Pas que de l'hydrogène vert : il y a toute une palette de couleurs qui précise laquelle est la plus et la moins polluante

On parle souvent d'hydrogène vert, dont la production est issue d'énergies renouvelables. Mais il existe toute une « palette de couleurs » qui prétend donner des informations sur la façon dont l'hydrogène est produit, les sources d'énergie utilisées et sa neutralité climatique. Nous l'examinons.

Du vert au gris : les différentes "couleurs" de l'hydrogène

L'hydrogène est l'élément chimique le plus abondant dans la nature et une ressource cruciale pour la transition énergétique. Dans des conditions normales il est à l'état gazeux, il est insipide, incolore et inodore et il ne se retrouve pas librement dans l'environnement, mais est associé à d'autres éléments comme l'eau (H₂O) formant des composés organiques.

Comme il ne s'agit pas d'un combustible qui peut être prélevé directement dans la nature, pour être utilisé dans des applications énergétiques, il doit d'abord être libéré ou séparé du reste des éléments, il doit donc être «produit» ou fabriqué.

L'hydrogène peut être produit à partir de différentes matières premières, de différentes sources d'énergie et par différents procédés. Selon la matière première et la source d'énergie utilisée pour la produire, on peut parler de procédés 100% renouvelables, 100% fossiles ou hybrides dans un certain pourcentage. Nous le voyons dans le schéma suivant :

La couleur attribuée à l'hydrogène n'est rien de plus qu'un moyen simple de le classer en fonction de son origine et de la quantité de dioxyde de carbone libérée lors de sa génération.

En d'autres termes, il s'agit d'un moyen simple de savoir "à quel point votre production est propre", même si l'échelle de couleurs n'est pas encore complètement homogénéisée. Le plus courant est le suivant :

L'hydrogène gris, le plus courant

Actuellement, 70 à 75 millions de tonnes d'hydrogène, principalement gris (issu du méthane ou du charbon), sont produites chaque année dans le monde. Pour obtenir ce type d'hydrogène, on utilise du méthane CH₄ ou du gaz naturel selon la technique du « steam reforming ».

C'est un procédé bon marché, mais il consomme beaucoup d'énergie car il nécessite des pressions très élevées et des températures de 800 à 900 ºC et, en plus, il dégage de nombreux gaz à effet de serre (pour produire une tonne d'H₂ gris, 9 à 12 tonnes d'H₂ CO₂ sont émis).

L'hydrogène vert, le plus propre et le plus cher

L'hydrogène vert est un hydrogène qui est produit presque sans émission de gaz à effet de serre nocifs en utilisant de l'électricité provenant de sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire ou éolienne. C'est possible grâce à des électrolyseurs qui utilisent une réaction électrochimique pour diviser les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène.

C'est le procédé le plus cher, mais son prix devrait baisser avec la baisse des coûts des énergies renouvelables et des électrolyseurs. De plus, on investit de plus en plus dans son développement et les infrastructures nécessaires pour le produire abondamment.

Une autre variété d'hydrogène vert est celle produite à partir de biogaz à partir de déchets d'élevage, agricoles et/ou urbains.

Hydrogène bleu, issu du gaz naturel

L'hydrogène bleu est produit principalement à partir de gaz naturel par un processus similaire à celui de l'hydrogène gris, bien que contrairement à ce dernier, une partie ou la totalité des émissions de CO₂ émises sont stockées et réutilisées grâce à un système de capture du carbone.

Plus tard, ce carbone obtenu peut être utilisé à d'autres fins telles que la production de carburants synthétiques. Elle est considérée comme une méthode viable pour réduire les émissions à court et à moyen terme.

L'hydrogène noir et brun, le plus polluant

L'hydrogène brun est le plus opposé du vert, car il est obtenu à partir du processus de chauffage du charbon noir, du charbon ou du lignite à plus de 700 ºC. On obtient ainsi un gaz dont on extrait l'hydrogène. 

C'est la forme de production la plus ancienne et, en raison de ses émissions de CO₂, c'est la plus nocive pour l'environnement.

Hydrogène rose, turquoise, jaune ou blanc, le plus expérimental

L' hydrogène rose est généré par électrolyse alimentée par l'énergie nucléaire. Il peut aussi être appelé hydrogène violet ou hydrogène rouge.

Quant à l'hydrogène turquoise, il s'agit d'un moyen plus ou moins récent et expérimental d'obtenir de l'hydrogène, puisqu'il n'a pas encore été testé à grande échelle. Essentiellement, l'hydrogène turquoise est fabriqué par un processus appelé «pyrolyse du méthane», qui nécessite des températures d'environ 1 000 degrés Celsius.

Au lieu de générer un sous-produit CO₂ comme l'hydrogène gris, il produit un déchet solide de carbone qui ne contribue pas à l'effet de serre. À l'avenir, l'hydrogène turquoise pourrait être valorisé comme un hydrogène à faible émission, selon que le processus thermique est alimenté par des énergies renouvelables et que le carbone est stocké ou utilisé de manière permanente.

En revanche, lorsque l'électricité utilisée pour réaliser l'hydrolyse provient d'un mix de sources diverses – renouvelables ou non –, on parle d' hydrogène jaune.

Enfin, l'hydrogène blanc est un hydrogène géologique naturel que l'on trouve dans les gisements souterrains et qui est créé par fracturation (injection d'un fluide composé principalement d'eau, à haute pression, dans des formations rocheuses afin d'ouvrir des fissures pour que le gaz puisse s'échapper).

À l'heure actuelle, il n'existe aucune stratégie pour exploiter cette méthode de production d'hydrogène à l'heure actuelle

Les différentes manières de produire de l'hydrogène

Comme nous pouvons le voir, l'hydrogène peut être produit à partir de différentes matières premières, de différentes sources d'énergie et par différents procédés.

Ainsi, selon la matière première et la source d'énergie utilisée pour la produire, on peut parler de procédés 100% renouvelables, 100% fossiles ou hybrides dans un certain pourcentage.

Selon les derniers rapports de l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), afin d'atteindre les objectifs de réduction des émissions des accords de Paris, une expansion massive de la production d'hydrogène sera nécessaire dans les années à venir.

De plus, cela doit être durable, puisque d'ici 2050 la production d'hydrogène doit passer à 614 millions de tonnes . Selon l'IRENA, les deux tiers de cet hydrogène (409,3 millions de tonnes) seraient produits à partir d'énergies renouvelables et le tiers restant serait bleu, issu du gaz naturel avec captage et stockage du carbone.

Bien qu'au cours de la dernière décennie, il ait commencé à prendre de l'importance, la relation entre l'hydrogène et l'industrie est ancienne : ce gaz est utilisé comme carburant depuis le début du XIXe siècle pour les voitures, les dirigeables et même les engins spatiaux.

Et c'est qu'il s'agit d'une source d'énergie propre qui n'émet que de la vapeur d'eau et ne laisse aucun résidu dans l'air, contrairement au charbon et au pétrole .

Depuis 1975, sa demande mondiale en tant que carburant a augmenté de façon exponentielle, atteignant 110 millions de tonnes par an enregistrées en 2019, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE).

La décarbonation mondiale favorisera le développement de nouvelles formes de production d'hydrogène vert, sans doute l'un des carburants du futur et l'une des grandes alternatives à l'électrification (non seulement en termes de mobilité, mais aussi pour certains procédés industriels ou pour le transport lourd).