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Comment la biomasse permet le développement d’une économie basée sur l’hydrogène

L’énergie hydrogène offre une alter­na­tive sans car­bone pour les secteurs les plus pol­lu­ants comme le trans­port routi­er, le chauffage et l’industrie (cimenterie, aciérie, etc.). Plusieurs méth­odes de pro­duc­tion d’hydrogène exis­tent, mais cer­taines restent émet­tri­ces de CO2. La gazéi­fi­ca­tion de la bio­masse per­met de cap­tur­er et de stock­er le car­bone et de pro­duire de l’hydrogène sans émission.

Attein­dre le fameux « zéro émis­sion » représente bien plus que la tran­si­tion vers la pro­duc­tion d’électricité renou­ve­lable ou bas car­bone. C’est toute l’économie qui doit être trans­for­mée. Cela inclut bien sûr les indus­tries lour­des, comme les cimenter­ies et les aciéries, et les poids lourds qui trans­portent les marchan­dis­es, mais aus­si le chauffage dans les maisons des particuliers.

Si l’hydrogène est un car­bu­rant sans émis­sion de car­bone, ses méth­odes de pro­duc­tion peu­vent être très émet­tri­ces. Dans ce con­texte, la bio­masse, matière organique d’origine végé­tale ou ani­male, voire bac­téri­enne ou encore fongique, avec ou sans la cap­ture et le stock­age du car­bone (BECCS ou Bioen­er­gy with car­bon cap­ture and stor­age), peut jouer un rôle majeur.

En jan­vi­er dernier, le gou­verne­ment bri­tan­nique a lancé un vaste pro­gramme d’innovation de cinq mil­lions de livres ster­ling (près de six mil­lions d’euros) pour l’hydrogène pro­duit par BECCS. L’objectif est de dévelop­per des tech­nolo­gies pour la pro­duc­tion d’hydrogène dans les secteurs les plus pol­lu­ants, et de retir­er le CO2 de l’atmosphère. Ce pro­gramme met en lumière la con­nex­ion entre la bio­masse et l’hydrogène, et la manière dont ces deux atouts con­jugués peu­vent soutenir l’objectif « zéro émis­sion » au Royaume-Uni.

Pro­duire de l’hydrogène à grande échelle grâce à la biomasse

L’hydrogène est l’élément le plus léger et le plus abon­dant dans l’univers. Mais, sur Terre, on le trou­ve asso­cié à l’oxygène, sous la forme H2O. Étroite­ment asso­cié à d’autres élé­ments, l’hydrogène pur doit être fab­riqué et non extrait comme le pét­role ou le gaz naturel.

Chaque année, près de 70 mil­lions de tonnes d’hydrogène sont pro­duites à tra­vers le monde, la plu­part du temps pour fab­ri­quer de l’ammoniac et du méthanol, ou pour le raf­fi­nage du pét­role. Sur ces 70 mil­lions de tonnes, 96 % sont fab­riqués à par­tir d’énergies fos­siles, en pre­mier lieu le gaz naturel. Or, sans l’utilisation des tech­nolo­gies pour cap­tur­er et stock­er le CO2, le car­bone est relâché dans l’atmosphère, agis­sant ain­si comme gaz à effet de serre (GES).

L’autre méth­ode pour pro­duire de l’hydrogène est l’électrolyse qui sépare les molécules d’hydrogène et d’oxygène. Cette méth­ode est bas car­bone si elle utilise de l’électricité qui l’est égale­ment. Elle est zéro car­bone si l’électricité provient de sources renou­ve­lables, comme le solaire, l’éolien ou la biomasse.

La gazéi­fi­ca­tion de la bio­masse est un procédé par lequel la bio­masse (matières organiques) est soumise à de très hautes tem­péra­tures, mais avec un min­i­mum d’oxygène pour éviter la com­bus­tion complète.

Ce procédé casse la bio­masse et la trans­forme en une mix­ture gazeuse con­nue sous le nom de « syn­gas » qui peut être util­isée comme une alter­na­tive au méthane (issu du gaz naturel) pour pro­duire de la chaleur ou de l’électricité ou fab­ri­quer des com­bustibles. Ce « syn­gas » peut être con­ver­ti en hydrogène ou en dioxyde de car­bone purs.

Avec la tech­nolo­gie BECCS, le procédé n’en est que plus « vert ». Imag­i­nons que le BECCS débute avec de la bio­masse issue des forêts. Le bois qui ne peut pas être trans­for­mé ou util­isé dans les four­ni­tures et la con­struc­tion est sou­vent con­sid­éré comme un sim­ple déchet. Mais ce bois peut servir de bio­masse et donc génér­er de l’énergie.

Lorsque la bio­masse est util­isée avec le procédé de gazéi­fi­ca­tion, le CO2 absorbé par les arbres tout au long de leur vie est relâché. Le procédé BECCS per­met de cap­tur­er ce CO2 et de le trans­porter dans un endroit où il sera stocké de manière permanente.

Ce procédé per­met d’éviter que le CO2 s’échappe dans l’atmosphère lors de la pro­duc­tion d’hydrogène. Les tech­nolo­gies dites d’émissions néga­tives, comme le BECCS, sont con­sid­érées par de nom­breux pays comme essen­tielles. C’est notam­ment le cas du Roy­aume-Uni qui investit dans ce secteur.

L’hydrogène dans une économie bas carbone

L’hydrogène jouera-t-il un grand rôle dans le futur ? En 2018, le Cli­mate Change Com­mit­tee (CCC) a pub­lié un rap­port (« Hydro­gen in a low-car­bon econ­o­my ») qui pro­pose plusieurs esti­ma­tions de pro­duc­tion en 2050 allant de moins de 100 térawattheures (TWh) à plus de 700 TWh.

De même, le rap­port estime qu’en 2050, la pro­duc­tion d’hydrogène grâce à la tech­nolo­gie BECCS sera com­prise entre 50 TWh et 300 TWh. Cet écart, très impor­tant, est dû à plusieurs fac­teurs, dont par exem­ple le niveau de per­fec­tion­nement de la tech­nique de gazéi­fi­ca­tion de la biomasse.

Les vol­umes dépen­dront aus­si des engage­ments pris par les États dans le secteur de la BECCS et de la bio­masse durable. Un autre rap­port, « Bio­mass in a low-car­bon econ­o­my », égale­ment pub­lié par le CCC, pro­pose un scé­nario faisant du Roy­aume-Uni un « hub » de la tech­nolo­gie BECCS. Si Lon­dres investit mas­sive­ment dans ce secteur, le pays deviendrait alors un leader mon­di­al de la sup­ply chain, des infra­struc­tures et des capac­ités de stock­age géologiques lié à la BECCS. Ce faisant, la bio­masse et la tech­nolo­gie BECCS deviendraient le moteur d’une économie liée à l’hydrogène au Royaume-Uni.

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