La clé du verdissement de l’industrie lourde
Une percée récente promet de rendre le processus de conversion de l’eau des océans en hydrogène vert plus efficace et plus rentable que jamais. Aujourd’hui, des investissements massifs – à la fois dans les électrolyseurs qui convertissent l’eau en hydrogène et dans les sources d’énergie renouvelables qui les alimentent – sont nécessaires de toute urgence.
SÉOUL – Pendant des décennies, les panneaux solaires et éoliens ont offert une indication visible que la transition vers une économie verte progressait. Mais si nous voulons réduire – et, à terme, éliminer – les émissions de dioxyde de carbone, nous devrons trouver un moyen « propre » non seulement de produire de l’électricité, mais aussi d’alimenter des industries lourdes difficiles à réduire, telles que l’acier, le ciment et la production d’engrais. L’énergie solaire et éolienne seule ne peut pas faire ce travail, mais l’hydrogène le peut.
La majeure partie de l’hydrogène produit aujourd’hui provient de combustibles fossiles. Mais il existe un meilleur moyen : l’énergie solaire et éolienne peut être utilisée pour alimenter un électrolyseur qui sépare l’hydrogène des molécules d’eau, produisant zéro émission « hydrogène vert.” Le seul déchet de ce processus est l’oxygène, qui peut être évacué en toute sécurité dans l’atmosphère. Lorsque l’hydrogène est utilisé, par exemple dans la production d’acier, de l’eau est à nouveau générée, fermant ainsi le cycle.
En d’autres termes, avec l’hydrogène vert, l’industrie lourde peut être alimentée par un grand cycle de l’eau. Alors, pourquoi le monde – en particulier ses secteurs industriels difficiles à réduire – ne l’a-t-il pas adopté ?
La technologie, telle qu’elle a été développée à l’origine, nécessite d’énormes quantités d’eau douce – une ressource qui, dans de nombreuses régions du monde, est rare. L’eau de mer n’a pas été considérée comme un substitut viable à l’eau douce, car le chlore gazeux et d’autres impuretés s’accumuleraient et corroderaient l’électrolyseur. Et bien que l’on puisse dessaler l’eau avant de diviser les molécules pour créer de l’hydrogène, ce processus est trop énergivore, inefficace et coûteux pour être une approche pratique – et encore moins économiquement attrayante – pour la production à grande échelle d’hydrogène vert.
Heureusement, des chercheurs en Chine semblent avoir trouvé une solution. En novembre dernier, Heping Xie et ses collaborateurs de l’Université de Shenzhen et de l’Institut des nouvelles énergies et des technologies à faible émission de carbone de l’Université du Sichuan signalé dans la revue Nature qu’ils avaient réalisé l’électrolyse électrochimique directe de l’eau salée. En d’autres termes, ils avaient converti l’eau de mer directement en hydrogène. Fondamentalement, leur méthode semble être « efficace, flexible en termes de taille et évolutive » et n’apporte pas une « augmentation notable » des coûts d’exploitation par rapport à la séparation de l’eau douce H2O.
Si les vastes ressources océaniques mondiales peuvent être exploitées directement pour produire de l’hydrogène, rien ne pourra freiner la transition verte. Après tout, alors qu’une grande partie de l’attention mondiale s’est portée sur la décarbonation du transport routier, les industries lourdes ont été contribuant 22% du CO mondial2 émissions, et ils sont considérés comme l’un des plus difficile secteurs à décarboner. Avec l’hydrogène vert alimentant ce secteur – y compris la production d’acier, de ciment et d’ammoniac (pour les engrais) – la « croissance verte » deviendra une réalité.
S’abonner à PS Numérique
Accédez à toutes les nouveautés PS commentaire, toute notre suite On Point de contenu exclusif aux abonnés – y compris les lectures plus longues, les interviews d’initiés, Big Picture / Big Question et Say More – et le plein PS archive.
Quelle quantité d’hydrogène faudrait-il pour réaliser cette vision ? L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estimations que 450 millions de tonnes seraient nécessaires d’ici 2050 si le monde veut atteindre zéro émission nette. Bien que ce chiffre soit éclipsé par 12 milliards de tonnes métriques (Gt) de pétrole, de gaz et de charbon que nous consommons actuellement chaque année, cela reste décourageant, car cela représente environ six fois plus que la quantité d’hydrogène produite aujourd’hui, sur dont 95% provient encore des combustibles fossiles.
De plus, comme l’un de nous (Mathews) le montre dans un livre récent, Une économie solaire-hydrogène : moteur de la révolution industrielle de l’hydrogène vert, l’estimation de l’AIE est beaucoup trop faible. L’hydrogène vert est important car il peut remplacer les combustibles fossiles dans pratiquement toutes les applications, y compris non seulement l’industrie lourde, mais aussi les transports et le chauffage domestique et industriel. En tenant compte de la densité énergétique de l’hydrogène – bien supérieure à celle du pétrole, du gaz ou du charbon – il faudrait 4 Gt d’hydrogène vert pour remplacer en équivalent énergétique les 12 milliards de tonnes d’équivalent pétrole que l’industrie des combustibles fossiles utilise pour produire de l’énergie pour toutes les applications chaque année.
Cette estimation est environ huit fois supérieure à l’objectif de l’AIE. Cela signifie que, si nous suivons la voie de l’AIE, d’ici 2050, le monde pourrait vivre d’un système énergétique composé d’une partie d’hydrogène et de sept parties de combustibles fossiles. Mais un huitième de vert n’est pas très vert.
Ne vous y trompez pas : l’hydrogène vert peut complètement remplacer les énergies fossiles. Mais de gros investissements seront nécessaires pour y parvenir. Afin de produire 4 Gt d’hydrogène vert par an d’ici 2050, nous devons déployer de toute urgence de vastes réseaux d’appareils solaires et éoliens, capables d’alimenter de vastes réseaux d’électrolyseurs qui convertissent de grandes quantités d’eau de mer en carburant zéro émission du futur.
