L’énergie hydrogène offre une alternative sans carbone pour les secteurs les plus polluants comme le transport routier, le chauffage et l’industrie (cimenterie, aciérie, etc.). Plusieurs méthodes de production d’hydrogène existent, mais certaines restent émettrices de CO2. La gazéification de la biomasse permet de capturer et de stocker le carbone et de produire de l’hydrogène sans émission.
Atteindre le fameux « zéro émission » représente bien plus que la transition vers la production d’électricité renouvelable ou bas carbone. C’est toute l’économie qui doit être transformée. Cela inclut bien sûr les industries lourdes, comme les cimenteries et les aciéries, et les poids lourds qui transportent les marchandises, mais aussi le chauffage dans les maisons des particuliers.
Si l’hydrogène est un carburant sans émission de carbone, ses méthodes de production peuvent être très émettrices. Dans ce contexte, la biomasse, matière organique d’origine végétale ou animale, voire bactérienne ou encore fongique, avec ou sans la capture et le stockage du carbone (BECCS ou Bioenergy with carbon capture and storage), peut jouer un rôle majeur.
En janvier dernier, le gouvernement britannique a lancé un vaste programme d’innovation de cinq millions de livres sterling (près de six millions d’euros) pour l’hydrogène produit par BECCS. L’objectif est de développer des technologies pour la production d’hydrogène dans les secteurs les plus polluants, et de retirer le CO2 de l’atmosphère. Ce programme met en lumière la connexion entre la biomasse et l’hydrogène, et la manière dont ces deux atouts conjugués peuvent soutenir l’objectif « zéro émission » au Royaume-Uni.
Produire de l’hydrogène à grande échelle grâce à la biomasse
L’hydrogène est l’élément le plus léger et le plus abondant dans l’univers. Mais, sur Terre, on le trouve associé à l’oxygène, sous la forme H2O. Étroitement associé à d’autres éléments, l’hydrogène pur doit être fabriqué et non extrait comme le pétrole ou le gaz naturel.
Chaque année, près de 70 millions de tonnes d’hydrogène sont produites à travers le monde, la plupart du temps pour fabriquer de l’ammoniac et du méthanol, ou pour le raffinage du pétrole. Sur ces 70 millions de tonnes, 96 % sont fabriqués à partir d’énergies fossiles, en premier lieu le gaz naturel. Or, sans l’utilisation des technologies pour capturer et stocker le CO2, le carbone est relâché dans l’atmosphère, agissant ainsi comme gaz à effet de serre (GES).
L’autre méthode pour produire de l’hydrogène est l’électrolyse qui sépare les molécules d’hydrogène et d’oxygène. Cette méthode est bas carbone si elle utilise de l’électricité qui l’est également. Elle est zéro carbone si l’électricité provient de sources renouvelables, comme le solaire, l’éolien ou la biomasse.
La gazéification de la biomasse est un procédé par lequel la biomasse (matières organiques) est soumise à de très hautes températures, mais avec un minimum d’oxygène pour éviter la combustion complète.
Ce procédé casse la biomasse et la transforme en une mixture gazeuse connue sous le nom de « syngas » qui peut être utilisée comme une alternative au méthane (issu du gaz naturel) pour produire de la chaleur ou de l’électricité ou fabriquer des combustibles. Ce « syngas » peut être converti en hydrogène ou en dioxyde de carbone purs.
Avec la technologie BECCS, le procédé n’en est que plus « vert ». Imaginons que le BECCS débute avec de la biomasse issue des forêts. Le bois qui ne peut pas être transformé ou utilisé dans les fournitures et la construction est souvent considéré comme un simple déchet. Mais ce bois peut servir de biomasse et donc générer de l’énergie.
Lorsque la biomasse est utilisée avec le procédé de gazéification, le CO2 absorbé par les arbres tout au long de leur vie est relâché. Le procédé BECCS permet de capturer ce CO2 et de le transporter dans un endroit où il sera stocké de manière permanente.
Ce procédé permet d’éviter que le CO2 s’échappe dans l’atmosphère lors de la production d’hydrogène. Les technologies dites d’émissions négatives, comme le BECCS, sont considérées par de nombreux pays comme essentielles. C’est notamment le cas du Royaume-Uni qui investit dans ce secteur.
L’hydrogène dans une économie bas carbone
L’hydrogène jouera-t-il un grand rôle dans le futur ? En 2018, le Climate Change Committee (CCC) a publié un rapport (« Hydrogen in a low-carbon economy ») qui propose plusieurs estimations de production en 2050 allant de moins de 100 térawattheures (TWh) à plus de 700 TWh.
De même, le rapport estime qu’en 2050, la production d’hydrogène grâce à la technologie BECCS sera comprise entre 50 TWh et 300 TWh. Cet écart, très important, est dû à plusieurs facteurs, dont par exemple le niveau de perfectionnement de la technique de gazéification de la biomasse.
Les volumes dépendront aussi des engagements pris par les États dans le secteur de la BECCS et de la biomasse durable. Un autre rapport, « Biomass in a low-carbon economy », également publié par le CCC, propose un scénario faisant du Royaume-Uni un « hub » de la technologie BECCS. Si Londres investit massivement dans ce secteur, le pays deviendrait alors un leader mondial de la supply chain, des infrastructures et des capacités de stockage géologiques lié à la BECCS. Ce faisant, la biomasse et la technologie BECCS deviendraient le moteur d’une économie liée à l’hydrogène au Royaume-Uni.
