Hydrogène: énergie du futur décarboné?

L'hydrogène a un contenu énergétique de 39,4kWh/kg tandis que le charbon, selon sa forme, oscille dans la fourchette 7,8 - 8,7 kWh/kg, soit environ 5 fois moins par unité de masse. Il n'est ni polluant, ni toxique et sa combustion dans l'air ne génère que de l'eau. Densité

Qu'est-ce que l'hydrogène ?

Hydrogène veut dire "qui génère l'eau" ; Le mot a été proposé par le chimiste français Antoine Lavoisier dans la " Méthode de nomenclature chimique " de Guyton de Morveau, Lavoisier, Berthollet et de Fourcroy en 1783.

L'hydrogène est le premier élément du tableau de Mendeleiev avec une masse atomique de 1 Lien. Il comporte 1 proton et pas de neutron. L'oxygène c'est 16, le carbone 12, le fer 55, l'uranium 292. C'est le plus léger de tous les atomes : il n'est pas présent dans la nature sauf combiné à d'autres atomes dans de nombreux éléments chimiques dont l'eau sous la forme H2O combinant 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène LIEN et dans tous les composés organiques.

Le gaz hydrogène ou di-hydrogène se compose de 2 atomes d'hydrogène et d'une formule chimique H2. Non présent dans la nature, il s'obtient par fabrication à partir d'éléments chimiques qui le contiennent dont l'eau par électrolyse au laboratoire, mais principalement aujourd'hui par vapocraquage du gaz méthane de formule chimique CH4 : 95 % de l'hydrogène produit dans le monde aujourd'hui est produit par ce procédé industriel qui produit massivement du CO2 et contribue à l'effet de serre et au changement climatique. Communément on désigne indifféremment l'atome d'hydrogène ou la molécule dihydrogène H2 qui est un gaz à la température normale. H2 se liquéfie à -253° et se solidifie à -260° et 7 bars de pression.

L'hydrogène à 3 isotopes :¹ H le protium, ² H le deutérium (qui donne l'eau lourde) et ³ H le tritium (radioactif obtenu lors du refroidissement par l'eau des réacteurs nucléaires). IMAGE

La quasi totalité de l'hydrogène présent sur la planète est ¹ H le protium. Le ² H deutérium c'est 00156%.

Tout savoir sur l'hydrogène.

A quoi sert l'hydrogène aujourd'hui ?

L'hydrogène produit industriellement aujourd'hui par vapocraquage du méthane, est principalement utilisé pour la purification du pétrole (désulfuration) et pour la fabrication d'ammoniac NH4 et d'engrais complexes NPK contenant de l'azote, du phosphore et du potassium. IMAGE.

Mais son usage s'accroît progressivement dans de nombreux secteurs de l'économie, à mesure que les technologies évoluent, en particulier pour réduire les émissions de CO₂ et favoriser les énergies propres dans la lutte contre le réchauffement climatique.

Production d'énergie : Les piles à combustible utilisent l'hydrogène pour produire de l'électricité de manière propre, avec comme seul sous-produit de l'eau. Ces piles sont utilisées dans les véhicules électriques à hydrogène, les générateurs de secours et même pour alimenter des infrastructures plus importantes.
Transport : L'hydrogène est vu comme un carburant alternatif aux hydrocarbures pour les véhicules, particulièrement pour les poids lourds, les trains, les bus et même les avions. Les véhicules à hydrogène présentent des avantages comme une autonomie élevée et un temps de recharge rapide.
Stockage d'énergie renouvelable : L'hydrogène est utilisé pour stocker de l'énergie renouvelable (comme celle produite par le solaire et l'éolien). Il est produit via l'électrolyse de l'eau pendant les périodes de forte production d'électricité renouvelable et faible consommation; et il peut être stocké pour des périodes où la production est faible et la consommation élevée.
Industrie sidérurgique: De nouvelles techniques sont testées pour remplacer le charbon par l'hydrogène dans la production de l'acier, ce qui pourrait réduire considérablement les émissions de CO₂ de ce secteur.
Secteurs résidentiels et tertiaires : Il peut également être utilisé pour le chauffage dans certaines zones et bâtiments en remplacement du gaz naturel.

L'hydrogène est donc un vecteur énergétique prometteur pour une économie décarbonée. Mais il reste encore d'énormes défis techniques et économiques pour sa production et sa distribution à grande échelle, notamment par l'électrolyse de l'eau qui nécessite d'énormes quantités d'électricité.

Pour résumer, on distingue l'hydrogène noir et gris, produit à partir du charbon (noir) et du gaz naturel (gris) et l'hydrogène jaune et vert produit par le nucléaire et les énergies renouvelables par l'électrolyse de l'eau. Mais l'électrolyse de l'eau est très grande consommatrice d'électricité ce qui a conduit l'académie des sciences à mettre les acteurs économiques et l'état en garde contre l'illusion cette technologie pour sortir des énergies fossiles.

Aujourd'hui, 95 % de l'hydrogène produit dans le monde est produit par charbon et gaz. Cet hydrogène est produit par vaporéformage du méthane. Les molécules CH4 du gaz naturel sont cassées avec de la vapeur d'eau pour produire du dihydrogène. IMAGE. Ce procédé de production produit massivement du CO2: pour 1 tonne d'hydrogène, 9 tonnes de CO2.

Toutes les couleurs de la production de l'hydrogène selon leur impact en CO2 et sur le climat sont ici.

autre source d'énergie Energiestro

https://youtu.be/1jLNUu_g6aU

Mais tout ça c'est peut-être la situation passée. Car aujourd'hui on a découvert une source naturelle d'hydrogène, l'hydrogène naturel ou l'hydrogène "blanc", présent dans le sous-sol.

Il s'agit peut-être d'un cygne blanc de la même nature que la machine à vapeur découverte à la fin du 18è siècle, une invention qui a révolutionné le monde. Les prévisionnistes s'appuient toujours sur l'évolution du monde tel qu'il est et la plupart du temps ils se trompent comme le montre l'histoire économique et industrielle. Qui aurait prédit l'évolution du monde et la révolution industrielle lorsque les premières machines à vapeur apparaissaient comme des curiosités? Aujourd’hui, c’est peut-être le cas de l’hydrogène blanc. Rappelons nous Jules Verne " je crois que l’eau sera un jour employée comme combustible".

Alors c'est quoi l'hydrogène blanc ?

L'hydrogène blanc c'est l'hydrogène qui se trouve naturellement présent dans la croûte terrestre. Contrairement aux autres types d'hydrogène (vert, gris, bleu, etc.) qui sont classés en fonction de leur méthode de production et de leur empreinte carbone, l'hydrogène blanc est une ressource naturelle non transformée, souvent trouvée sous forme gazeuse dans les sous-sols ou piégée dans certaines formations géologiques, notaament es formations ferrifères rubanées.

Comme pour toutes les inventions de l'humanité, des difficultés doivent être surmontées: c'est de capter ce gaz, de le stocker, de le transporter et de le distribuer aux usagers. Car il ne s'agit pas d'un gisement d'où l'on extrait une ressource mais plutôt d'une continue qui se déroule sur de grandes surfaces.

Points clés sur l'hydrogène blanc :

Origine naturelle : Il se forme naturellement dans le sol, par des réactions géochimiques qui produisent de l'hydrogène en profondeur. Ces réactions peuvent être des réactions d'oxydoréduction, principalement avec des minéraux de fer, comme ceci :

2 _Fe3O4 + _H2O_-> 3Fe2O3 +H2

ou la décomposition de substances organiques sous haute pression et température.

Pour comprendre pleinement le potentiel de l’hydrogène blanc, plusieurs aspects doivent être approfondis. Voici des éléments clés qui pourraient déterminer son rôle futur dans la transition énergétique et l'abandon des combustibles fossiles charbon pétrole et gaz.

1 : Exploration géologique et cartographie des ressources :

Pour envisager une exploitation à grande échelle, il est crucial de cartographier précisément les poches où se forme de l'hydrogène blanc et de comprendre les conditions géologiques favorables à sa formation. Cette phase d'exploration est en cours dans plusieurs régions du monde où de l'hydrogène naturel ont été découverts, comme au Mali (à Bourakébougou), en Russie, dans certaines zones d'Amérique du Nord, au Canada, en Australie et en France.
L'Agence internationale de l'énergie (AIE) et d'autres organisations soutiennent actuellement des projets de recherche pour évaluer le potentiel mondial de cette ressource naturelle et mieux comprendre comment elle pourrait transformer nos usages d'énergie.

2 : Techniques d'extraction :

Les recherches se concentrent sur le captage, puis la logistique, le transport, le stockage et la distribution... tous ces éléments sont inconnus aujourd'hui.
Réglementation et acceptabilité sociale

3 : Impact environnemental et coûts:

En raison de son origine naturelle, l'hydrogène blanc offre des avantages environnementaux uniques. Son extraction, sans processus de transformation industrielle, n'émet presque pas de CO2. Il s'agit donc d'une ressource potentielle très attractive dans la transition énergétique, plus « propre » même que l'hydrogène vert produit par électrolyse de l'eau et avec un coût substantiellement plus faible.

4 : Potentiel de déploiement mondial:

Si l'on parvient à surmonter ces défis, l'hydrogène blanc pourrait transformer le secteur énergétique, en fournissant une source d'énergie propre et avec une empreinte carbone quasi nulle. En combinaison avec les autres types d'hydrogène (notamment vert et bleu), l'hydrogène blanc pourrait diversifier les sources d'approvisionnement et contribuer à stabiliser le marché de l'hydrogène.

Bien que l'hydrogène blanc en soit encore au stade de la découverte et de l'exploration, il suscite un grand intérêt pour la décarbonation de l'industrie et des transports. Si son exploitation s'avère économiquement viable, elle pourrait devenir un élément clé de la transition énergétique globale, en particulier dans les régions du monde où cette transition est importante pour le changement climatique.

Plus important encore : le processus de formation de l'hydrogène blanc par oxyréduction d'oxydes de fer, est un processus continu ; il ne s'agirait donc pas de réserve et de gisements miniers, mais de flux.

Voir sur ce point la référence 1 et la référence 6.

https://youtu.be/NcnVlQ8BWHo

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