiques<\/b><\/p>\n

L’e\u0301nergie solaire, gratuite et ine\u0301puisable, semble la source ide\u0301ale afin de fabriquer de l’hydroge\u0300ne de\u0301carbone\u0301. Pour l’instant, la solution consiste a\u0300 alimenter les e\u0301lectrolyseurs avec du courant issu de panneaux photovoltai\u0308ques. \u00ab\u00a0La recherche se concentre sur la mise au point de processus de plus en plus inte\u0301gre\u0301s, afin de supprimer la surface prise par les panneaux solaires dans le cas des syste\u0300mes photo-e\u0301lectrochimiques. Voire convertir directement l’eau en hydroge\u0300ne sans e\u0301lectrolyte ni circuit e\u0301lectrique dans le cas des syste\u0300mes photocatalytiques \u00ab\u00a0, re\u0301sume E\u0301lodie Le Cadre.<\/p>\n

Et des solutions s’e\u0301laborent en laboratoire, comme le de\u0301taille Laurent Baraton, expert chez Engie. \u00ab\u00a0Nous travaillons a\u0300 la mise au point de photo-e\u0301lectrodes qui produisent directement les e\u0301lectrons ne\u0301cessaires a\u0300 l’e\u0301lectrolyse a\u0300 partir de la lumie\u0300re du soleil. Mais il faut beaucoup d’e\u0301nergie pour casser une mole\u0301cule d’eau. Les mate\u0301riaux semi-conducteurs susceptibles de fournir des e\u0301lectrons tre\u0300s e\u0301nerge\u0301tiques ne sont efficaces que s’ils capturent des photons eux-me\u0302mes e\u0301nerge\u0301tiques, c’est-a\u0300-dire dans l’ultraviolet. C’est un domaine du spectre solaire ou\u0300 les photons qui nous parviennent sont peu nombreux.\u00a0\u00bb Il s’agit donc de de\u0301velopper des mate\u0301riaux sensibles a\u0300 une palette un peu plus large de photons, en \u00ab\u00a0mordant\u00a0\u00bb sur le bleu du domaine visible. \u00ab\u00a0Nous e\u0301tudions le comportement de divers semi-conducteurs, comme l’oxyde de titane, l’he\u0301matite ou encore le vanadate de bismuth (BiVO4). Il faut mettre au point non seulement de bons convertisseurs lumie\u0300re\/e\u0301lectrons, mais aussi des mate\u0301riaux avec une bonne tenue dans l’eau puisqu’ils sont plonge\u0301s dans l’e\u0301lectrolyte, sous le soleil \u00ab\u00a0, de\u0301taille Laurent Baraton.<\/p>\n

Un autre axe de recherche pour ame\u0301liorer l’efficacite\u0301 des dispositifs consiste a\u0300 jouer sur la ge\u0301ome\u0301trie des photo-e\u0301lectrodes, gra\u0302ce aux nanotechnologies. \u00ab\u00a0En structurant un mate\u0301riau a\u0300 l’e\u0301chelle nanome\u0301trique, vous augmentez notamment sa surface utile (ou\u0300 se de\u0301roule la conversion photons\/e\u0301lectrons, ndlr) sans toucher a\u0300 son volume, ce qui accroi\u0302t l’efficacite\u0301 globale du dispositif \u00ab\u00a0, avance Laurent Baraton. Pour l’instant, le rendement tourne autour de 5 a\u0300 6 % de l’e\u0301nergie solaire convertis en e\u0301nergie issue de l’hydroge\u0300ne produit.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Le seuil de viabilite\u0301 fixe\u0301 par le de\u0301partement de l’E\u0301nergie des E\u0301tats-Unis est de 10 %. C’est a\u0300 notre porte\u0301e en laboratoire. La principale difficulte\u0301 sera de passer a\u0300 l’e\u0301chelle industrielle, en termes de cou\u0302t et de durabilite\u0301. Il faudra sans doute une dizaine d’anne\u0301es pour cela \u00ab\u00a0, ajoute l’expert.<\/p>\n

4\/ La pyrogaze\u0301ification et la gaze\u0301ification<\/b><\/p>\n

Des proce\u0301de\u0301s permettent d’obtenir de l’hydroge\u0300ne a\u0300 partir des de\u0301chets, ou de la biomasse. La pyrogaze\u0301ification consiste a\u0300 chauffer des ve\u0301ge\u0301taux, chiffons, bois de meubles a\u0300 plus de 1000 \u00b0C dans une atmosphe\u0300re a\u0300 faible teneur en oxyge\u0300ne. On obtient ainsi du me\u0301thane et de l’hydroge\u0300ne. Ces unite\u0301s vont valoriser la part solide imputrescible des de\u0301chets me\u0301nagers et industriels. La filie\u0300re se structure avec une quinzaine de sites pilotes recense\u0301s en France et le de\u0301veloppement industriel est attendu pour les prochains mois. A\u0300 Strasbourg, le proce\u0301de\u0301 alimente ainsi les bus urbains en hydroge\u0300ne. Cette technologie permet e\u0301galement de produire un coproduit, le biochar, un amendement riche en carbone permettant d’enrichir les sols et d’enfouir pour des sie\u0300cles du CO2 (lire S. et A. n\u00b0 908).<\/p>\n

La seconde voie est la gaze\u0301ification hydrothermale. Il s’agit cette fois de de\u0301chets humides (la part humide des de\u0301chets me\u0301nagers, les lisiers, les boues de station d’e\u0301puration, les effluents organiques produits par les usines) que l’on comprime a\u0300 250-300 bars et que l’on chauffe entre 400 et 700 \u00b0C, la\u0300 encore pour obtenir un gaz riche en me\u0301thane. Il faut ensuite ajouter une phase d’e\u0301puration pour obtenir de l’hydroge\u0300ne.<\/p>\n

Le nucle\u0301aire peut-il produire de l’hydroge\u0300ne vert ?<\/b><\/p>\n

L’e\u0301lectricite\u0301 d’origine nucle\u0301aire doit-elle faire partie des e\u0301nergies permettant de labe\u0301liser l’hydroge\u0300ne vert ? La question de\u0301chire les E\u0301tats europe\u0301ens, pro et antinucle\u0301aires, dont les deux principales puissances, la France qui relance son nucle\u0301aire et l’Allemagne qui vient de l’abandonner. La position actuelle de la Commission europe\u0301enne inte\u0300gre bien les centrales futures, qui utilisent des technologies produisant peu de de\u0301chets radioactifs, ainsi que les petits re\u0301acteurs SMR en de\u0301veloppement, mais pas la deuxie\u0300me ge\u0301ne\u0301ration des EPR. Pour les centrales existantes, l’Allemagne a indique\u0301 qu’elle conside\u0301rerait comme vert l’hydroge\u0300ne produit en France a\u0300 partir de l’e\u0301nergie nucle\u0301aire. L’Europe doit prendre une de\u0301cision de\u0301finitive d’ici a\u0300 la fin 2023.<\/p>\n

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Africa-Press – Niger. 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