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Un automobiliste remplit le réservoir de sa voiture à hydrogène
Un automobiliste remplit le réservoir de sa voiture à hydrogène
©©©TOBIAS SCHWARZ / AFP

Désillusions ?

Énergie de l’avenir ? De nouvelles études montrent que l’hydrogène produirait plus d’émissions que prévu

Philippe Charlez

Philippe Charlez

Philippe Charlez est ingénieur des Mines de l'École Polytechnique de Mons (Belgique) et Docteur en Physique de l'Institut de Physique du Globe de Paris.

Expert internationalement reconnu en énergie, Charlez est l'auteur de plusieurs ouvrages sur la transition énergétique dont « Croissance, énergie, climat. Dépasser la quadrature du cercle » paru en Octobre 2017 aux Editions De Boek supérieur et « L’utopie de la croissance verte. Les lois de la thermodynamique sociale » paru en octobre 2021 aux Editions JM Laffont.

Philippe Charlez enseigne à Science Po, Dauphine, l’INSEAD, Mines Paris Tech, l’ISSEP et le Centre International de Formation Européenne. Il est éditorialiste régulier pour Valeurs Actuelles, Contrepoints, Atlantico, Causeur et Opinion Internationale.

Il est l’expert en Questions Energétiques de l’Institut Sapiens.

Pour plus d'informations sur l’auteur consultez www.philippecharlez.com et https://www.youtube.com/energychallenge  

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L'hydrogène est aujourd’hui présenté comme une énergie d'avenir. Toutefois une étude publiée par la revue Applied Energy a révélé que la fabrication d'hydrogène à partir de combustibles fossiles produisait des émissions de gaz à effet de serre "substantielles". Peut-on produire de l’hydrogène sans émettre de gaz à effet de serre ?

Philippe Charlez: L’hydrogène a en effet le vent en poupe. Voici un an, le président de la République embrayait la décision allemande et annonçait dans son plan de relance soutenir la filière hydrogène à hauteur de 7 milliards d’euros.  Depuis les initiatives, projets et annonces d’alliances se sont multipliés. L’hydrogène représente un vecteur intéressant spécialement pour la mobilité longue distance (>150km) et haute puissance (camions, bus, bateaux et même avions) pour remplacer le pétrole car il élimine les deux gros inconvénients (long temps de charge et faible autonomie) de la mobilité électrique. Rappelons qu’un véhicule à hydrogène n’est pas un véhicule thermique mais un véhicule électrique qui fabrique son électricité dans le véhicule à partir d’hydrogène.

Le monde produit aujourd’hui 70 millions de tonnes d’hydrogène exclusivement à partir du reformage du méthane pour l’essentiel en raffinerie. Cet hydrogène n’est pas utilisé en tant qu’énergie mais essentiellement pour fabriquer de l’ammoniaque ingrédient de base des engrais.

Le reformage consiste à faire réagir à haute température du gaz naturel (CH4) et de l’eau (H20). Bien que le procédé soit mature et permette de produire de l’hydrogène à un prix très économique le résidu de la réaction est le CO2. Cet « hydrogène gris » n’a donc en théorie aucun d’intérêt en termes de décarbonation, la fabrication des 70 millions de tonnes d’hydrogène émettant près de 400 MtCO2 chaque année. Toutefois ce CO2 peut être capturé puis réinjecté dans le sous-sol par la méthode CCS (Capture Carbon & Storage) : l’hydrogène prend alors la couleur « bleue » et devient neutre en carbone. 

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L’ « hydrogène vert » utilise un processus différent à savoir l’électrolyse de l’eau qui permet de casser la molécule d’eau et d’en extraire l’hydrogène en faisant circuler un courant électrique entre deux électrodes. Malheureusement, l’efficacité énergétique du processus est médiocre (il faut 60 kWh pour produire un kg d’hydrogène) ce qui le rend pour l’instant très peu économique par rapport au reformage du méthane. Des méthodes novatrices de production à haute température (projet GENVIA à Béziers) pourraient à moyen terme améliorer significativement le rendement et réduire le prix.

Nous possédons aujourd’hui des technologies de capture du carbone pour l’empêcher d’être libéré dans l’atmosphère et le stocker sous terre. Qu’en est-il de cette solution ? A-t-elle des failles ?

Le CCS (Carbon Capture & Storage) consiste à capter les émissions de CO2 dans les fumées dégagées par des installations industrielles fortement émettrices puis à l’injecter sous forte pression dans une formation géologique profonde pour qu’il y reste confiné.

Les fumées de combustion ne contenant en moyenne que 10% de CO2 (le reste est principalement composé de vapeur d’eau, d’oxygène et surtout d’azote), ce dernier est d’abord extrait à l’aide d’un solvant chimique. Après avoir été transporté sur un site dédié par gazoduc, il est injecté à haute pression dans une formation géologique profonde. En dehors de sa capacité de stockage (fonction de son extension mais aussi des propriétés de la roche), il faudra que la formation de stockage soit surmontée d’une couche imperméable (qu’on appelle « couverture ») empêchant toute migration verticale de CO2 vers la surface.

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Les européens ont été pionniers en matière CCS grâce au projet Sleipner amorcé au milieu des années 1990 en Mer du Nord norvégienne. Mais, au cours de la dernière décennie l’activité s’est déplacée vers les Etats-Unis et la Chine. En 2020 ces deux méga nations représentaient à elles seules 82% du volume mondial séquestré. Avec un peu plus de 30 millions de tonnes de CO2 en 2019, le CCS participe aujourd’hui de façon marginale à la séquestration du carbone. L’ambition d’atteindre plusieurs centaines de millions de tonnes en 2030 et plusieurs milliards de tonnes d’ici 2050 est conditionnée par plusieurs facteurs bloquants.

Le premier est d’ordre économique : compte tenu de son coût, le CCS ne deviendra rentable qu’avec une taxe carbone excédant les 100 €/tonne. Le second est d’ordre géologique. Bien qu’à l’échelle de la planète, les capacités de stockage soient gigantesques, l’évaluation d’un site de réinjection peut prendre plusieurs années. Le troisième est d’ordre sociétal. Même si le CCS est une technologie clé pour réduire les émissions de CO2, de nombreuses parties prenantes restent hostiles à sa mise en œuvre.

Le sujet est d’actualité en France puisque cinq gros émetteurs de CO2 présents dans la vallée de la Seine (Air Liquide, Total, Esso, Yara et Borealis) viennent de signer un accord en vue de capter 3 millions de tonnes de CO2 par an à l'horizon 2030 dont une partie issue du reformage du méthane produisant de l’hydrogène dans la raffinerie de Gonfreville en Seine-Maritime. Le CO2 serait alors liquéfié puis stocké sur le port du Havre avant d’être expédié par voie maritime en mer du Nord pour être réinjecté dans des champs de pétrole et de gaz aujourd’hui abandonnés. A suivre !

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