Une équipe australienne a développé un procédé pour réaliser l’électrolyse d’eau de mer sans traitement préalable, et avec des équipements standards.
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L’hydrogène vert, l’hydrogène bleu, l’hydrogène jaune et l’hydrogène gris
Dans un dossier dédié à l’hydrogène, le média français Reporterre donne des données et des informations très intéressantes sur ce qui est souvent présenté comme l’énergie verte du futur.
Et l’énergie est incontestablement l’un des enjeux majeurs du XXIème siècle, qu’il s’agisse de son utilisation, comme de sa production.
Reporterre donne un exemple très intéressant : Pour alimenter uniquement les trois millions de camions qui parcourent les routes d’Europe, il faudrait l’énergie produite par 156 réacteurs nucléaires, ou 10 000 km2 de panneaux solaires, soit la taille de la région Île-de-France.
C’est pourquoi l’hydrogène est l’un des autres axes majeurs qui intéressent les chercheurs et les scientifiques, mais aussi les industriels et les gouvernements.
L’hydrogène pur est un élément chimique très rare à l’état naturel. Une rareté qui impose une production industrielle pour en obtenir. Sauf que cette production peut-être très polluante en elle-même : d’après Reporterre « plus de 95 % de l’hydrogène produit dans le monde est issu du méthane, du pétrole ou du charbon, par des procédés très polluants, notamment en matière d’émissions de gaz à effet de serre ». Un hydrogène dit ‘Gris’ ou ‘Noir’.
Une autre méthode de production de l’hydrogène moins polluante existe, connue depuis plus d’un siècle : L’électrolyse de l’eau.
Avec un courant électrique, on décompose l’eau en oxygène (techniquement du dioxygène O2) et en hydrogène (du dihydrogène H2). Un principe simple qui s’appuie sur l’usage d’électrolyseurs, qui sont de « grands consommateurs de métaux ou de produits toxiques », et d’une grande quantité d’électricité, pour réaliser l’électrolyse.
Or, on parle d’hydrogène ‘Vert’ quand cette électricité est issue de sources d’énergie renouvelables, et ‘Jaune’ quand l’électricité provient de réacteurs nucléaires, qui sont très peu émetteurs de CO2. Pour être complet, il existe aussi un hydrogène ‘Bleu’ qui n’est pas produit par électrolyse, mais par vaporéformage :
« Le vaporéformage est un procédé de production de l’hydrogène basé sur la dissociation thermique de molécules carbonées (méthane, etc.) en présence de vapeur d’eau et de chaleur. »
D’un point de vue des coûts de production, on peut diamétralement opposer l’hydrogène Vert dont le coût est trois fois supérieur de l’hydrogène Gris des hydrocarbures.
Faire de l’hydrogène avec l’électrolyse d’eau salée
L’un des autres écueils moins médiatisé de la production d’hydrogène est l’utilisation d’eau douce nécessaire.
Une eau qui doit de plus être purifiée, et déminéralisée. Avec les volumes nécessaires à la production massive de ce type d’énergie, utiliser cette ressource dont on craint une raréfaction pose plusieurs problèmes, et notamment niveau éthique.
Sauf que l’électrolyse de l’eau de mer, si l’on maitrise le procédé, n’en est encore qu’à ses débuts, par rapport à l’électrolyse de l’eau douce. Ceci en raison des réactions secondaires des électrodes lors du processus, et de la corrosion qu’implique l’usage de l’eau salée.
Une équipe de scientifiques annonce toutefois avoir largement progressé dans cette direction. Une équipe australienne de chercheurs internationaux, dirigée par les professeurs Shizhang Qiao et Yao Zheng, à l’École de génie chimique, filiale de l’Université d’Adélaïde (en Australie).
Ce dernier pose d’ailleurs un constat sans appel :
« Il est toujours nécessaire de traiter et transformer l’eau impure vers un niveau de pureté suffisant pour les électrolyseurs conventionnels, y compris avec le dessalement et la déionisation. Ce qui augmente le coût d’exploitation et de maintenance des processus. »
Alors, le professeur Yao Zheng explique que leur méthode fournit une solution pour utiliser directement l’eau de mer sans systèmes de prétraitement :
« Nous avons utilisé l’eau de mer comme matière première sans avoir recours à des procédés de prétraitement tels que la désalinisation par osmose inverse, la purification ou l’alcalinisation. »
Le professeur Shizhang Qiao développe :
« Nous avons divisé l’eau de mer naturelle en oxygène et en hydrogène avec une efficacité de près de 100 %, pour produire de l’hydrogène vert par électrolyse, en utilisant un catalyseur non précieux (un usage d’oxyde de cobalt avec de l’oxyde de chrome à sa surface NDLR) et bon marché dans un électrolyseur commercial. »
Un résultat extrêmement impressionnant, et prometteur, qui permet d’envisager dans un avenir proche de produire d’ l’hydrogène vert avec de l’eau de mer, largement abondante.
Mais après cette expérimentation, les chercheurs doivent maintenant prouver que leur méthode est applicable à une plus grande échelle, pour envisager d’être basculée dans un usage de production industriel d’hydrogène.
Retrouvez la publication scientifique complète dans la revue Nature : https://www.nature.com/articles/s41560-023-01195-x
