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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 © 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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