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L’hydrogène, carburant du futur ?

train à hydrogène

L’hydrogène (H2) est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. C’est le combustible des étoiles comme notre soleil. Sur Terre, il n’existe pratiquement pas à l’état libre ; il faut l’extraire des molécules qui le contiennent comme l’eau où il est combiné à l’oxygène ou des matériaux organiques où il est combiné au carbone.
Pour le moment la principale technique industrielle utilisée pour produire de l’hydrogène est le reformage, procédé qui consiste à faire réagir, en présence de catalyseurs, de la vapeur d’eau surchauffée avec le méthane contenu dans le gaz naturel ou dans un biogaz. Un autre procédé, la gazéification, consiste à brûler du charbon, de bois ou de biomasse, à très haute température (1200°C).
Le reformage comme la gazéification libère l’hydrogène mais s’accompagne aussi de l’émission de gaz carbonique (CO2). Pour améliorer le bilan carbone de ces procédés il faudrait donc les coupler avec une technologie de captage et de stockage du CO2.
Une troisième façon de fabriquer de l’hydrogène est l’électrolyse de l’eau, qui se fait sans rejeter de CO2. Dans ce cas, l’électricité permet de casser la molécule H2O pour libérer l’hydrogène (H2) et l’oxygène (O2). La rentabilité du procédé est donc fonction du coût de l’électricité. De plus l’hydrogène devant être comprimé ou liquéfié pour être acheminé sur son lieu d’utilisation, l’énergie nécessaire à cette étape est à prendre en compte pour un bilan carbone complet. L’hydrogène ne conduit à une élimination totale des émissions de gaz à effet de serre que si l’électricité pour le produire, le stocker et le transporter provient d’une source d’énergie renouvelable. L’abaissement du prix de celles-ci devrait donc enclencher des conditions bénéfiques favorables pour faire de l’hydrogène une source complémentaire des énergies renouvelables.
L’hydrogène peut être utilisé comme carburant. Il sert par exemple depuis des années pour le lancement des fusées Ariane. Il peut aussi être un vecteur d’énergie dans les transports. Dans ce cas, l’hydrogène alimente une pile à combustible où l’énergie chimique libérée durant la réaction de l’hydrogène et de l’oxygène est transformée en énergie électrique.

Si la consommation mondiale d’hydrogène reste encore marginale et ne représente que 2 % de la consommation mondiale d’énergie, son potentiel est énorme. Selon une étude du cabinet Mac Kinsey pour le compte du conseil de l’hydrogène[1] regroupant 18 groupes industriels concernés par la filière, elle pourrait représenter environ 18 % de l’énergie totale consommée dans le monde en 2050. L’hydrogène pourrait alors générer un chiffre d’affaire de 2.500 milliards de dollars et procurer 30 millions d’emplois. Elle permettrait par ailleurs de réduire de 6 gigatonnes les émissions annuelles de CO2.

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[1] Hydrogen Council, Hydrogen could contribute to 20% of CO2 emissions reduction targets by 2050. Communiqué de presse, 2017.

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