Quelques aspects techniques
 
 
 

L'avenir controversé de la filière hydrogène

Comment susciter la sylviculture et sécuriser les livraisons de bois


 
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De l'hydrogène ? Oui - pour hydrogéner les produits issus de la biomasse

Il convient de distinguer l'hydrogène matière première chimique et l'hydrogène vecteur d'énergie "sans carbone". 
Le scénario de division par trois en trente ans des émissions de gaz à effet de serre ne prend pas en compte l'utilisation du gaz hydrogène comme vecteur d'énergie.

L'hydrogène, produit industriel intermédiaire

Dans les processus industriels, l'hydrogène sera de plus en plus utilisé, par exemple dans les aciéries (pour la réduction directe, procédé qui supprimera le gaz carbonique actuellement émis), dans la chimie, la pétrochimie, la conversion de la biomasse en liquide ou encore pour liquéfier et fluidifier des pétroles de plus en plus lourds et pour obtenir un combustible ou un carburant liquide à partir du charbon. L'hydrogène sera aussi très utile pour  enrichir les gaz de sunthèse issus de la gazéfication de la biomasse de façon à utiliser tout le carbone organique sous forme d'hydrocarbure liquide ou de méthane. Il est donc intéressant de mettre au point des procédés de production d'hydrogène sans émission de gaz carbonique, que ce soit à partir d'eau et d'énergie nucléaire ou, si l'on peut séquestrer le gaz carbonique, à partir de charbon et d'eau.  Mais comme vecteur d'énergie "sans carbone", par exemple pour les véhicules, l'utilité de l'hydrogène ne nous apparaît pas avant - disons - soixante ou cent ans. Voici pourquoi.
 

Pour utiliser l'hydrogène dans les transports sans émissions de carbone fossile, le greffer sur du carbone organique

Transporter de l'hydrogène est une façon de transporter de l'énergie ; d'autre part, son utilisation par des piles à hydrogène embarquées sur des véhicules permet d'éviter, non seulement les émissions de gaz carbonique (si l'hydrogène est produit sans émission) mais encore toute pollution locale (oxydes d'azote ou autres). 

Que penser alors d'une distribution d'hydrogène sous forme de gaz hydrogène, par conduite, par bouteilles sous pression ou sous forme liquide ou de toute autre façon ? Techniquement tout cela est possible ; mais c'est extrêmement onéreux et les risques de fuite et d'explosion sont grands. Par ailleurs cela supposerait de créer tout une infrastructure complètement différente de celle qui existe aujourd'hui pour la distribution de carburants liquides ou gazeux.

Il existe une autre façon de transporter de l'hydrogène sans émettre de gaz carbonique d'origine fossile : enrichir en hydrogène les gaz de synthèse issu de la gazéification de la biomasse. En effet le rapport Hydrogène/Carbone dans la biomasse, quelle qu'elle soit, est inférieur à 2 alors que ce rapport est de 2 dans un hydrocarbure utilisé comme carburant et de 4 dans le gaz naturel c'est à dire le méthane. Cela veut dire que, sans apport d'hydrogène, il n'est pas possible d'utiliser tout le carbone organique sous forme d'hydrocarbure liquide ; cela veut dire aussi que si l'on apporte encore plus d'hydrogène, la quantité de méthane produite avec une certaine quantité de carbone organique a un pouvoir thermique encore supérieur à celui de l'hydrocarbure liquide produit à partir de la même quantité de carbone organique.

Avec 100 tonnes de matières organique "sèche", il est possible, sans apport d'hydrogène (mais avec apport de chaleur extérieure), de produire 30 tonnes de carburant liquide, soit 30 tep (tonnes d'équivalent pétrole) ; alors, on n'utilise pas tout le carbone organique sous forme d'hydrocarbure. Avec un apport d'hydrogène, on peut produire 45 tep sous forme de carburant liquide : non seulement on utilise alors le pouvoir thermique de l'hydrogène qu'on a ajouté mais encore on utilise complètement le carbone organique disponible. Si on augmente encore la quantité d'hydrogène, on pourra former du méthane ; cela  n'augmente pas la quantité de carbone organique utilisé mais chaque atome de carbone, avec les quatre atomes d'hydrogène qui l'entourent, transporte plus d'énergie que chaque atome de carbone avec deux atomes d'hydrogène.
 

Voilà donc une façon commode de transporter de l'hydrogène : sous forme de carburant liquide jusqu'aux moteurs de véhicules ou sous forme de méthane (c'est à dire de "gaz naturel"), dans moteurs ou comme source de chaleur, en greffant l'hydrogène sur du carbone organique. 
 

Contre la pollution en ville, la propulsion électrique des véhicules

L'hydrogène présente l'avantage de ne pas polluer, ce qui est particulièrement appréciable en ville.Cela ouvrira-t-il le marché des véhicules à hydrogène ? 

Il existe une autre méthode pour ne pas créer de pollution locale : la propulsion électrique. Avec le progrès des batteries, il est prévisible que se développeront des véhicules dont l'autonomie sur batterie pourrait être de 50 km, avec des batteries qui se rechargent rapidement. Il est difficile de prévoir le prix de revient de tels véhicules mais on sait déjà que leur coût est très largement inférieur au coût de production et  de distribution de l'hydrogène.
 
 

Conclusion

Avec une quantité de matière organique qui permettrait de parcourir 100 km en utilisant un biocarburant produit par gazéification et synthèse sans apport de chaleur ni d'hydrogène,  il serait possible de parcourir 200 km sans apport d'hydrogène mais avec un apport de chaleur extérieure, de parcourir 300 km en utilisant un biocarburant liquide produit avec apport d'hydrogène et 500 km (chiffre à valider) en utilisant du méthane produit à partir de cette même quantité de matière organique en apportant encore plus d'hydrogène. 

Si le prix à la consommation finale du carburant augmente, ce prix permettra d'abord de payer du biocarburant, d'abord sans addition d'hydrogène puis avec apport d'hydrogène pour mieux utiliser la biomasse,  puis des véhicules bi-énergie (carburant liquide) bien avant de pouvoir financer le coût d'une distibution de gaz hydrogène et la mise au point d'une nouvelle motorisation (piles à hydrogène).

Si le prix devait arriver à ce niveau, il n'est pas du tout sûr qu'ils trouvent une demande : plutôt que de payer ce prix,  les consommateurs pourraient préférer des modes de transport qui consommeront beaucoup moins de carburant ou qui seront propulsés à l'électricité : transports en commun et véhicules bi-énergie (alimentés et par de l'électricité et par du carburant).

Nous aurons donc besoin d'hydrogène  ; mais cet hydrogène ne sera pas transporté et distribué sous forme de gaz hydrogène .
 

Cela semble assez sûr en Amérique et en Europe, continents où les terres agricoles ou sylvicoles sont vastes. Mais je ne sais pas ce qu'il en est en Asie. Si les possibilités de culture de biomasse sont très limitées, il se peut que l'hydrogène ait sa place - sauf si son prix de revient a comme conséquence de diminuer la demande d'énegie pour le transport...
 

Inutile de dire qu'il nous paraitrait assez étrange de produire de l'hydrogène à partir de la biomasse ; assez étranger car au contraire, la biomasse devrait être enrichie en hydrogène ! - un hydrogène tiré de l'eau.

- voir ici la technique du biocarburant.
 
 

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