Des scientifiques du monde entier planchent sur la production rentable d’hydrogène à partir de la lumière du soleil et de l’eau

Fin septembre 2021, des scientifiques indiens annonçaient une expérimentation réussie pour produire de l’hydrogène vert de façon rentable. D’autres équipes dans le monde, y compris au Québec, planchent sur ce type d’approches. Mais la capacité de mise à l’échelle avec un processus rentable reste le Graal à atteindre. Si la rentabilité est au rendez-vous, cette annonce est donc significative. Car environ 60 % des réductions de production de Co2 dans le monde pourraient à l’avenir provenir des énergies renouvelables, de cet « hydrogène vert » et de l’électrification à base d’énergies renouvelables (source IRENA). Et au Canada, d’ici 2050, jusqu’à 30 % de l’énergie que nous consommons pourrait venir de l’hydrogène, selon un rapport gouvernemental fédéral de fin 2020.

Hydrogène vert et surtout rentable

Ce qui va surtout nous intéresser dans l’annonce de ces scientifiques indiens c’est donc que leur procédé permettrait de produire de larges quantités d’hydrogène vert, de façon rentable. La technique employée s’appelle photocatalyse (le fractionnement de l’eau à l’aide de catalyseurs et de la lumière du soleil, en anglais « photocatalytic water splitting »). Or les techniques employées jusqu’alors étaient soit peu efficaces soit trop onéreuses.

Reste donc désormais à construire les installations permettant une application à large échelle de cette expérimentation de production d’hydrogène vert. De quoi soutenir les objectifs de l’Inde qui vise l’indépendance énergétique d’ici 2047 et veut produire 450GW d’énergie renouvelables d’ici 2030.

Des expérimentations sur l’hydrogène vert aussi au Canada

D’autres pays planchent sur leur approche de la séparation de l’eau par UV pour produire de l’hydrogène. Comme cette équipe japonaise publiée dans Nature en mai 2020. Et une équipe québécoise, de l’Institut national de la recherche scientifique, à Varennes, qui a publié ses recherches en novembre 2020 (détails dans cet article de Radio-Canada de janvier 2021).

Plus largement, le Canada est en pointe dans les technologies « vertes », avec de nombreuses startups reconnues pour leurs technologies de décarbonisation-capture du carbone et production d’hydrogène vert. Détails dans notre article : « La Taxe carbone au Canada : une opportunité pour les startups ». De grands acteurs mondiaux comme Air Liquide sont aussi présents au Canada et au Québec avec des installations de production d’hydrogène vert qui peuvent utiliser notre hydroélectricité (Détails article Radio-Canada).

Hydrogène vert contre l’hydrogène brun ou gris

Pourquoi, depuis le début de cet article, parlons-nous d’hydrogène vert et pas juste d’hydrogène tout court ? Parce qu’il y a du bon et du mauvais hydrogène. Si cet élément « H2 » est abondant dans l’univers, au cœur de nos étoiles, il n’existe malheureusement pas à l’état pur dans la nature. Pour fabriquer l’hydrogène, il faut casser des molécules d’eau (H2O) ou de gaz naturel, comme du méthane (CH4). L’hydrogène le plus vert qu’on puisse produire est fabriqué à partir de l’électrolyse de l’eau. Un procédé qui nécessite que l’électricité aussi soit verte avec un impact carbone réduit, d’où le recours à une source d’énergie renouvelable (hydroélectricité ou panneaux solaires).

Mais d’autres méthodes produisent de l’hydrogène noir ou brun. Un nom qui évoque la couleur du charbon ou la biomasse utilisés dans un processus de gazéification qui est extrêmement polluant en CO2. L’hydrogène le plus produit actuellement dans le monde est l’hydrogène gris. Il est produit à partir de gaz naturel par un procédé de « vaporéformage » qui génère également du CO2. L’hydrogène ainsi produit est dit gris lorsque le CO2 n’est pas capté. Si un processus de captation et stockage du CO2 est employé on parlera alors d’hydrogène bleu.

Plus de détails dans ce captivant article « L’hydrogène et ses 50 nuances de gris, vert, bleu … », produit par Energy Cities, une association européenne de villes en transition énergétique.