Dans l’univers, l’hydrogène est l’élément le plus léger que l’on puisse trouver. Il est également celui qui se trouve en plus grande quantité, composant les nuages moléculaires, les étoiles et même entrant en partie dans la composition de l’eau. L’hydrogène est un très puissant agent réducteur. Mais s’il est partout dans l’univers, sa signifie qu’il est rare d’en trouver à l’état pur, souvent associé à d’autres composants, comme l’oxygène ou le carbone. Son obtention demande donc de le produire puis de le stocker pour ensuite pouvoir l’utiliser. Nous allons d’avantage nous pencher sur la production d hydrogène par électrolyse de l eau
Quel est le rôle de l’hydrogène ?
L’hydrogène est utilisé dans l’industrie où il entre dans la fabrication de nombreux composants. Traitement thermique des métaux, raffinage du pétrole, fabrication du verre ou de l’ammoniac, il possède de multiples applications et entre dans de nombreux processus d’élaboration et de fabrication de produits. Si l’utilisation de l’hydrogène ne pollue pas, sa fabrication émet beaucoup de dioxyde de carbone et de monoxyde, CO² et CO, et il est crée par le biais de l’utilisation d’énergies fossiles. Utilisé dans les piles à combustible avec l’oxygène, l’hydrogène est l’un des combustibles du processus de fabrication.
LA solution énergétique du futur: l’hydrogène ?
Le monde scientifique aimerait pouvoir exploiter les atouts de l’hydrogène sans avoir à subir les impacts négatifs de son élaboration. La présence en grande quantité d’hydrogène sur la planète et sa « propre » exploitation permettraient de faire face aux fluctuations de la production d’énergie issue de l’éolien et du solaire. Plusieurs solutions sont à l’étude et des pays comme la l’Allemagne, la France et les États-Unis mobilisent d’importants moyens dans le développement de filières aptes à produire davantage d’hydrogène. Mais aussi dans les recherches et tout cela de façon plus écologique. La piste la plus raisonnable choisie par ces pays semble être la production d hydrogène par électrolyse de l eau.
Le principe de la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau
Le principe de la pile à combustible revient à assembler de l’oxygène et de l’hydrogène. Dans le but de générer de l’eau et de l’électricité, l’électrolyse fait le processus inverse. L’électricité passe dans l’eau pour séparer et casser les molécules d’hydrogène et les molécules d’oxygène contenues dans l’eau.
Production d’hydrogène par électrolyse de l’eau : jaune ou vert ?
L’utilisation d’électricité est nécessaire lors de la production d’hydrogène par électrolyse. On qualifie l’hydrogène selon l’origine de production de cette électricité, de « jaune » ou de « vert » :
- Si l’origine de l’électricité utilisée nucléaire, l’hydrogène obtenu est dit « jaune ».
- Si l’électricité utilisée a été issue d’énergies renouvelables, telles que l’éolien, le solaire, l’hydroélectricité ou le biogaz, l’hydrogène produit est dit « vert » ;
les inconvénients de la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau
L’inconvénient majeur de la production d’hydrogène par électrolyse est pour le moment son coût. La recherche est principalement concentrée sur l’utilisation de matériaux moins onéreux et tout aussi performants pour la conception d’électrolyseurs.
les avantages de la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau
L’hydrogène présente deux gros avantages :
- Il est considéré comme inépuisable car il existe en grande quantité sur notre planète ;
- Vu qu’ il ne produit pas de dioxyde de carbone, sa combustion est non polluante .
Une utilisation plus intense de l’hydrogène permettrait de réduire la pollution. Notamment dans les transports et l’industrie, en diminuant de façon massive les émissions de gaz à effet de serre.
La recherche s’intéresse aussi à la réutilisation du dioxyde de carbone produit par la calcination des hydrocarbures entrant dans la fabrication de l’hydrogène. On envisage pour le moment des solutions encore peu exploitées, comme :
- L’utilisation du CO² comme gaz inerte dans des procédés de conservation à très basse température, destinés à l’industrie agroalimentaire ou pharmaceutique.
- L’introduction de CO² dans des serres agricoles où celui-ci serait absorbé par les cultures ;
La production d’hydrogène aujourd’hui
Étant donné que l’électrolyse de l eau est un procédé très coûteux, la recherche s’oriente également vers d’autres pistes. Comme la production d’hydrogène à partir de biomasse ou d’hydrocarbures, et voir même l’exploitation de gisements sous-marins.
Production d’hydrogène à base d’hydrocarbures
Pour produire de l’hydrogène ce procédé est actuellement le plus utilisé. Le principe utilise de la chaleur, de la vapeur d’eau et un catalyseur dont l’action simultané casse les molécules d’hydrocarbures pour en libérer l’hydrogène. Cette méthode est malheureusement très polluante car celle-ci génère une importante production de gaz à effet de serre.
Production d’hydrogène à base de biomasse
L’utilisation de la biomasse pour la production d’hydrogène est une piste sérieusement envisagée. Par le biais de la vapeur d’eau, la biomasse peut être gazéifiée. Ainsi elle produit ce que l’on appelle un « gaz de synthèse ». Constitué essentiellement de monoxyde de carbone et de dihydrogène, ce gaz de synthèse doit être ensuite débarrassé des substances polluantes pour devenir de l’hydrogène pur. Il y’a aucune différence de pollution entre l’opération de gazéification et si la biomasse s’était dégradée naturellement.
Production d’hydrogène à base d’hydrogénases
En donnant une conclusion sur l’utilisation de la biomasse, la recherche se dirige vers les hydrogénases pour produire de l’hydrogène. Les hydrogénases regroupent une variété d’enzymes qui est capable de catalyser la conversion des protons en hydrogène. Les scientifiques cherchent à reproduire artificiellement ce processus afin d’amplifier la production d’hydrogène.
Exploitation de l’hydrogène des fonds marins
On connaît l’existence de gisements d’hydrogène le long des chaînes volcaniques sous-marines mais ceux-ci sont inexploitables car ils sont hors d’atteinte. La recherche se tourne donc vers la possibilité qu’il existe d’autres poches naturelles d’hydrogène qui pourraient être retrouvées emprisonnées dans certaines couches terrestres.
L’hydrogène qui est principalement utilisé dans l’industrie à l’heure actuelle, devrait dans le futur alimenter les piles à combustible, qui font elles-mêmes partie du fonctionnement des véhicules à hydrogène. L’hydrogène est perçu comme la source énergétique de demain. Cette ressource non polluante et inépuisable viendrait résoudre le problème de la pollution des gaz à effet de serre et aussi celui de l’épuisement des ressources fossiles. L’hydrogène a joue un rôle important dans le processus de transition énergétique.
