L’Hydrogène Blanc : une avancée prometteuse pour l'énergie propre

Qu’est-ce que l’hydrogène bleu ?

L'hydrogène bleu est produit de la même manière que l’hydrogène gris c’est-à-dire par un procédé thermochimique avec comme matières premières des sources fossiles : le gaz naturel. La différence dans le processus se trouve dans la fabrication, le CO2 émis sera capté pour être réutilisé ou stocké.  

Les modalités de stockage sont multiples (batteries, stockage massif en cavités salines). Selon l’usage, l’hydrogène offre une grande densité d'énergie mais une très faible densité volumique (1 kg d’hydrogène contient autant d’énergie qu’environ 3 kg de pétrole).

Cet hydrogène généré limite l’impact environnemental, en effet, le CO₂ émis peut être stocké en permanence, réduisant ainsi par cette méthode l'empreinte carbone.

L'hydrogène bleu joue un rôle fondamental dans la transition énergétique, offrant une alternative moins polluante par rapport à l'hydrogène gris, tout en utilisant des infrastructures existantes. Il est souvent considéré comme un pont entre l'hydrogène gris et l'hydrogène vert, plus durable mais aussi plus coûteux à produire.

Quelles sont les 8 couleurs de l’hydrogène ?

L’hydrogène se décline en plusieurs "couleurs", correspondant à ses différentes méthodes de production :

• Hydrogène vert : produit par électrolyse de l'eau avec de l'énergie renouvelable.
• Hydrogène gris : issu du vaporeformage du méthane, sans captage de CO₂.
• Hydrogène bleu : similaire à l'hydrogène gris, mais avec captage et stockage du CO₂.
• Hydrogène noir et brun : dérivés du charbon, très émetteurs de CO₂.
• Hydrogène rose et jaune : produit par électrolyse à partir d'énergie nucléaire ou solaire.
• Hydrogène turquoise : obtenu par pyrolyse du méthane, avec production de carbone solide.

Comment produire de l’hydrogène bleu ?

Processus de vaporeformage du méthane

Le vaporeformage du méthane est le procédé le plus économique pour la production d'hydrogène bleu. Son procédé se décompose en deux phases. D’abord, la désulfuration du gaz naturel, c’est-à-dire la réaction du méthane (CH₄) avec de la vapeur d'eau à haute température (entre 700°C et 1 000 C°) où les liaisons d'hydrogène (H₂), dans l'eau avec l'oxygène, dans le méthane avec le carbone, sont rompues. À la sortie du vaporéacteur, l’hydrogène pur est séparé du CO2 qui peut être capturé.

Pour minimiser l'impact climatique, le vaporeformage du méthane s'accompagne de la capture et de la séquestration du carbone pour empêcher son évaporation dans l'atmosphère.

Technologies de captage et stockage du carbone (CCS)

Le captage et stockage du carbone (CCS) est une technologie essentielle dans la production d'hydrogène bleu. Le CCS permet de capturer jusqu'à 90 % des émissions de CO₂ produites lors du vaporeformage du méthane. Le CO₂ capté est ensuite transporté et stocké dans des formations géologiques profondes, comme des réservoirs de pétrole ou de gaz épuisés.

Quels sont les enjeux environnementaux de l’hydrogène bleu ?

Impact climatique

L'un des principaux avantages de l'hydrogène bleu est sa capacité à réduire considérablement les émissions de CO₂ par rapport à l'hydrogène gris. Le captage du CO₂ limite l'impact sur le climat, bien que des préoccupations subsistent concernant les émissions fugitives de méthane, un gaz à effet de serre puissant.

Critiques environnementales

Quelques experts émettent certaines critiques quant à l’impact climatique de l’hydrogène bleu. 
L’approvisionnement de cette source énergétique en France est basé sur la récupération du gaz naturel, une ressource donc fossile et sa dépendante. Les analyses démontrent l’importance des émissions fugitives de méthane durant l'extraction et le transport du gaz (dues aux fuites et consommations d’énergies le long de la chaîne d’approvisionnement en gaz naturel). Ce qui engendre une baisse de production d’hydrogène et la réduction des bénéfices climatiques du captage de CO₂. Cependant, en comparaison avec l'utilisation directe de combustibles fossiles, l'hydrogène bleu reste une option efficace et durable.

Quels sont les aspects économiques de l’hydrogène bleu ?

Quels sont les coûts de production d’hydrogène bleu ?

La volonté de diminuer l'empreinte carbone par la production d'hydrogène est positive pour la planète, mais elle implique des coûts supplémentaires. Le coût de production de l'hydrogène bleu est inférieur à celui de l'hydrogène vert, principalement en raison de la moindre dépendance à l'électricité renouvelable coûteuse. 

Toutefois, en associant les coûts de combustion de ressources fossiles et les coûts d'empreinte carbone lors de la production d'hydrogène (liés aux fuites, aux pertes ou aux infrastructures), on constate que les frais d’abattement pour la seule phase de production se chiffrent autour de 125€ / tCO2e pour l'hydrogène bleu.

Ce chiffre est à ce jour plus élevé que celui de l'hydrogène gris en raison des investissements nécessaires pour le captage et le stockage du carbone.

Investissements et compétitivité

Des investissements importants dans les infrastructures de CCS sont nécessaires pour développer l'hydrogène bleu à grande échelle. À mesure que les coûts des technologies de CCS diminuent et que les politiques climatiques favorisent les solutions décarbonées, l'hydrogène bleu pourrait devenir plus compétitif sur le marché.

Quelles sont les applications de l’hydrogène bleu ?

Utilisation industrielle

L'hydrogène bleu trouve des applications dans divers secteurs, notamment l'industrie lourde, la production d'électricité et le transport. Il peut être utilisé comme matière première dans la production d'engrais, dans les raffineries de pétrole et comme combustible pour les centrales électriques à hydrogène.

Mobilité et transport

À ce jour, les volumes d’hydrogène utilisés dans le domaine du transport restent très à la marge. Seules quelques expérimentations sont en cours dans l’utilisation aérospatiale en carburant de fusées.
Pourtant l'hydrogène bleu pourrait être utilisé à grande échelle en alimentant, par exemple :

• les poids lourds ou les trains par combustion dans les moteurs thermiques via des piles à combustible pour. 
• Ou dans le cadre de production de carburants de synthèses, comme l’e-ammoniac, le e-méthanol, le e-GNL (Gaz Naturel Liquéfié) ou encore le e-kérosène.

Ces solutions pourraient contribuer significativement à réduire les émissions de Gaz à Effet de serre, dans un secteur difficile à électrifier.

Politiques publiques et stratégies énergétiques

Subventions et régulations

Les gouvernements de plusieurs pays soutiennent le développement de l'hydrogène bleu par le biais de subventions et de réglementations favorisant le captage de CO₂. Des aides, telles que par exemple le « Pacte vert », visent à accélérer la transition énergétique tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.

Ces politiques européennes tentent de rendre les transports durables. L’objectif de mobilité écologique toucherait les industriels et les citoyens directement, par des obligations règlementaires en matière de déploiement d’infrastructures de recharge électrique et de ravitaillement en hydrogène le long des routes européennes.

Contribution aux objectifs climatiques

En février 2024, la Commission européenne a présenté un rapport qui soumet de réduire de 90 % les émissions nettes de gaz à effet de serre d’ici 2040, conformément aux engagements de l’accord de Paris. L'hydrogène bleu est inclus dans les stratégies énergétiques de nombreux pays et permettrait l’atteinte de cet objectif. Ressource clé pour la neutralité climatique, l’hydrogène bleu est en effet, un levier efficace car sa capacité à combiner des réductions significatives d'émissions et une production économique en fait un élément clé de la transition énergétique. Sa production réduit par deux l’empreinte carbone par rapport à l’hydrogène issu de vaporeformage du méthane par exemple.

Défis technologiques et opportunités

Amélioration du CCS

L'amélioration des technologies de stockage du carbone (CCS) est une priorité pour maximiser les avantages environnementaux de l'hydrogène bleu. Des innovations sont en cours pour rendre ces technologies plus efficaces et économiques. Des évolutions sont possibles pour faire passer l’hydrogène bleu sous la barre d’émissions fixée par la taxonomie européenne (classification des activités économiques ayant un impact favorable sur l'environnement).

Stockage et transport

Le stockage et le transport de l'hydrogène posent également des défis techniques. Le développement de solutions de stockage à grande échelle et de réseaux de distribution est essentiel pour l'intégration de l'hydrogène dans le mix énergétique.

Dans l’optique d’une neutralité carbone d’ici 2050, l'hydrogène bleu se présente comme une solution intermédiaire efficace pour décarboner l'économie tout en utilisant les infrastructures existantes.
Bien que des défis subsistent, notamment en matière de fuites de méthane et de coûts de CCS, les avantages environnementaux et économiques de l'hydrogène bleu en font un acteur clé de la transition énergétique globale.