La transition énergétique est une préoccupation majeure dans notre monde actuel. À cet effet, il y a diverses solutions pour assurer une utilisation réfléchie de l’énergie. L’une d’entre elles est l’utilisation de l’hydrogène bas-carbone. L’hydrogène est en effet considéré comme une solution pour décarboner des secteurs industriels. Il sert aussi à stocker l’électricité et à dynamiser les transports. Cela dit, son déploiement présente quelques contraintes. Bien qu’on retrouve l’hydrogène un peu partout, il n’est qu’en petite quantité sur terre et il faut des techniques spécifiques pour son isolation. Il existe de plus en plus de perspectives pour faciliter l’utilisation de cette ressource dans les objectifs de transition. Comment produire de l’hydrogène ?
Rappel : C’est quoi l’hydrogène ?
Il existe différentes formes d’énergies. Voyons l’hydrogène qui est un élément chimique présent dans la galaxie sous forme d’un gaz léger et incolore. Sur terre, on le trouve principalement dans l’eau et dans divers composés chimiques. Bien qu’il soit abondant à l’échelle cosmique, sa concentration sur notre planète est faible. Et pour l’exploiter, il faut des méthodes assez spécifiques. En effet, pour son utilisation pratique, on a recours à différentes méthodes de production. Ces procédés permettent d’isoler l’hydrogène en vue de son utilisation dans les secteurs industriel, énergétique et de transport.
Comment produire de l’hydrogène ?
Il existe plusieurs procédés de production de l’hydrogène. On a :
Le reformage ou vaporeformage
Le reformage du gaz naturel, aussi appelée vaporeformage, est une méthode bien établie pour produire de l’hydrogène. Elle repose sur la réaction entre le méthane (qui est le principal composant du gaz naturel) et la vapeur d’eau. Ce processus se déroule à des températures élevées avec l’aide d’un catalyseur. Il permet de générer de l’hydrogène et du dioxyde de carbone (1 molécule de dioxyde de carbone et 3 molécules d’hydrogène).
La réaction chimique de base est la suivante :
CH4+H2O→CO+3H2
La vaporeformage est un procédé bien connu utilisé depuis longtemps dans l’industrie. Elle est économiquement viable en raison de sa popularité et de l’abondance du gaz naturel. Bien que cette méthode produit de l’hydrogène, elle génère aussi du dioxyde de carbone, ce qui contribue aux émissions de gaz nocif. Ce n’est donc pas forcément une méthode écologique.
L’électrolyse de l’eau
L’électrolyse est un procédé dans lequel on utilise l’électricité afin de diviser la molécule d’eau (H₂O) en oxygène (O₂) et en hydrogène (H₂). Cela se produit dans des appareils appelés électrolyseurs où l’électricité est appliquée à l’eau afin de séparer les atomes d’hydrogène et d’oxygène.
L’équation chimique est la suivante :
2H2O→2H2+O2
On obtient donc 2 molécules d’hydrogène et 1 molécule d’oxygène à partir de 2 molécules d’eau.
Ce procédé est écologique, car il ne donne pas de gaz nocif. Cela dit, le coût énergétique peut être élevé. En effet, l’électrolyse de l’eau peut nécessiter une quantité importante d’électricité.
La gazéification de la biomasse
C’est un procédé où des matières organiques comme les déchets agricoles sont transformés en un gaz synthétique appelé syngaz. En effet, la biomasse est traitée à des températures élevées en présence d’un agent gazéifiant. La biomasse se transforme six molécules d’hydrogène et six molécules de monoxyde de carbone :
C6H12O6→6H2+6CO
Le syngaz obtenu contient de l’hydrogène, du monoxyde de carbone et du méthane. La gazéification de la biomasse permet de réutiliser les déchets agricoles ou organiques. Ce procédé aide donc à une bonne gestion des déchets. Toutefois, bien que la gazéification réduise les émissions par rapport à certains combustibles fossiles, elle génère quand même du CO2.
La gazéification du charbon
Ce procédé est similaire à celui utilisé pour la biomasse, mais ici, la matière première est le charbon. Il s’agit de chauffer le charbon à des températures élevées en présence d’un agent gazéifiant afin d’obtenir le syngaz. Ce dernier est principalement composé de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H₂) :
C+H2O→CO+H
C’est une méthode à la fois écologique et économique mais si elle est trop utilisée elle peut être nocif pour l’environnement.
La thermolyse
Ici, on utilise la chaleur pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène sans recourir à l’électrolyse. L’électricité n’est pas directement utilisée, c’est plutôt la chaleur qui décompose les composants. On obtient donc deux molécules d’hydrogène et une molécule d’oxygène avec deux molécules d’eau :
2H2O→2H2+O2
La thermolyse est plus avantageuse que l’électrolyse, car on n’a pas vraiment besoin d’électricité. De plus, les émissions de gaz nocif sont limitées. Toutefois, le coût énergétique peut être élevé.
💡 À savoir
Il faut noter que le stockage et la distribution de l’hydrogène présentent des défis techniques. En effet, en raison de sa faible densité énergétique, il faut des technologies assez poussées pour son stockage et un transport sécurisé.
On a donc plusieurs réponses à la question : comment produire de l’hydrogène. Mais bien que la plupart des procédés utilisent des sources renouvelables, il faut une gestion consciencieuse et réglementée.
