L'hydrogène, le plus simple et le plus léger des éléments chimiques, se révèle être une ressource polyvalente au cœur des enjeux contemporains. Utilisé comme combustible propre, ingrédient essentiel dans l'industrie chimique, et moteur de la décarbonation, celui-ci offre des solutions innovantes pour répondre aux défis énergétiques et environnementaux. Découvrez ses différentes formes, et plongez dans les initiatives développées par Veolia, qui s'engage à produire de l'hydrogène bas carbone à partir de sources renouvelables.
Qu’est-ce que l’hydrogène ?
L'hydrogène est un élément chimique qui est le plus simple et le plus léger de tous. Il est très abondant dans l'univers et se trouve souvent combiné avec d'autres éléments. À l'état pur, l'hydrogène se présente sous forme de gaz incolore et inodore.
L'hydrogène est également hautement inflammable lorsqu'il est exposé à une source d'inflammation en présence d'oxygène. Il est utilisé dans diverses applications, notamment comme combustible dans les cellules à combustible pour produire de l'électricité, dans l'industrie chimique pour la fabrication d'ammoniac et d'autres produits, et comme gaz de levage dans certains types de ballons.Il peut être retrouvé dans l’eau, dans le pétrole ou encore dans le gaz naturel.
Au coeur des enjeux de demain, l'hydrogène est un élément clé dans la transition vers des formes d'énergie plus propres et durables, et il a des applications importantes dans divers secteurs tels que l'énergie, l'industrie et le transport.
Les différentes couleurs de l’hydrogène :
La couleur de l'hydrogène, associée à son impact environnemental, dépend de la méthode de production. L'hydrogène "noir" ou "marron" est produit à partir de charbon, tandis que l'hydrogène "gris" provient du gaz naturel, avec une variante "bleue" si les émissions de CO2 sont stockées. L'hydrogène "jaune" est bas carbone, produit par électrolyse avec de l'électricité nucléaire, et "vert" s'il provient d'énergies solaire, éolienne ou hydroélectrique. La stratégie française pour l'hydrogène, annoncée en 2020, met l'accent sur la décarbonation de l'industrie, le développement des mobilités lourdes à l'hydrogène et le soutien à la recherche, avec l'objectif d'installer 6,5 GW d'électrolyseurs d'ici 2030 pour développer la production d'hydrogène bas carbone et renouvelable.
Hydrogène carboné, vert et bas carbone
L’hydrogène n’étant pas une énergie primaire comme le vent, le soleil ou encore le charbon, il est obligatoire de l’extraire en le séparant des éléments (eau, hydrocarbures, biomasse) auxquels il est associé. Les procédés de production d’hydrogène sont multiples et définissent son empreinte environnementale. Ainsi lorsqu’il est issu d’hydrocarbures fossiles, on utilise la technique de vaporeformage : le gaz naturel est exposé à de la vapeur d'eau très chaude, libérant ainsi le dihydrogène (H2) qu'il contient ainsi que le CO2. Le problème ? L’hydrogène ainsi produit est dit « carboné » car le CO2 alors émis n’est généralement ni capté, ni stocké. Cette utilisation est de fait associée à d'importantes émissions de gaz à effet de serre.
La technique de l’électrolyse de l’eau vient quant à elle, casser les molécules d’eau à l’aide d’un courant électrique et récupérer ainsi le dihydrogène. Fabriqué sans matière fossile, l’hydrogène ainsi produit n’est donc pas émissif et est de fait, « bas carbone » car produit par électrolyse de l'eau à partir de l'électricité issue du réseau électrique. L’hydrogène est dit « vert » ou « décarboné » si l’électricité utilisée est renouvelable comme l’énergie solaire, éolienne ou hydraulique.
Si l’électrolyse de l’eau est sans doute le processus le plus connu, il n’est pas le seul à offrir la production d’un hydrogène vert. Le biométhane, gaz vert et renouvelable obtenu par méthanisation et issu des gisements de biodéchets solides ou liquides comme les déchets ménagers ou les boues résiduelles des eaux usées, en est une autre source. Il s’agit alors grâce à la technique de reformage, de dissocier le biométhane en hydrogène et en CO2, ce dernier pouvant être capté avant sa diffusion dans l’atmosphère ou être biogénique et avoir de fait un bilan carbone parfaitement neutre.
Hydrogène et décarbonation : un enjeu national
Depuis 2018, la France a été parmi les premiers pays à considérer l’hydrogène vert et bas carbone comme un moyen efficace pour réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en restant compétitif. Le pays a ainsi fait le choix de soutenir la filière, y consacrant des moyens dans le cadre de son Programme d’investissement d’avenir (PIA). Et avec la stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné annoncée par le gouvernement en 2020 et le plan France 2030, la France investit 9 milliards d’euros en vue de créer une filière compétitive d’hydrogène renouvelable et bas carbone.
Il faut dire que l’ensemble des usages industriels représentent environ 780 000 tonnes d’hydrogène par an produites essentiellement via des ressources fossiles avec l’émission de 8,7 millions de tonnes de CO2 chaque année (source Ademe). Développer la production d’hydrogène vert et bas carbone permettra de réduire significativement l’impact environnemental de tous ces usages industriels.
Et ce n’est pas son seul atout car l’hydrogène s’avère être un parfait carburant pour la mobilité lourde comme le transport collectif (bus, trains, bateaux…) ou celui de marchandises (camions, fret…).
Production d’hydrogène vert : Veolia s’engage
De la production d’hydrogène à partir du biométhane ou via l’électrolyse sur ses sites d’incinération, utilisant alors l’excès d’électricité généré par la valorisation énergétique des déchets pour dissocier les molécules d’oxygène et d’hydrogène de l’eau, Veolia s’engage à développer ces nouvelles sources d’énergie bas carbone à l’échelle des territoires dans une logique d’économie circulaire et de préservation des ressources. Les gaz verts peuvent ainsi remplacer le carburant pour les véhicules lourds ou être utilisé dans les réseaux de chaleur et les chaufferies industrielles avec pour résultat : une industrie chimique et sidérurgique sur la voie de la décarbonation.
Veolia produit de l’hydrogène à partir de biogaz issu des boues d’épuration et l’utilise comme carburant. Mené en partenariat avec la Métropole Toulon Provence Méditerranée, ce projet offre des avantages évidents : la recharge en hydrogène s’avère aussi rapide qu’une recharge en essence ou en gasoil et le seul rejet dans l’atmosphère est de la vapeur d’eau, soit aucun gaz nocif !
Et ce n’est pas tout. Le projet entend également valoriser le CO2 ainsi produit par le biais de culture de microalgues. Celles-ci ont en effet la particularité de se nourrir de ce gaz pour se développer et peuvent, in fine, servir d’alimentation animale pour la pisciculture. Cette station d’épuration capable de transformer les déchets en hydrogène est une première mondiale actuellement en cours de duplication à Hong Kong, sous un format industriel.
Le Groupe apporte également toute son expertise aux acteurs de la filière, soutenant à la fois l’industrie de cet hydrogène vert produit à partir de ressources renouvelables et celle de l’hydrogène bleue produit à partir du gaz naturel en associant une capture et un stockage du carbone pour éviter son émission dans l’atmosphère. Enfin, la combinaison de technologies innovantes et de services de traitement permet de délivrer une eau de haute qualité afin d’améliorer l’efficacité de l’électrolyse de l’eau. .
Nous retrouvons toutes ces actions innovantes au sein de l’offre GreenPath Zero Carbon rassemblant pas moins de 100 solutions visant à accompagner nos clients dans leur trajectoire zéro carbone afin de réduire l’impact de leurs activités sur le climat. A travers une feuille de route de décarbonation réalisée sur mesure, les actions à mener - pour préserver et restaurer les ressources, optimiser l’efficacité énergétique, créer des boucles d’énergie verte ou optimiser le recyclage des matières sont déployées.
A l’heure de l’accroissement de la population, de la raréfaction des ressources et du changement climatique, l’énergie apparaît comme l’un des enjeux majeurs du monde de demain. Avec des besoins en constante augmentation, il devient impératif de faire autrement.