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Société

L’hydrogène vert, carburant du futur

Temps de lecture : 4 minutes


Déployer l’hydrogène pourrait libérer les industries et les transports des énergies fossiles, réduisant ainsi leur empreinte carbone. Encore faudrait-il que l’hydrogène soit vert. Une solution se détache : l’électrolyse de l’eau.

Trains à hydrogène, avions à hydrogène, camions à hydrogène. Depuis la rentrée, l’élément chimique se trouve au cœur des préoccupations des industries, des transports, mais aussi des gouvernements. Cet intérêt grandissant s’explique par des avantages multiples. À commencer par sa disponibilité : il s’agit d’une source d’énergie inépuisable. Autre point positif : il permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

L’élément chimique le plus abondant de l’univers

Première question : c’est quoi l’hydrogène ? Premier élément chimique du tableau périodique, symbolisé par la lettre H, il s’agit de l’atome le plus léger et le plus simple. Il prend la forme d’un gaz incolore et inodore. 

Cet élément est aussi le plus abondant à l’échelle de l’univers, il participe d’ailleurs à la composition de nombreuses molécules. C’est notamment le composant principal des étoiles, dont le Soleil, mais aussi des planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, sur lesquelles il adopte une forme métallique. Sur Terre, il est particulièrement présent, mais rarement sous sa forme pure. L’hydrogène peut émaner des volcans sous la forme de gaz, tels le méthane (CH4) ou le dihydrogène (H2). Mais on le trouve surtout dans l’eau, qu’elle soit liquide, solide ou gazeuse (l’eau – H2O  est composée d’hydrogène et d’oxygène). Ainsi que dans les hydrocarbures, tels que  le charbon, le pétrole ou le gaz.

Autre point important : l’hydrogène n’est pas une source d’énergie à proprement parler, mais plutôt un vecteur énergétique, comme l’électricité. Son énergie est libérée par combustion, et ce par le biais d’un moteur ou d’une pile à combustible.

Une ressource inépuisable à la combustion propre

Plusieurs raisons expliquent l’intérêt grandissant pour l’hydrogène. Tout d’abord, son abondance : il est presque inépuisable. Mais aussi le fait que sa combustion est 100 % propre. Pour libérer de l’énergie, l’hydrogène doit être brûlé et ce processus ne génère que de l’eau. Il n’émet donc pas de gaz à effets de serre. En plus, il s’avère stockable et distribuable facilement, ce qui en fait un candidat de taille en tant que carburant d’avenir.

Déjà très utilisé dans l’industrie (raffinage du pétrole, fabrication de l’ammoniac, du verre, etc), il pourrait représenter une alternative pérenne aux combustibles fossiles et un carburant d’avenir. Un moteur à hydrogène promet une recharge bien plus rapide qu’un moteur électrique, une autonomie plus importante et ne relâche pas de polluants (ni CO2, ni particules fines). 

L’idée d’exploiter l’hydrogène comme carburant ne date d’ailleurs pas d’hier : Jules Verne pressentait déjà son potentiel : “Je crois que l’eau sera un jour employée comme combustible, que l’hydrogène et l’oxygène, qui la constituent, utilisés isolément ou simultanément, fourniront une source de chaleur et de lumière inépuisable et d’une intensité que la houille ne saurait avoir”, écrit-il en 1874 dans l’Île Mystérieuse.

Seul problème : l’hydrogène n’existe pas beaucoup sous sa forme pure sur la Planète bleue, il est donc nécessaire de le fabriquer. Et sa production est dite “carbonée”, c’est-à-dire qu’elle nécessite des processus émetteurs de gaz à effet de serre. Comme il n’est presque jamais seul, il faut le dissocier d’autres éléments, comme dans l’eau ou les hydrocarbures. Et les solutions les plus rentables pour effectuer cette décomposition s’appuient sur les énergies fossiles. Pour devenir un combustible réellement vert, la production de l’hydrogène doit donc être décarbonée. 

L’électrolyse, pour décarboner l’hydrogène

Les processus qui permettent cette décarbonisation existent. Seulement, actuellement, ils s’avèrent peu rentables économiquement, d’où leur faible exploitation à l’échelle industrielle. C’est le cas de l’électrolyse de l’eau qui consiste à décomposer cette dernière grâce à un courant électrique. Plusieurs enjeux se dégagent. L’utilisation de l’eau douce pose problème en ce sens qu’il s’agit d’un ressource précieuse. Et, jusqu’à présent, l’électrolyse recours aux énergies fossiles. De nombreux équipes scientifiques planchent sur la question à travers le monde. Par exemple, des chercheurs de l’université de Pennsylvanie proposent d’utiliser l’eau de mer, beaucoup plus abondante. Et d’exploiter les énergies éoliennes et solaires pour le processus d’électrolyse. Une technique plus durable, mais qui demande de rajouter une étape, pour extraire le sel de l’eau de mer. Sur ce point, l’équipe américaine préconise de recourir aux membranes semi-perméables, sur le même modèle que l’osmose inverse, système de filtrage de l’eau utilisé par les astronautes.

Déployer une filière française de l’hydrogène vert

En France, les pouvoirs publics sont également persuadés de l’intérêt de l’électrolyse pour verdir l’hydrogène. Il ont d’ailleurs l’opportunité de la relance économique pour passer à la vitesse supérieure dans ce domaine. Une stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné a été présentée le 9 septembre. Un programme qui s’adjoint une enveloppe de 7 milliards d’euros d’ici 2030. La stratégie entend encourager le déploiement de l’électrolyse à grande échelle et d’impulser la naissance d’une filière idoine. La deuxième étape consistera à décarboner l’industrie, consommateur principal d’hydrogène. Des segments prioritaires ont été identifiés pour remplacer les process basés sur les combustibles fossiles par l’électrolyse de l’eau. À l’instar du raffinage, de la chimie, de l’électronique et de l’agroalimentaire. Puis, le gouvernement français entend mettre l’accent sur l’hydrogène en tant que carburant pour les transports lourds, en particulier les véhicules utilitaires légers (dédiés au transport commercial), les poids lourds, les bus, les bennes à ordures ménagères, mais aussi les trains régionaux ou interrégionaux. Le transport aérien est également en ligne de mire : le ministre de l’Economie, Bruno Le Maire, a fixé des objectifs précis pour le secteur de l’aéronautique. À savoir être en capacité de présenter un avion neutre en carbone fonctionnant à l’hydrogène en 2035. Et ce, pour placer l’Europe devant la Chine et les Etats-Unis.

Du côté des professionnels hexagonaux du transport, cette révolution verte semble faire écho. La SNCF s’est emparée du sujet et aspire à sortir du diesel avant 2035. L’entreprise ferroviaire promet ainsi des TER zéro émission. Des essais de TER tournant à l’hydrogène sont d’ailleurs prévus courant 2022.

Airbus a, quant à lui, présenté trois concepts d’avions commerciaux à l’hydrogène fin septembre. Avec une mise en service souhaitée à horizon 2035. Les trois appareils, hébergés sous le nom de code “ZEROe” (zéro émission), empruntent des approches technologiques et des configurations différentes. Le premier est doté d’un turboréacteur fonctionnant via une turbine à gaz. Le deuxième s’équipe d’un turbopropulseur à hélices. Et le troisième prend la forme d’une aile volante.

© Pixabay

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