L’hydrogène : promesses et défis

La conférence d’aujourd’hui marquait le premier rendez-vous d’un cycle que nous souhaitons consacrer, cette saison, à l’Hydrogène, qui apparait de plus en plus comme une stratégie porteuse pour atteindre une économie décarbonnée.

[4:33] Avant un rappel historique sur les 5 siècles de découverte de l’Hydrogène, Aurore Richel, Directrice du laboratoire de Biomasse et Technologies Vertes et Professeure ordinaire à la Faculté de Gembloux Agro-Bio Tech, ULiège, a expliqué les propriétés de cette petite molécule très complexe.

[6:54] La molécule d’Hydrogène est un gaz répandu dans l’univers qui n’existe pas abondamment à l’état naturel. L’Hydrogène n’est pas une énergie en soi mais un vecteur énergétique, au même titre que l’électricité ou la chaleur. Pour pouvoir l’utiliser, il est donc nécessaire de le synthétiser de façon artificielle, au départ d’une matière première comme l’eau, la biomasse, le charbon.

La problématique réside dans le fait que les voies de production actuelles d’Hydrogène (étape de transformation pour le rendre liquide et rendre possible son stockage) sont hautement énergivores et impactantes, car émettrices de gaz à effet de serre.
En effet, sur les 115 millions de tonnes d’H₂ produites en 2018 (principalement destinées au secteur industriel - raffinage, transport, agro-alimentaire), 98% est issue de ressources fossiles, dont massivement le gaz naturel et le charbon. La production au départ de ressources naturelles, elle, ne représente que environ 2%.

[21:23] Aurore Richel a ensuite abordé les aspects liés à la production d’Hydrogène et expliqué que la couleur associée à l’Hydrogène dépend de sa méthode de production dans son ensemble. Ainsi, l’Hydrogène « gris » est produit au départ d’énergie fossile (le plus économique), l’Hydrogène « bleu », à partir du captage de gaz à effet de serre et, l’Hydrogène « vert », à partir uniquement de renouvelable, via un processus neutre en émission carbone (principalement par électrolyse de l'eau). Notons que cette terminologie est peu rencontrée dans la littérature scientifique ; l’Hydrogène, qu’il soit produit à partir de gaz naturel, de biomasse, d’eau et avec un apport en énergies fossiles ou renouvelables, reste en effet la seule et même molécule.

Les chercheurs privilégient la production d’Hydrogène « vert » et cherchent donc à améliorer constamment les processus d’électrolyse de l’eau (séparation de l’eau en oxygène et en hydrogène) et à trouver de nouvelles stratégies comme celle de la photocatalyse, par exemple.

[29:45] Après avoir évoqué les applications de l’Hydrogène, elle a abordé les orientations souhaitées de la recherche universitaire.
Ainsi, elle a partagé, sous forme de la chaine de valeur de l’Hydrogène simplifiée en 3 blocs ; production, distribution, applications, tous les secteurs de recherche dans lesquels les universités sont actives depuis 2010 jusqu’à nos jours.

Enfin, en ce qui concerne l’ULiège, elle a plus particulièrement pointé les recherches dans :

• L’usage de matériaux utiles pour l’électrolyse de l’eau ;
• La diversification des sources d’approvisionnement (biomasse, déchets organiques, effluents industriels notamment) ;
• La diversification de l’offre pour des applications innovantes.

Elle a conclu son intervention en rappelant l’importance de l’analyse du cycle de vie dans la production de l’Hydrogène.

[45:12] Roland Héquet, Vice-Président Stratégie et Origination Hydrogène chez John Cockerill a ensuite complété le point de vue académique d’Aurore Richel et ses explications sur le procédé de l’électrolyse, en partageant le point de vue industriel du groupe John Cockerill.
Leader de la transition énergétique, le groupe est numéro 1 mondial avec 20% de parts de marchés des électrolyseurs en 2020.

Actif dans les centrales solaires, les micro réseaux... le groupe et rentré dans l’hydrogène il y a 3-4 ans, convaincu qu’il s’agit du vecteur qui permettra d’améliorer les conséquences sur le changement climatique.

John Cockerill offre aujourd’hui des solutions fiables et efficaces pour la production d’Hydrogène vert pour rencontrer les besoins des acteurs majeurs des secteurs de l’industrie, de la mobilité et de l’énergie.

Il propose des électrolyseurs parmi les plus puissants du marché, capables de produire jusqu’à 1000 Nm³ par heure (5 MW de consommation d’énergie).

[49:58] Roland Héquet a expliqué que, actuellement, les 3 plus gros acteurs au niveau consommation sont les raffineries de pétrole, les usines productrices d’ammoniac (producteurs d’engrais), la sidérurgie. Cela représente, au niveau mondial, un marché gigantesque équivalent à 411 GW, juste pour remplacer l’Hydrogène gris.

[53:35] Roland Héquet a ensuite présenté quelques éléments de réflexion et pointé les défis pour être acteur de cette production massive d’Hydrogène vert, avec des giga installations. Il a notamment expliqué les 4 paramètres sur lesquels il est nécessaire de jouer :

• Les améliorations technologiques ;
• L’intégration de la chaine de valeur des électrolyseurs ;
• L’optimisation de la chaine d’approvisionnement ;
• Les aspects économiques.

Enfin, Roland Héquet a souligné l’importance de contribuer au développement de ces capacités d’électrolyse phénoménales, inexistantes à l’heure actuelle, mais nécessaires pour suivre l’évolution de la demande, demain.

Retrouvez ci-dessous le replay et les slides de la rencontre :