Fred est un lecteur des Dépêches Citoyennes. C'est un professionnel du transport, responsable dans son entreprise, des énergies et carburants. Il participe à de nombreuses formations et a réalisé plusieurs études. Il s'appuie sur les rapports des sites officiels qu'il décortique et confirme que les conclusions de ces rapports ne correspondent pas toujours, pour ne pas dire souvent, à leurs contenus.
Il partage ici certaines de ses études sur les carburants et énergies fossiles afin de rétablir la « réalité » des constats.
Comparatif Consommation journalière de carburant fossile pour les différents modes de transports en France et/ou en transit en France
Les véhicules particuliers
39 millions de Véhicules Particuliers immatriculés en France. Tous ne roulent pas en même temps.
Certains sont des voitures qui ne roulent même pas ou peu.
On estime à 20 millions de VP roulant réellement.
Avec une moyenne de 10 000 km/an soit 30 km/j. Consommation moyenne de 6 l/100 km
20 000 000 * 30 *6/100 = 36 millions de litres/jour
Si je pars sur le nombre de km parcourus :
Nombre de kilomètres par an pour l’ensemble des voitures particulières en France est de
200 milliards de km/an soit 548 millions de km/j
consommation de 6l/100km en moyenne ce qui fait :
548 000 000 * 6/100= 33 millions de litres/j
Autres véhicules en France (PL, Autobus, autocar, VU, fourgonnette, camping car)….
Poids lourds en France
600 000 PL en France dont 400 000 PL roulent, par jour. Chacun fait environ 400 km/j
Ce qui fait 160 millions de km/j consommation de 30 l/100 km en moyenne ce qui fait :
400 000 * 400 *30/100= 48 millions de litres / jour
Autobus
95 000 autobus en France.
Pas assez de données pour réaliser le calcul, mais il faudrait rajouter quelques millions de litres au calcul ci-dessus
Mais seuls, les transport en commun parcourent environ 8.1 milliards de km/an, soit 22 millions de km/j
À eux seuls cela représente : 22 000 000 * 30 / 100= 7 millions de litres/j
Véhicules utilitaires / Fourgonnette/ camping-car en France
6.3 millions de VU / jour faisant environ 100 km / j et une consommation de 10 l / 100 km en moyenne, ce qui fait :
6 300 000 * 100 *10/100 = 63 millions de litres / jour
Avion de ligne (voyageurs, marchandises)
8 200 avions transit/jour en France tous aéroports confondus, temps de vol moyen = 2h et une consommation de 8 000 l/h
Ce qui fait juste pour les vols au départ et à l’arrivée des aéroport en France
8 200 * 2 * 8 000 = 131 millions de litres/jour
Bateaux de plaisances
13 millions de bateaux de plaisance en France faisant environ 50h/an (environ 0.1 h/jour= 8min). Consommation 10l/h
Ce qui fait 10* 0.1 * 13 millions = 13 millions de litres/jour
Les bateaux de plaisance ne servent à rien, c’est un luxe inutile
Paquebots de croisières
Environ 450 escales de paquebot de croisière/ an , tous ports confondus en France. Soit une moyenne de 1.25 escales/jour
Distance moyenne des croisières = 2 000 km avec une consommation de 1 000l/h , vitesse moyenne = 20 nœuds soit 37Km/h
Ce qui fait 450* 2 000= 900 000 km de croisière /an . 900000/ 37= 24300h de croisière/an
24 300h * 1 000 = 24.3 millions de litres / an = 67 000 litres/jour
Les paquebots de croisières ne servent à rien, c’est un luxe inutile.
Cargo marchandises (import/Export):
Environ 10 000 paquebots de marchandise de 40 000T (charge utile) transit dans nos ports/ an en France, soit environ 28 par jour
Consommation moyenne d’un cargo intermédiaire = 1 500l/h. Distance moyenne des transits 7 000km.
Vitesse moyenne 15 nœuds soit 27 km/h
Ce qui fait 10 000 * 7 000 = 70 millions de km/an. 70Mkms / 27 = 2,6 millions d’heures/an
2,6 Mh * 1 500 l/h = 4 milliards de litres / an = 11 millions de litres/jour
C'est une énergie renouvelable qui prend de l’ampleur en France : la biomasse, une énergie présentée comme verte.
C’est vrai que ça fait écolo « biomasse », y’a bio dedans, c’est rassurant. Sauf que la biomasse, en fait, ce n’est rien d’autre que brûler du bois pour faire de l’électricité. La France a décidé d’arrêter de brûler du charbon, car c’est extrêmement polluant, mais certaines centrales repartent en brûlant du bois et deviennent ainsi des centrales à biomasse.
C’est le cas du célèbre site de Gardanne, dans les Bouches-du-Rhône, ancien bastion du charbon
Quand elle sera à pleine puissance, cette centrale sera capable de brûler 800 000 tonnes de bois par an. On pourrait penser qu’il s’agit uniquement de déchets de scierie ou de branches mortes… mais ce n’est pas suffisant pour alimenter le site.
En enquêtant sur place, on a découvert avec mon équipe que la centrale à biomasse de Gardanne brûlait aussi des arbres entiers, transformés en copeaux. Il y a d’ailleurs des centaines de troncs stockés sur le site.
D’où vient tout ce bois ? Des forêts alentours ? Pas seulement.
Nous avons suivi les camions et nous nous sommes rendus compte qu’une partie des arbres arrivaient par bateau au port de Fos-sur-Mer, là aussi sous forme de copeaux.
D’où viennent les bateaux ? On a eu du mal à y croire, mais on a bien vérifié : le bois brûlé à Gardanne pour faire de l’énergie verte vient notamment… du Brésil ! À plus de 10 000 kilomètres de là. Selon un document interne de Gazel Energie, le groupe qui gère le site, la centrale de Gardanne peut importer jusqu’à 150 000 tonnes de bois de ce pays sud-américain.
Et comment ces arbres brûlés en France sont-ils exploités, sur place, au Brésil ?
Là encore, nous sommes tombés de notre chaise en découvrant d’immenses plantations d’eucalyptus, dans lesquelles les ouvriers répandent du glyphosate entre chaque rangée pour tuer toutes les autres plantes. Ça commence à faire beaucoup pour une énergie soit-disant verte…
Ne serait-ce tout de même pas mieux que de brûler du charbon ? Eh bien non… À quantité d’énergie produite équivalente, brûler du bois peut même être pire pour l’environnement que brûler du charbon.
Par exemple, selon des chiffres du CITEPA, une association d’experts de la pollution atmosphérique, la combustion du charbon dégage 94 kilos de CO2 par gigajoule produit. Le bois, lui, en dégage 101 kilos par gigajoule. Et ce n’est pas tout… Le charbon dégage un gramme de méthane par gigajoule, le bois, c’est 30 grammes par gigajoule, 30 fois plus. Les particules fines ? Pour le charbon, un gramme par gigajoule. Pour le bois, dix grammes par gigajoule. Les dioxines ? Pour le charbon, 10 nanogrammes par gigajoule. Le bois… 40 nanogrammes. 4 fois plus !
Avec de telles données, le développement tous azimuts des centrales à biomasse pose sacrément question…
CO2 liquide et Ammoniac sont les nouveaux fluides frigorigènes nommés « vert ».
L’ammoniac est utilisé à grande échelle comme engrais.
L’hydrogène (di-hydrogène) est utilisé comme carburant nommé « vert », entre autre.
On veut donc supprimer les carburants fossiles, qui seraient responsables du réchauffement climatique, par des carburants « « verts » alors que les molécules de ces derniers sont fabriqués via des sources d’énergies fossiles.
Y aurait-il un problème dans ce monde ??
Combustible = Gaz et/ou pétrole fossiles
Aujourd'hui, 95 % de l'hydrogène est fabriqué à partir de sources d'énergies fossiles (gaz naturel, pétrole) et de bois. Il existe actuellement trois types de procédés de production :
, les atomes carbonés (C) du méthane (CH4) se dissocient. Après deux réactions successives, ils se reforment séparément pour obtenir, d'un côté, du dihydrogène (H2) et, de l'autre, du (CO2). Cette opération nécessite donc le recours au gaz naturel.
L'ammoniac est l'un des plus importants produits chimiques de synthèse qui est principalement utilisé pour la fabrication d'engrais, d'explosifs et de polymères. Dans cet article, il est question des différentes étapes des procédés industriels de synthèse de l’ammoniac. Le principe consiste à faire réagir le diazote de l'air et le dihydrogène. Ce processus nécessite l'utilisation d'un stock d'alimentation, principalement du gaz naturel, du charbon ou du naphta.
La production industrielle de l’ammoniac est divisée en deux grandes étapes : la fabrication du dihydrogène et la synthèse de l’ammoniac. Le dihydrogène est obtenu par reformage du méthane (ou d’autres hydrocarbures plus lourds comme le charbon et le naphta) par la vapeur d’eau. L’ammoniac est ensuite synthétisé par réaction catalytique entre le diazote de l’air et le dihydrogène provenant du gaz naturel/hydrocarbures et de la vapeur d’eau. Ce processus industriel de synthèse de l’ammoniac est appelé Haber-Bosch.
La pyrogazéification ou thermolyse de biomasse est une des pistes de production d’hydrogène les plus prometteuses. Négative en carbone, elle combine pyrolyse et gazéification pour produire de l’hydrogène renouvelable et du biochar.
Remplacer les carburants fossiles est simple à dire, mais difficile à faire : utiliser de l’électricité n’est souvent pas une option. C’est l’un des grands problèmes de la transition énergétique. L’une des pistes les plus prometteuses est l’hydrogène, qui peut par exemple se substituer au charbon et à la coke dans la production d’acier ou bien au méthane pour les usages thermiques. Le problème est qu’aujourd’hui, il est justement largement produit de manière polluante (vaporéformage de méthane ou gazéification du charbon), seulement à 4% de source potentiellement renouvelable (l’électrolyse). Une solution absolument fantastique est la pyrogazéification de biomasse.
Il s’agit en un mot de chauffer de la biomasse de sorte à créer un gaz synthétique (syngaz) renouvelable riche en hydrogène , qui est ensuite traité pour en extraire ce dernier. L’opération consomme peu d’énergie (elle s’auto-alimente: une partie du syngaz créé sert de combustible), utilise une matière qui a capté du CO2 (on produit un biogaz renouvelable) et, en plus, une partie de ce dernier reste sous forme solide (un produit similaire au coke : le biochar). Au final, le procédé est donc carbone – négatif ! Par exemple le procédé HYNOCA développé par Haffner Energy allègue stocker ainsi l’équivalent de 16 kg de CO2 pour chaque kg d’hydrogène produit, soit 12 kg si on prend en compte l’ensemble du bilan de l’opération.
Le procédé de pyrogazéification
La pyrogazéification est un procédé qui combine pyrolyse et gazéification. D’abord vous séchez les intrants, avant de les pyrolyser et de les gazéifier. Ensuite, le sort du syngas produit va dépendre de la finalité souhaitée : il peut être utilisé comme combustible, pour de la cogénération, pour produire de la chaleur renouvelable, être transformé en méthane par méthanisation ou encore passer par la conversion catalytique (« water gas shift ») puis purifié, pour en tirer du dihydrogène.
Les intrants : bois, déchets agricoles et autre biomasse
Le plus grand problème et la plus grande force de la pyrogazéification est la matière utilisée comme combustible. Cela varie, mais dans le principe, peuvent être utilisés de nombreuses matières :
Il y a des millions de tonnes qui ne sont actuellement pas valorisées à exploiter. L’industrie du bois pourrait ainsi fournir des quantité colossales de matière. En Cote d’Ivoire, l’industrie du cacao produit des près d’un million de tonnes de « cabosses », qui pourraient être ainsi être transformées en hydrogène pour produire de l’électricité, le réseau électrique ayant de nombreuses défaillances dans ce pays. C’est une piste extraordinaire pour développer la transition énergétique.
Point intéressant, selon ATEE.fr, cette filière serait complémentaire avec la méthanisation.
De nombreuses ressources biomasse ne « brûlent » pas bien (fusion des cendres, par exemple les résidus lignocellulosiques de compostage) mais se prêtent bien à la pyrogazéification (absence d’oxygène évitant la fusion des cendres). Sur les déchets, la filière de la pyrogazéification se positionne sur des ressources homogènes à fort pouvoir calorifique, sur de petites ou moyennes capacités, cohérentes avec des rayons d’approvisionnement local et non sur des ordures ménagères avec de très grosses capacités (incinération).
Néanmoins, au-delà de la variété des intrants possibles, il faut que les caractéristiques de la matière fournie soient particulièrement homogènes.
En effet, de la qualité et de la mise aux spécifications des intrants (humidité, granulométrie, PCI, taux de poussières, etc.) dépendront le bon fonctionnement des procédés et la qualité des composés énergétiques produits.
C’est le grand point faible du procédé, qui concentre une large part des efforts de recherche et développement.
La pyrolyse
La pyrolyse consiste à chauffer les intrants à des températures élevées en l’absence d’oxygène. Elle produit des résidus solides (« char »), liquide (goudrons, pétrole, huile) et, évidemment, des gaz (CO2, H20 CO, CxHy, etc.). La prédominance des différentes substances varie selon les conditions précises. L’ADEME distingue deux types de pyrolyses:
Incertitudes
Alors il y a plusieurs points sur lesquels mes sources ne concordent pas.
Selon Atee.fr, la température de la phase de pyrolyse est entre 400 et 1500°C. Pour Block et coll. (2019), c’est entre 300 et 800°C. C’est encore différent pour l’ADEME (cf données retenues).
J’ai un doute sur l’utilisation du terme pyrolyse ou thermolyse. La société Haffner Energy parle de « thermolyse » pour la première étape de son procédé HYNOCA (qui chauffe à 500°C). Une autre source fiable a repris cette distinction. Selon une présentation de Suez, la thermolyse se produirait en l’absence totale d’oxygène et la pyrolyse en présence d’une faible quantité d’oxygène (ce qui ferait une combustion incomplète). Ils développent largement la distinction. C’est également ce qui ressort
Selon le site de l’ADEME, la thermolyse « désigne une pyrolyse où la chaleur nécessaire aux réactions est apportée par une source extérieure à la charge à pyrolyser. »
J’ai préféré conserver le terme pyrolyse, plus répandu, mais c’est un point de vigilance.
La gazéification
La gazéification se produit à hautes températures, entre 900 et 1200°C, et suppose l’injection d’un « agent gasifiant », qui peut être de l’air, de l’oxygène pur, de la vapeur d’eau ou encore du CO2. Les molécules lourdes deviennent de plus en plus légères, jusqu’à former des gaz « permanents » (CO, H2, CO2, CH4), des goudrons, du char et des cendres. Elle peut prendre place dans le même réacteur que la pyrolyse.
Pour alimenter ces réactions, on peut injecter de l’oxygène (pur ou dans de l’air simplement), ce qui déclenche ces réactions libérant de grandes quantités d’énergie thermique, utilisant le syngas comme carburant:
Il y a plusieurs technologies pour organiser ces procédés sur deux sujets :
Les variations sont néanmoins infinies.
Nettoyage et utilisation
On obtient ici un syngaz composé essentiellement de H2 et de CO et dans une moindre mesure de CH4, CO2, d’eau et, parfois, de diazote. Dans le principe, on a déjà fini la pyrogazéification à proprement parler. Ensuite, les chemins varient selon la destination qu’on veut donner au gaz produit. Si on veut en extraire l’hydrogène, on le fait passer par ce qu’on appelle le « water gas shift » (conversion catalytique), qui permet de tirer de l’H2 à partir du CO du syngaz, puis on le purifie.
On peut aussi vouloir transformer le syngaz en CH4 (Cf Gaya plus loin) ou en biocarburant par la synthèse de Fischer-Tropsch (Ex: BioTfuel), mais je ne sais pas précisément comment c’est fait.
Les projets de pyrogazéification de biomasse
Motivée par les chocs pétroliers des années 70, la recherche s’est intéressée à la pyrogazéification et de nombreux projets avaient vu le jour entre 90 et 2005 pour la gestion des déchets. Néanmoins, les performances attendues n’étaient pas au rendez-vous, le traitement coutant trop cher comparé à l’incinération. Aujourd’hui, l’accent n’est plus tant sur une alternative à l’incinération des déchets que sur la production de biogaz. L’objectif est maintenant de démontrer faisabilite de la technologie. On peut distinguer deux grands types de projets: ceux qui visent à produire de l’H2 et ceux qui cherchent à produire du biométhane ou des biocarburants. Je mets un peu à part ceux destinés à produire uniquement de la chaleur ou de la cogénération, qui me semblent moins intéressants.
L’hydrogène a de nombreux intérêts pour l’environnement. Outre qu’on en utilise déjà de grandes quantités dont il faut remplacer la production par des procédés respectueux de l’environnement, il permettrait d’être utilisé comme carburant pour la mobilité et de décarboner plusieurs pans de l’industrie (notamment ciment et acier) et pour stabiliser les réseaux d’électricité. Si l’électrolyse de l’eau grâce aux énergies renouvelables (ENR) est attractive, elle fait face à des difficultés remettant en question sa viabilité. Au contraire, la pyrogazéification est clairement un espoir pour la transition énergétique. Elle permet la valorisation de matières autrement inexploitées absorbe du CO2.
Haffner Energy et le procédé HYNOCA
Le procédé HYNOCA développé par Haffner Energy promet de produire de l’hydrogène à partir de biomasse, par thermolyse, puis gazéification (ils parlent de « vapocraquage », mais c’est pareil il me semble). L’entreprise a été introduite en bourse avec succès en début d’année et un démonstrateur de leur modules est en cours d’installation à Strasbourg. Ils promettent un coût de production de dihydrogène compétitifs avec le vaporéformage de méthane, descendant à 1.5€/kg H2 et un processus carbone – négatif, captant l’équivalent de 12kg de CO2 par kg d’H2 produit. C’est le projet qui semble le plus avancé, ayant commencé à commercialiser sa production, ayant annoncé un carnet de commandes fermes de 17,5 millions d’euros au 31 mars 2023.
Energy&+, le projet breton
Energy&+ est une entreprise assez extraordinaire: commencée en 2006 comme plombier-chauffagiste, elle s’est tourné vers la valorisation de la biomasse, notamment avec la méthanisation. Depuis peu, elle développe la pyrogazéification du bois. Elle a créé W&nergy, une holding qui portera 5 projets et pyrogazéification et qui a reçu un investissement de 7 millions d’euros Eiffel Investment Group. Ils annoncent 2 projets en services dès 2022. (rq doute: ils n’évoquent pas la production d’hydrogène ôo)
Ils participeraient « dans le cadre du projet FORETS (Formation, Recherche et Environnement dans la Tshopo) financé par l’Union Européenne, et exécuté par le Centre de Recherche Forestière Internationale (CIFOR), à la conception d’une centrale de cogénération à Yangambi, dans la Province de la Tshopo (RDC). » (source) L’entreprise bretonne devrait délivrer une unité de pyrogazéification de bois offrant 150kW électriques et 250kW thermiques. L’hydrogène produit serait immédiatement transformé en électricité et en chaleur (à vérifier).
Wood-Hy/Hy-boy porté par la communauté de communes des Landes d’Armagnac
Wood-Hy/Hy-Boy vise, comme son nom le laisse deviner, à transformer du bois en hydrogène. Le projet est porté par Communauté de communes des Landes d’Armagnac. Le site, installé à Losse, est censé entrer en production en 2022 et produire 1000 tonnes d’H2 par an. Il semble y avoir très peu de nouvelles en dehors des annonces.
Production de méthane de synthèse renouvelable
De nombreux projets ont vocation à produire par gazéification du biométhane (Ex: Gobigas (Göteborg, Suède, 2014), Gogreengas (Swindon, Angleterre), Ambigo (Alkmaar, Pays-Bas)). On peut noter également le projet BioTfuel, lancé à Dunkerque en 2010, qui visait à transformer de la biomasse en un gaz de synthèse étant ensuite converti en biocarburant par la synthèse de Fischer-Tropsch. En France, le projet le plus connu est GAYA. L’échelle commerciale est potentiellement atteinte et des installations industrielles sont en développement : Salamandre, d’Engie, et les projets de Qairos Energies et HYMOOV.
GAYA : transformer le bois en biométhane par pyrogazéification
Gaya est une plateforme de recherche et développement semi-industrielle installée à Saint-Fons Elle a pour objet de tester la faisabilité de solutions autours de la gazéification. Le projet, rassemblant plusieurs partenaires, est piloté par Engie. Initiée en 2010 et lancée en 2016, l’initiative visait à transformer du bois sec en biométhane par gazéification, puis méthanation du syngaz. Le budget initial était de 47 millions d’euros, dont 19 millions venant de l’ADEME. Elle avait produit ses premiers mètres cube de gaz en 2019. Le CH4 renouvelable produit peut être injecté dans le réseau de gaz ou bien utilisé comme GNV (Gaz Naturel pour Véhicules).
La plan se concentrait à la base sur la biomasse forestière, mais, récemment, l’installation a également utilisé des combustibles solides de récupération (CSR), comme des papiers, cartons ou même certains plastiques, qui auraient été sinon destinés à être enfouis. Elle a commencé sa production en novembre 2020, ce qui serait une « première mondiale ».
La production d’hydrogène est dominée par des procédés polluants (vaporéformage et gazéification d’hydrocarbures), mais l’électrolyse et la pyrogazéification/thermolyse laissent l’espoir d’une décarbonation de la production d’hydrogène.
L’hydrogène emporte beaucoup d’espoirs: il peut être produit à partir d’eau et ne libère, quand on l’utilise, que de l’eau. Jeremy Rifkin prétendait même que cela remplacerait le pétrole et qu’ainsi se développerait une vraie économie hydrogène à partir de petites unités de production alimentées par le solaire. Pourtant on en est encore loin : la production d’hydrogène est actuellement à l’origine de 6% des émissions de gaz à effets de serre et dominée à 96% par l’hydrogène fossile … sans captation carbone. Sa production est un sujet complexe et, aujourd’hui, elle est émet énormément de CO2.
Nous allons quelles sont les méthodes de production d'hydrogène avant d’approfondir la réalité actuelle de sa production. Nous verrons :
A la fin de l’article je vous donnerai des liens vers les autres articles sur le sujet.
Mais avant tout cela, faisons un petit récapitulatif de la production d’hydrogène en pratique.
Données actuelles sur la production d’hydrogène
Tous les chiffres sont unanimes: l’hydrogène est essentiellement produit à partir d’énergies fossiles. Selon le rapport de l’IEA, « Future of Hydrogen » 76% de la production serait produite à partir de gaz naturel et 23% de la production viendrait du charbon. Seuls 4% viendraient de l’électrolyse. Second challenge: l’essentiel (88% ?) de cette production est dite « captive » ou « non-commerciale », c’est-à-dire qu’elle est intégrée dans des processus de production internes (ou quasiment, comme deux usines voisines reliées par un pipeline) et qu’elle est un co-produit de plusieurs production (le coking et la raffinerie essentiellement). Ainsi, décarboner la production d’hydrogène va être très compliqué.
Actuellement, les principaux fournisseur d’H2 sur la marché sont Linde-Praxair, Air Liquide et Air Products. Si le prix de l’électrolyse est actuellement élevé (>5€/kg) comparé au prix du vaporéformage (1-1.5€/kg), il est possible que les deux se rejoignent, d’une part avec les économies d’échelle et la recherche (baisse du prix de l’électrolyse) et d’autre part avec le développement de la taxation carbone (hausse prix du vaporéformage).
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur les statistiques de la production d’hydrogène.
La production d’hydrogène fossile
Les principaux procédés de production d’hydrogène sont:
Cette production pourrait être viable si elle implémentait des dispositifs de captation carbone (Carbone Capture, Use and Storage, CCUS). Toutefois, il ne semble pas que la technologie soit mature.
Le vaporeformage d’hydrocarbures (méthane en principe)
Le vaporeformage permet de produire de l’hydrogène à partir d’hydrocarbures. On utilise surtout du méthane. On parle alors de SMR (Steam Methan Reforming).
Il y a deux réactions, d’abord celle de vaporéformage proprement dite (H2O + CH4 → CO + 3 H2), qui produit un mélange de monoxyde de carbone et de dihydrogène, aussi appelé gaz de synthèse ou « Syngas» , puis ce qu’on appelle la » Conversion catalytique » (CO + H2O → CO2 + H2). Ces procédés supposent de chauffer le gaz à une température extrêmement élevée (700-1100°C) et libèrent 10 fois plus de CO2 que cela ne produit d’hydrogène (en poids).
Pour aller plus loin, vous pouvez lire notre article sur la production d’hydrogène par vaporéformage de méthane.
La production d’hydrogène par gazéification
La gazéification de charbon est le deuxième principal procédé de production d’hydrogène actuellement. C’est une combinaison de plusieurs réactions se déroulant à des températures et des pressions élevées (500-1400°C ; >33 bars). (Garcia 2015)
Je suis en train de reprendre cette partie. Mes sources assimilaient gazéification du charbon et pyrogazéification, ce qui est contestable, tant sur le plan technique (la première tech est mature, la seconde doit encore passer à l’échelle) qu’écologique (la première est très polluante, la seconde est carbone-négative …).
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur la production d’hydrogène par gazéification
L’oxydation partielle (POX)
[En travaux]
Le problème de la captation carbone et de son stockage (CCUS)
L’hydrogène fossile produit, en principe, énormément de CO2. Néanmoins, certains estiment que la CCUS permettrait de résoudre cette difficulté et de le rendre viable, au moins à court ou moyen terme. Cet hydrogène est dit « bleu ». C’est la thèse défendue par William J. Nuttall et Adetokunboh T. Bakenne dans « Fossil Fuel Hydrogen, Technical, Economic and Environmental Potential ». La capture de 90% des émissions du vaporéformage ne représenterait qu’un cout de 80$/tCO2 capturée pour la production marchande et 90-115$/tCO2 pour la production intégrée (ammoniaque, urée, méthanol). (IEA 2019)
Néanmoins, j’entends beaucoup que cette technologie n’est pas encore au point. De plus, en aout 2021, le président de l’association défendant les intérêts de la filière hydrogène au Royaume Uni, UK Hydrogen & Fuel Cell Assocation, aurait quitté son poste à l’annonce de la stratégie du gouvernement britanique au motif l’hydrogène bleu serait « au mieux une distraction onéreuse, et au pire un verrou pour l’utilisation continue des combustibles fossiles qui nous garantit que nous échouerons à atteindre nos objectifs de décarbonation « . C’est donc un point de vigilance.
L’électrolyse de l’eau : l’hydrogène « vert »
Transformer de l’eau en carburant, génial non ? C’est ce que propose l’électrolyse de l’eau.
On va faire passer un courant électrique entre deux électrodes: une anode et une cathode. Au niveau de la première, l’électricité dégage de l’oxygène (4 OH– → O2 + 2H2O + 4 e–) et, au niveau de la seconde, se
Les estimations de prix varient. Selon Fossil Fuel Hydrogen, Technical, Economic and Environmental Potential, le prix de production de l’hydrogène par électrolyse utilisant l’énergie éolienne serait entre $2.85 et 7.3 par kg de H2, avec une médiane à 4.8$. Le CEA (2012) estime son prix à entre 5 et 30€/kg d’H2 selon la taille de l’exploitation. Il pourrait néanmoins diminuer à 3€/kg d’H2 avec des installations à grande échelle, avec une électricité à 40€/MWh.
Caroline Rozain (2013) reprend le chiffre de 3 € kg-1 H2 pour un prix de l’électricité de 40 € MWh-1.
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau.
La pyrogazéification ou thermolyse de biomasse
C’est un peu le graal de la production d’hydrogène : la pyrogazéification ou thermolyse de biomasse. L’idée est de chauffer progressivement de la biomasse pour qu’elle libère l’hydrogène (et divers composants) présent, de sorte qu’il ne reste qu’un résidu carboné (solide en principe, le biochar, ou liquide). Ainsi, non seulement vous utilisez une matière qui a absorbé du CO2 (on est dans la logique de neutralité carbone du biogaz), mais en plus une partie de ce carbone reste fixé après l’opération. Le procédé peut déjà être carbone-négatif, selon la quantité du résidu. Ainsi, Hynoca, l’un des procédés les plus avancés annonce capter l’équivalent de 12 kg de CO2 par kg d’hydrogène produit. On imagine que, lorsque la CCUS sera au point, on pourra faire encore mieux.
Second point fort, ce procédé permettrait de valoriser des biomasses qui ne le sont actuellement pas, comme certains résidus de scierie ou encore des déchets agricoles (ce qui permettrait par exemple de valoriser les nombreux déchets agricoles en Cote d’Ivoire, notamment ceux issus de la production de cacao).
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur la pyrogazéification ou thermolyse de biomasse.
Autres modes de production d’hydrogène
Il y a d’autres méthodes, qui m’ont néanmoins semblé mineures. Toutefois, il me semble intéressant de les évoquer :
Le « cracking » d’ammoniaque
C’est une réaction importante, car l’ammoniaque est envisagé pour servir au transport longue distance d’hydrogène.
La réaction est la suivante : 2NH3 => N2+3H2. Elle se produit « en général à hautes températures (>900°C) dans un processus appelé « cracking ». Elle est endotherme et demande 46.22kJ par mole (d’hydrogène ?) produite. (Zhong Zhang 2014, p.18)
Le « cracking » de méthane
La réaction est : CH4 = C + 2H2. La réaction est endotherme (74.8 kJ/mol). Son grand atout est qu’elle ne rejette pas de monoxyde de carbone, mais du carbone solide. Elle peut se faire à 500°C avec certains catalyseurs et 1000°C sans. (Zhong Zhang 2014, p.22) C’est une piste que le Réveilleur trouve très intéressante (source).
Les voies expérimentales
Le biohydrogène
Certains organismes produisent naturellement de l’hydrogène lors de la phytosynthèse. On obtient ainsi directement de l’hydrogène de l’énergie solaire. C’est notamment le cas de certaines algues vertes et cyanobactéries.
Cette méthode est encore expérimentale.
dégage l’hydrogène (2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH–).
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