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Produire de l’hydrogène vert

Partout sur le territoire les projets et réalisations de production d’hydrogène vert se multiplient. Rappel des procédés assorti de quelques exemples.

Aujourd’hui, 95 % de l’hydrogène disponible est produit à partir d’énergie par vaporeformage de gaz naturel : en présence de vapeur d’eau surchauffée, les atomes carbonés (C) du méthane (CH4) se dissocient et se réarrangent pour former d’un côté du dihydrogène (H2) et de l’autre du dioxyde de carbone (CO2), avec un bilan carbone négatif. Autre procédé possible avec des expérimentations en cours, la gazéification et la pyrolyse de la biomasse, en particulier du bois : brûlée à très haute température (1 200 °C à 1 500 °C), elle libère des gaz qui vont se séparer et se recombiner, produisant ainsi du dihydrogène et du monoxyde de carbone (CO), avec un bilan carbone neutre, la biomasse utilisée se reconstituant. L’obtention d’hydrogène par décomposition thermochimique ou photochimique de l’eau ou encore production biologique à partir d’algues ou de bactéries avec un bilan carbone positif donne lieu à plusieurs expérimentations et recherches. Mais c’est l’électrolyse de l’eau qui permet aujourd’hui la production à plus grande échelle d’un hydrogène d’autant plus vert que l’électricité utilisée dans ce processus sera décarbonée.

Optimiser les électrolyseurs

De nombreux électrolyseurs sont aujourd’hui en service ou au stade de démonstrateur avec pour objectif de les rendre plus performants. L’idée est d’utiliser de l’électricité « verte » pour produire un hydrogène décarboné. Gros électrolyseurs pour l’industrie couplés à des éoliennes ou à des centrales photovoltaïques, électrolyseurs de taille moyenne pour l’industriel diffus avec souvent des stations-service associées ou petits électrolyseurs permettant d’alimenter une station, tel est le paysage qui se dessine. Par exemple, Morbihan Énergies a fait le pari de produire de l’hydrogène vert à partir d’énergies renouvelables. Une station a été créée pour cela à Vannes-Luscanen, en 2017. Elle est la première étape d’une série de projets qu’accompagne Morbihan Énergies en vue d’un développement de l’hydrogène auprès des collectivités et des acteurs économiques du département, dont la future station du Prat, à Vannes, en collaboration avec Engie, près de l’usine Michelin. C’est d’ailleurs ce projet qui a été retenu par l’ADEME dans le cadre du plan national de déploiement de l’hydrogène.

Hydrogène produit par biomasse

Un démonstrateur industriel de production d’hydrogène à partir de biomasse est annoncé en 2021 à Strasbourg, avec une production capable de faire tourner une cinquantaine de bus.

Haffner Energy et Réseaux gaz de Strasbourg (R-GDS) ont annoncé en août la création de R-Hynoca (réseaux hydrogène no carbon) un projet utilisant la thermolyse de la biomasse, à 400 °C, avec vapocraquage du gaz produit, proposant ainsi une alternative à l’électrolyse. L’objectif est d’atteindre un coût de 5 €/kg dès 2021 pour descendre à 3 €/kg en 2025. L’installation devrait produire 650 kg/jour, pour un investissement initial de 6 millions d’euros. Le procédé Hynoca n’a besoin d’énergie exogène que pour les phases de lancement : il s’autoalimente ensuite, avec un bilan carbone neutre. Son rendement énergétique approche les 70 %. Les coproduits (biochar notamment) sont valorisables en fertilisants. Haffner, fort d’une trentaine de centrales de production d’énergie, principalement biomasse, déjà à son actif, a pour objectif l’installation de 80 stations de production d’hydrogène de ce type d’ici à 2023.

Hydrogène biologique et solaire

De nombreuses recherches ont lieu actuellement sur la production d’hydrogène, en particulier par photosynthèse ou par hydrogénase, mais aussi par l’énergie solaire. Ces techniques pourraient à l’avenir booster la production d’hydrogène à des coûts compétitifs. La photosynthèse peut être envisagée, avec comme source d’énergie les deux plus importantes ressources de notre planète, l’eau et le soleil. Les procédés de production d’hydrogène actuellement étudiés utilisent en général deux phases, une phase oxygénique de croissance de la biomasse et une phase anoxique de production d’hydrogène. Autres recherches en cours, celles sur les hydrogénases. Elles désignent une classe d’enzymes qui peuvent catalyser de façon réversible la conversion des protons en hydrogène. On les retrouve dans certaines cyanobactéries et certaines algues. Ces organismes photosynthétiques produisent de l’hydrogène à partir de l’énergie solaire en utilisant l’eau comme donneur d’électrons et de protons sans dégagement parallèle de CO2. Des recherches prometteuses, en termes économiques et écologiques, sur ces productions d’hydrogène « biologiques » sont actuellement menées par des chercheurs du CNRS et du CEA de l’université Grenoble Alpes, mais aussi en Angleterre et en Allemagne.

La société Hypersolar a développé une technologie permettant de produire de l’hydrogène grâce à des panneaux solaires à hydrogène, utilisant un catalyseur et un revêtement de stabilisation. La société travaille aussi sur une technologie de microparticules pour rendre ses panneaux plus efficaces. Il est possible aussi de convertir directement l’énergie solaire en hydrogène par photoélectrolyse, qui produit de l’hydrogène par illumination d’un semi-conducteur.

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