Hydrogène : un éventail d'opportunités

12/10/2022

Alors que le monde tente de se soustraire à l'emprise des combustibles fossiles, les scientifiques recherchent rapidement des alternatives viables qui peuvent nous mener vers un avenir plus vert. L'un de ces carburants alternatifs est l'hydrogène. 

L'hydrogène est l'un des éléments constitutifs de la vie organique aux côtés du carbone, mais l'hydrogène élémentaire pur est difficile à trouver - il n'est présent dans l'atmosphère qu'à environ 0.6 partie par million. La fabrication d'hydrogène à l'échelle industrielle est donc nécessaire pour qu'elle soit une option pratique.

Alors, quelles sont les différentes sources et méthodes de production d'hydrogène ? Continuez à lire pour le découvrir.

Les couleurs de l'hydrogène

Une fois isolé, l'hydrogène est très prometteur comme source de carburant pour les moteurs à combustion, les piles à combustible et comme alternative au chauffage au gaz naturel.

L'hydrogène est prometteur comme source de carburant pour remplacer le gaz naturel ou le pétrole ; cependant, les solutions de transport et de stockage constituent un obstacle permanent.
L'hydrogène est prometteur comme source de carburant pour remplacer le gaz naturel ou le pétrole ; cependant, les solutions de transport et de stockage constituent un obstacle permanent.

Alors que l'hydrogène est un gaz incolore, la discussion autour de l'hydrogène diatomique a été codée par couleur pour distinguer facilement les différentes sources et processus de production. Ils ne sont pas formellement définis, mais ils constituent une nomenclature utile lorsqu'il s'agit de comprendre la durabilité dans l'industrie.

Gris

L'hydrogène gris est la méthode de production la plus courante à l'heure actuelle, représentant près de 50 % de l'hydrogène manufacturé total. Ce processus utilise du gaz naturel, à savoir du méthane, et le fait réagir avec de l'eau dans un processus appelé reformage du méthane à la vapeur. Cette réaction produit de l'hydrogène gazeux et du monoxyde de carbone, ce dernier étant toxique, de sorte qu'il est ensuite mis à réagir avec de l'eau pour produire de l'hydrogène et du dioxyde de carbone par la réaction de conversion eau-gaz.

Ce processus est très énergivore pour maintenir un environnement à haute température, et il produit également des quantités importantes de dioxyde de carbone (5 à 6 tonnes pour chaque tonne d'hydrogène gazeux produite).

Marron noir

L'hydrogène brun et noir fait référence à celui qui est extrait de la houille brune et noire. Le charbon est chauffé avec de la vapeur et de l'oxygène dans un processus appelé gazéification du charbon et s'oxyde partiellement pour produire du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, de l'eau et de l'hydrogène gazeux. Le monoxyde de carbone peut ensuite être mis à réagir pour réduire les sous-produits toxiques.

Bleu

Cette méthode de production d'hydrogène est exactement la même que le gris, le brun et le noir, se référant à tout hydrogène fabriqué à partir de matières premières de combustibles fossiles. Cependant, le dioxyde de carbone produit lors de la réaction est capturé pour éviter son rejet dans l'atmosphère et réduire l'impact sur les effets du changement climatique. Il peut être soit stocké profondément sous terre (dans l'espoir qu'il devienne à nouveau des combustibles fossiles), soit réutilisé pour d'autres processus industriels. 

Vert

L'hydrogène vert fait le plus souvent référence au processus de fabrication de l'hydrogène par séparation électrolytique de l'eau, où l'électricité provient d'une énergie strictement renouvelable. Ce processus utilise l'électricité pour décomposer l'eau en gaz hydrogène et oxygène, en utilisant des processus d'oxydation et de réduction. 

L'hydrogène vert peut également désigner plus largement toute forme renouvelable de production d'hydrogène, y compris la gazéification ou le reformage à la vapeur de la biomasse et des biocarburants, par opposition aux carburants fossiles.

L'hydrogène vert est l'étalon-or de la production de H2, utilisant des ressources entièrement renouvelables.
L'hydrogène vert est l'étalon-or de H2 production, utilisant des ressources entièrement renouvelables. 

À l'heure actuelle, seulement 4 % environ de l'hydrogène produit industriellement provient de l'électrolyse, avec un pourcentage encore plus faible produit à partir de sources d'électricité purement renouvelables. Cela est principalement dû au fait que la séparation de l'eau n'est pas un processus peu coûteux, mais à mesure qu'il devient plus courant, ce coût devrait devenir comparable à celui du gaz et du pétrole. 

Jaune 

L'hydrogène jaune est une forme moins spécifique d'hydrogène vert, en ce sens qu'il est utilisé pour décrire la séparation de l'eau par électrolyse en utilisant n'importe quelle source d'électricité. Il est parfois utilisé pour spécifier l'électrolyse à énergie solaire, mais peut également inclure d'autres sources d'énergie électrique telles que le vent, l'hydroélectricité ou la combustion de combustibles fossiles.

Violet

Également connu sous le nom d'hydrogène rose ou rouge, il s'agit à nouveau d'un processus hydrolytique pour créer de l'hydrogène à partir de la division de l'eau. Cependant, cela se réfère spécifiquement à l'électricité qui est produite via la fission nucléaire dans les centrales nucléaires. Bien qu'il n'émette pas de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, il existe d'autres impacts environnementaux associés aux déchets nucléaires. 

Turquoise

Comme l'hydrogène gris, cette méthode utilise le gaz naturel comme matière première. Cependant, plutôt que le reformage à la vapeur, le méthane est chauffé afin qu'il se décompose thermiquement en hydrogène gazeux et en carbone solide (par opposition au dioxyde de carbone). Ceci est respectueux de l'environnement en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre, mais la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer suffisamment le méthane pour qu'il se décompose (un peu plus de 1000 ° C) n'est pas négligeable.

Blanc

C'est l'une des couleurs les moins connues de l'hydrogène, faisant référence au rare hydrogène géologique naturel. Ceci est généralement extrait en tant que sous-produit du raffinage des combustibles fossiles.

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Sources:

Enquête rapide