« L’hydrogène bleu ne peut en aucun cas être considéré comme une énergie verte », tranche Robert W. Howarth de l’université de Cornell (New York)

Sortie jeudi 12 août, une étude américaine a fait grand bruit : l'hydrogène bleu (produit à partir de gaz naturel avec captage de CO2) serait presque aussi polluante que l'hydrogène gris (sans captage de CO2). Co-auteur de l'étude, le chercheur Robert W. Howarth de l’université de Cornell en détaille les résultats pour Industrie & Technologies. Et appelle à se détourner de ce mode de production d'hydrogène.

Partager
« L’hydrogène bleu ne peut en aucun cas être considéré comme une énergie verte », tranche Robert W. Howarth de l’université de Cornell (New York)

Le bleu n'est pas vert dans l'hydrogène. C’est ce qui ressort d’une récente étude américaine, publiée dans la revue scientifique Energy, Science and Engineering jeudi 12 août. Les émissions d’équivalent CO2 (CO2 éq) de l’hydrogène bleu (produit par vaporéformage de gaz naturel avec captage de CO2) ne seraient inférieures que de 9 à 12 % à celles de l’hydrogène gris, produit par vaporéformage de gaz naturel sans captage de CO2 associé. Pire encore, cet hydrogène émettrait 20 % d’équivalent CO2 de plus que la combustion directe de gaz naturel ou de charbon. Les émissions sont calculées par unité d'énergie produite par combustion de l'hydrogène (et des autres combustibles).

Ces résultats résonnent comme un coup de tonnerre alors que l’hydrogène bleu est considéré par l’industrie comme une étape indispensable pour transiter vers l’hydrogène vert (produit à partir d’énergie renouvelable).

Dans une interview exclusive pour Industrie & Technologies, le chercheur Robert W. Howarth de l’université de Cornell (New York), l’un des deux auteurs principaux, détaille cette étude et pointe le coupable : le méthane, un puissant gaz à effet de serre inhérent à l’exploitation de gaz naturel, dont le potentiel réchauffant est 86 fois plus important que le CO2 sur une période de 20 ans.

Industrie & Technologies : L’hydrogène bleu est, comme l'hydrogène gris, produit par un procédé de vaporéformage mais il a l'avantage de capter le CO2 émis lors du process. Alors comment se fait-il que l’hydrogène bleu émette seulement 9 à 12 % d’équivalent CO2 en moins que l’hydrogène gris ?

Robert W. Howarth : La raison principale en est que le CO2 n'est qu'une partie du problème du point de vue du réchauffement climatique. Le procédé de vaporéformage utilise du CH4 (le méthane du gaz naturel), à la fois comme matière première (qu'il transforme en CO2 et en H2) et comme combustible de chauffe. Or, pour chaque gramme de méthane entrant dans le process, il y a une petite quantité de méthane qui se perd émise dans l'atmosphère – tout au long de la chaîne d'approvisionnement (de la production à la distribution). Et comme le méthane est un gaz à effet de serre incroyablement puissant, ces fuites ont un fort impact, supérieur même à celui du CO2 généré lors du vaporéformage.

La capture du CO2 de l'hydrogène bleu – seulement partielle, d'ailleurs – ne réduit en rien l'usage du méthane et les fuites associées. Elle peut même accroître la consommation de méthane si on considère que l'électricité nécessaire à la capture du CO2 est produite par une centrale à gaz. C'est ce qui explique que le gain global pour le climat de l'hydrogène bleu soit très réduit par rapport à l'hydrogène gris. Et ce résultat encore plus marquant : l’impact sur le climat de l’hydrogène bleu est plus important que celui de la combustion directe de gaz naturel (de l’ordre de 20 %).

Alors que plusieurs pays envisagent de passer par l’hydrogène bleu pour le déploiement de la filière, vous dites être les premiers à publier un travail scientifique (avec comité de lecture) sur l’impact environnemental de l’hydrogène bleu. Comment est-ce possible ?

Il y a deux ans, l’Etat de New York a promulgué une loi dans l’optique d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. J’ai fait partie d’une Commission d’une vingtaine de personnes, chargée d’élaborer les détails du plan d’action climatique. C’est là que j’ai entendu pour la première fois parler de l’hydrogène bleu par les représentants des industries du gaz naturel.

Il s’agit en fait d’un concept plutôt récent, mais intensément promu depuis 2017 par « Le Conseil de l’Hydrogène ». Cette organisation, fondée par le pétrolier britannique Shell, regroupe beaucoup de majors du gaz et du pétrole, parmi lesquels l’énergéticien français Total. Ils sont très actifs à Bruxelles et promeuvent notamment l’idée de chauffer nos logements avec de l’hydrogène dans le futur.

Qu’est-ce qui vous a mis la puce à l’oreille ?

Les représentants gaziers mettaient en avant l’hydrogène bleu afin que l’Etat de New York atteigne ses objectifs climatiques, arguant qu’il s’agissait d’un type d’hydrogène très, très bas carbone grâce à la capture et la séquestration de CO2. Or, en tant que scientifique, je travaille sur le gaz naturel depuis 20 ans… Je doutais du fait qu'en exploitant du gaz naturel, qui émet du méthane, ce type de procédé puisse avoir un faible impact environnemental.

Comme il n’existait pas de documentation scientifique sur le sujet, j’ai proposé à Mark Z. Jacobson de se joindre à mes recherches, en tant qu’ingénieur spécialisé sur la capture du carbone à l’université de Stanford. Nous travaillons d’arrache-pied sur la question depuis janvier dernier.

Il existe plusieurs types d’hydrogène issus de sources d’énergie fossile. Pourquoi vous êtes-vous concentré sur celui produit à partir de gaz naturel ?

Aujourd’hui, la grande majorité de l’hydrogène est produite à partir d’énergie fossile (96%), en particulier à partir de vaporéformage du méthane présent dans le gaz naturel (hydrogène gris) et de gazéification du charbon (hydrogène noir). Nous avons évalué les émissions d’équivalent CO2 de l’hydrogène bleu produit à partir de gaz naturel, car c’est le procédé de production qui domine en Europe et en Amérique du Nord. Mais en Chine, c’est plutôt l’hydrogène issu du charbon qui prévaut.

Que prend en compte votre analyse et quelles sont les principales hypothèses sur lesquelles vous vous êtes appuyés ?

Nous avons d'abord considéré la réaction elle-même de transformation du CH4 en H2 et CO2, ainsi que la génération des hautes température et pression nécessaires au vaporéformage. Comme cette dernière est principalement générée par la combustion de gaz naturel dans le cas de l'hydrogène gris, nous supposons que ce sera également le cas pour l’hydrogène bleu en Europe et en Amérique du Nord.

Nous avons ensuite pris en compte la capture du CO2 émis lors du process, ainsi que la génération d'électricité nécessaire à cette capture du CO2, en faisant l'hypothèse que l'électricité était produite par une centrale à gaz.

Enfin, nous avons déterminé pour tous ces éléments les quantités de CO2 émis (et capturé) et de méthane consommé, pour y intégré ensuite les émissions liées à l'extraction, le traitement, le transport et le stockage du méthane. Il y a d'une part les émissions de CO2, estimées à 7,5% des émissions directes de CO2 issues de la combustion du méthane, et d'autre part les fuites de méthane émises lors de l'extraction (2,6%) et du stockage-transport (0,8%).

Comparaison des émissions CO2 équivalent (en grammes) par unité d’énergie (en mégajoules) associées à la production d’hydrogène gris et d’hydrogène bleu – avec captage du CO2 issu de l’évacuation des gaz ou sans ce captage –, ainsi qu’à la combustion de gaz naturel, de gazole et de charbon. La production d’hydrogène bleu génère 135 ou 139 g de CO2eq/MG, à savoir 9 à 12% plus que l’hydrogène gris (153 g de CO2eq/MG).

N’est-il pas possible de minimiser les émissions de méthane, voire de les éradiquer ?

Avec les procédés industriels actuellement en œuvre, il est impossible de supprimer les émissions de méthane. Certaines sont dues à des fuites accidentelles, car il est très difficile de transporter puis stocker un gaz sans aucune perte. L’autre partie du méthane est relâchée délibérément dans l’atmosphère, lors de la ventilation des pipelines.

Nous avons toutefois joué sur les paramètres, et même en estimant que le taux d’émission de méthane associé à la production d’hydrogène bleu n’est que de 1,5 %, cela ne change en rien nos conclusions.

Vous avez noté l’existence de deux installations d’hydrogène bleu à l’échelle commerciale : la première est opérée par Shell, en Alberta (Canada), la seconde par Air Products au Texas (Etats-Unis). Les technologies de capture et de séquestration du CO2 sont encore en cours de développement, peut-être leur rendement peut-il encore sensiblement s’améliorer ?

Là encore, si notre hypothèse de base consiste à dire que 85 % du CO2 est capturé pendant le procédé vaporéformage et 65% lors de l’évacuation des gaz, nous avons exploré différentes estimations. Le meilleur taux recensé atteindrait les 90% de rendement. En plus de douter de ces chiffres, nous sommes partis d’un présupposé très optimiste : que le dioxyde de carbone puisse être stocké définitivement, sans aucune fuite. Cela n’a jamais été démontré.

Et encore une fois, la capture de carbone ne change rien sur les émissions de méthane, un gaz à effet de serre très puissant.

En un sens, les émissions de CO2 équivalent que vous avez calculées sont probablement sous-évaluées…

Oui, nous pouvons le formuler de cette façon. L’hydrogène bleu et a fortiori le gaz naturel ne peut, d’aucune manière, être considéré comme une énergie verte, il n'apporte aucun bénéfice en termes de décarbonation. Pire, il ne fait que reporter d’autres actions nécessaires et véritablement capables de décarboner l'économie mondiale de l'énergie. Le stade de réchauffement climatique que nous avons atteint est tel qu’il faut désormais cesser de brûler des énergies fossiles.

Avez-vous reçu beaucoup de réactions après la publication de votre papier ?

Sur le réseau social Twitter, des personnes ont mis en doute notre démarche, affirmant que nous n’avons pas testé nos hypothèses… ce qui est évidemment faux. Mais j’ai surtout reçu des messages positifs, où les gens me remercient d’avoir effectué ce travail. Certaines personnes sont inquiètes, notamment au Royaume-Uni : le plan énergétique britannique vient de sortir et le gouvernement mise beaucoup sur l’hydrogène bleu.

SUR LE MÊME SUJET

Sujets associés

NEWSLETTER La Quotidienne

Nos journalistes sélectionnent pour vous les articles essentiels de votre secteur.

Votre demande d’inscription a bien été prise en compte.

Votre email est traité par notre titre de presse qui selon le titre appartient, à une des sociétés suivantes...

Votre email est traité par notre titre de presse qui selon le titre appartient, à une des sociétés suivantes du : Groupe Moniteur Nanterre B 403 080 823, IPD Nanterre 490 727 633, Groupe Industrie Service Info (GISI) Nanterre 442 233 417. Cette société ou toutes sociétés du Groupe Infopro Digital pourront l'utiliser afin de vous proposer pour leur compte ou celui de leurs clients, des produits et/ou services utiles à vos activités professionnelles. Pour exercer vos droits, vous y opposer ou pour en savoir plus : Charte des données personnelles.

LES ÉVÉNEMENTS L'USINE NOUVELLE

LES PODCASTS

Le rôle des jeux vidéo dans nos sociétés

Le rôle des jeux vidéo dans nos sociétés

Martin Buthaud est docteur en philosophie à l'Université de Rouen. Il fait partie des rares chercheurs français à se questionner sur le rôle du jeu vidéo dans nos...

Écouter cet épisode

Les coulisses d'un abattoir qui se robotise

Les coulisses d'un abattoir qui se robotise

Dans ce nouvel épisode de La Fabrique, Nathan Mann nous dévoile les coulisses de son reportage dans l'abattoir Labeyrie de Came, dans les Pyrénées-Atlantiques, qui robotise peu à peu...

Écouter cet épisode

La renaissance des montres Kelton

La renaissance des montres Kelton

Le designer Vincent Bergerat donne une nouvelle vie aux montres Kelton. Dans ce nouvel épisode du podcast Inspiration, il explique au micro de Christophe Bys comment il innove et recrée l'identité...

Écouter cet épisode

Connecter start-up et grands groupes

Connecter start-up et grands groupes

Dans ce nouveau numéro du podcast Inspiration, Thomas Ollivier, fondateur du Maif Start-up Club, répond aux questions de Christophe Bys. 

Écouter cet épisode

Tous les podcasts

LES SERVICES DE L'USINE NOUVELLE

Trouvez les entreprises industrielles qui recrutent des talents

BUREAU VERITAS

Auditeur QSE (F-H-X)

BUREAU VERITAS - 23/06/2022 - CDI - Aix en Provence

+ 550 offres d’emploi

Tout voir
Proposé par

Accédez à tous les appels d’offres et détectez vos opportunités d’affaires

78 - Versailles

Prestations de gardiennage télésurveillance, sûreté, sécurité incendie et filtrage des juridictions judiciaires du ressort

DATE DE REPONSE 10/07/2022

+ de 10.000 avis par jour

Tout voir
Proposé par

ARTICLES LES PLUS LUS