L’hydrogène et ses 50 nuances de gris, vert, bleu …

Pas un débat sur l’avenir de l’énergie sans que l’hydrogène ne soit sur toutes les lèvres. Une énergie souvent associée à des couleurs dont la signification vous échappe peut-être. Pas de panique, nous avons préparé un petit glossaire pour vous y retrouver !

Blanc : l’hydrogène à l’état naturel

Petit rappel des bases : l’hydrogène (H) est l’élément le plus léger du tableau périodique. C’est également l’élément le plus abondant dans l’univers. Il peut être utilisé comme matière de base dans l’industrie, comme carburant ou comme vecteur énergétique. Sa combustion n’émet pas de CO2, ce qui en fait un excellent candidat pour décarboner notre économie.

A l’état naturel, il est essentiellement présent sous forme gazeuse (H2) et n’a pas de couleur. C’est pourquoi vous entendrez parler « d’hydrogène blanc » lorsqu’il est fait référence à l’hydrogène que l’on trouve (rarement) à l’état naturel dans des couches géologiques. A l’heure actuelle, il n’existe pas de stratégie viable pour exploiter ces gisements et divers procédés ont donc été développés pour en produire artificiellement. C’est là qu’interviennent les couleurs : chacune désigne la source d’énergie et/ou le procédé utilisé pour produire de l’hydrogène.

Brun/noir : la couleur parle d’elle-même

Le procédé le plus ancien pour produire de l’hydrogène consiste à transformer du charbon en gaz.  La gazéification permet en effet de convertir les matières carbonées, organiques ou fossiles, en monoxyde de carbone, hydrogène et dioxyde de carbone. Ce traitement thermochimique à températures élevées (plus de 700°C) se fait sans combustion en injectant une quantité contrôlée d’oxygène et/ou de la vapeur d’eau. Une réaction du gaz à l’eau convertit le mélange de monoxyde de carbone et de vapeur d’eau en un mélange de dioxyde de carbone et d’hydrogène.

Le gaz généré par gazéification du charbon est un gaz synthétique, appelé syngas. L’hydrogène est séparé des autres éléments à l’aide d’absorbeurs ou de membranes spéciales. L’hydrogène sera dit brun ou noir selon le type de charbon utilisé : brun pour le lignite et noir pour le charbon bitumineux.  La production d’hydrogène brun ou noir est un procédé extrêmement polluant puisque que le CO2 et le CO ne peuvent être réutilisés et sont relâchés dans l’atmosphère.

Hydrogène produit à partir de biomasse

La biomasse peut également être transformée en hydrogène par gazéification. Selon le type de biomasse utilisée et le recours ou non à diverses technologies pour capter et stocker le carbone, les émissions nettes de carbone peuvent être inférieures à celles générées par la production d’hydrogène brun ou gris.

Gris : le plus courant

La plupart de l’hydrogène produit actuellement est produit à partir de gaz naturel : le procédé de « vaporéformage » permet de séparer les molécules d’hydrogène des molécules de carbone auxquelles elles sont liées avec de la vapeur d’eau, mais ce procédé génère également du CO2. L’hydrogène ainsi produit est dit gris lorsque le CO2 n’est pas capté. La plupart de l’hydrogène produit actuellement est de l’hydrogène gris dont la production génère environ 9,3 kg de CO2 par kg d’hydrogène produit. On utilise également parfois le terme « gris » pour parler d’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles sans captage des gaz à effet de serre, la différence avec les variantes brun ou noir portant alors sur la moindre quantité d’émissions générées lors de sa production.

Bleu… si captage géologique

L’hydrogène est dit bleu lorsque les émissions générées par le procédé de vaporéformage sont captées et stockées dans le sol grâce à des techniques industrielles de captage et de stockage du CO2 (CSC) pour éviter qu’il ne soit relâché dans l’atmosphère. C’est pourquoi l’hydrogène bleu est souvent considéré comme une source d’énergie neutre en carbone même s’il serait plus exact de dire « bas carbone » car  10 à 20 % du CO2 produit ne peut être capté.

Turquoise : du carbone solide comme sous-produit

Un nouveau procédé d’extraction de l’hydrogène contenu dans le gaz naturel est actuellement en cours d’expérimentation. Le méthane du gaz naturel est séparé à haute température en hydrogène gazeux et en carbone solide grâce à un procédé appelé pyrolyse du méthane. L’hydrogène ainsi produit est dit « turquoise » ou bas-carbone.

Lorsque l’hydrogène est le résultat d’un procédé appelé électrolyse de l’eau – réaction électrochimique qui divise l’eau en hydrogène et en oxygène – il peut être de trois couleurs : rose, jaune ou vert. Dans ce cas la quantité d’émissions générées sur la totalité du cycle de vie dépendra du mode de production de l’électricité utilisée pour produire l’hydrogène.  

Il existe presque autant de types d’électrolyseur pour produire de l’hydrogène que de couleurs d’hydrogène. Davine Janssen, d’Euractiv.com, a dressé un panorama des différentes techniques utilisées en Chine et dans l’Union européenne.

Rose : électricité d’origine nucléaire

La couleur rose est parfois utilisée quand l’hydrogène est produit avec de l’ énergie nucléaire. 

Jaune : un mix de ce qui est disponible

La couleur jaune est parfois utilisée pour qualifier l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau avec de l’électricité d’origine solaire, mais également lorsque le courant électrique utilisé provient des diverses sources, renouvelables et fossiles, disponibles dans le mix électrique.

Vert : électricité provenant de sources renouvelables

Enfin, l’hydrogène peut également être vert – il est alors appelé « hydrogène propre » – lorsque l’électricité utilisée a été produite à partir de sources renouvelables. Mais cela ne représente qu’environ 1 % de la production totale d’hydrogène. La Commission européenne entend y remédier grâce à une stratégie de soutien à l’hydrogène qui vise à mettre en avant son potentiel dans le cadre d’une Europe neutre pour le climat et à en faire l’élément central du pacte vert pour l’Europe  (et de son budget sans précédent).

La plupart des grands noms et acteurs de l’énergie ont favorablement accueilli la stratégie européenne, même si celle-ci soulève des questions en matière de résilience, faisabilité économique, et plus important encore pour nos membres, concernant le rôle que pourrait avoir l’hydrogène dans les villes. Surveillez notre site internet de près, nous vous en dirons plus dans les prochaines semaines !