Hydrogène vert et hydrogène naturel : les deux voies vers une économie propre et durable

L’hydrogène est de plus en plus considéré comme une alternative prometteuse pour répondre aux défis posés par le changement climatique et la transition énergétique. Deux types d’hydrogène émergent dans ce contexte : l’hydrogène vert et l’hydrogène naturel. Dans cet article, nous explorerons les deux voies de production d’hydrogène et discuterons leurs avantages et leur potentiel pour façonner une économie propre et durable.

HYDROGÈNE VERT : PRODUCTION ET AVANTAGES
L’hydrogène vert est produit à partir de sources d’énergie renouvelable telles que l’énergie solaire, éolienne, hydraulique, ou encore la biomasse. Ces sources d’énergie sont considérées comme « vertes » car elles ne produisent pas ou peu d’émissions de gaz à effet de serre lors de leur utilisation. La production d’hydrogène vert se fait principalement par un procédé appelé électrolyse de l’eau.

L’électrolyse de l’eau consiste à utiliser de l’électricité pour séparer les molécules d’eau (H2O) en hydrogène (H2) et en oxygène (O2). Ce processus nécessite des électrolyseurs qui utilisent de l’électricité provenant d’une source renouvelable pour alimenter les réactions chimiques. L’hydrogène produit par électrolyse est donc considéré comme vert car il ne génère pas d’émissions de CO2 pendant sa production.

La production d’hydrogène vert ne nécessite pas directement de ressources minières spécifiques. Cependant, certaines technologies utilisées dans la production d’énergie renouvelable, qui alimente la production d’hydrogène vert, peuvent nécessite l’extraction de certaines ressources minières. Ci-après quelques exemples de ressources minières souvent associées à la production d’énergie renouvelable utilisée dans la production d’hydrogène vert :
• Terres rares : Les aimants permanents utilisés dans les éoliennes et les moteurs des véhicules électriques peuvent contenir des terres rares, qui sont des éléments chimiques tels que le néodyme, le dysprosium et le praséodyme. Bien que le terme « terres rares » puisse donner l’impression qu’elles sont rares, elles sont en fait relativement abondantes dans la croûte terrestre. Cependant, leur extraction peut poser des défis environnementaux et sociaux voire géopolitiques.
• Lithium : Le lithium est un élément essentiel dans les batteries utilisées dans les véhicules électriques et le stockage d’énergie. Son extraction se fait généralement à partir de gisements de minéraux tels que le spodumène (LiAlSi₂O₆), la pétalite (LiAlSi₄O₁₀) ou le lépidolite (K(Li, Al)₃(Si, Al)₄O₁₀(F, OH)₂).
• Cuivre : Le cuivre est un métal largement utilisé dans les infrastructures d’énergie renouvelable, y compris les câbles électriques, les éoliennes et les panneaux solaires.
• Aluminium : L’aluminium est utilisé dans la construction de structures d’éoliennes et de panneaux solaires en raison de sa légèreté et de sa durabilité. Son extraction se fait à partir de minerais tels que la bauxite.

Les avantages de l’hydrogène vert sont nombreux. Tout d’abord, il offre une alternative propre aux combustibles fossiles dans divers secteurs, notamment le transport et l’industrie. L’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie, permet de réduire la dépendance aux carburants fossiles et de contribuer ainsi à la diminution des émissions de gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique. Un autre avantage de l’hydrogène vert est sa polyvalence. Il peut être utilisé comme carburant pour les véhicules à hydrogène, alimentant les piles à combustible pour produire de l’électricité sans émissions nocives. De plus, il peut être utilisé comme matière première dans l’industrie chimique pour la production des produits chimiques, des fertilisants et même des matériaux de construction.

HYDROGÈNE NATUREL : DÉFINITION ET SOURCES
L’hydrogène naturel se réfère à l’hydrogène présent naturellement dans l’environnement, généralement sous forme gazeuse. Il est produit par des processus géologiques naturels sur de longues périodes de temps. Contrairement à l’hydrogène vert, l’hydrogène naturel est extrait directement de gisements souterrains. L’hydrogène naturel a été longtemps considéré comme une curiosité minéralogique sans intérêt pour l’industrie. Les choses ont cependant changé. Les géologues ont découvert que l’hydrogène naturel pouvait être une source d’énergie abondante et peu coûteuse. Cette énergie est fournie par la terre, grâce à des réactions chimiques naturelles qui se produisent dans les couches géologiques profondes. Mais son potentiel n’a jamais été pleinement exploré jusqu’à présent.

L’hydrogène est présent dans l’univers, c’est même la molécule qui y est la plus commune. Dans l’atmosphère terrestre, il n’existe néanmoins qu’en très faible quantité (de l’ordre de 0,5 ppm). Sur Terre, on trouve essentiellement l’hydrogène sous forme combinée – à l’oxygène dans l’eau (H20), au carbone (CH4, C2H6, etc.) – mais aussi directement sous forme gazeuse.

Plusieurs phénomènes entraînent en effet une génération continue d’hydrogène dans la croûte terrestre. L’interaction eau/roche, la diagénèse, va libérer l’hydrogène de l’eau lors de phénomènes d’oxydation, phénomènes que l’on observe dans différents contextes géologiques. Dès qu’il y a, par exemple, du fer « ferreux » (Fe2+) en contact avec de l’eau (de mer ou de pluie), il s’oxyde en ferrique Fe3+ et libère de l’hydrogène. La même réaction peut aussi se faire avec d’autres métaux comme le magnésium ; elle est rapide et efficace à haute température – vers 300°C – mais aussi possible à des températures plus basses.

D’autres sources d’hydrogène naturel sont connues : la radioactivité naturelle de la croûte terrestre (radiolyse) peut notamment séparer hydrogène et oxygène de l’eau et libérer ces gaz.

Projet du village Bourakébougou, Mali
Ce gisement d’hydrogène naturel a été accidentellement découvert en 1987 à Bourakébougou au Mali lors d’un forage d’eau. Les habitants du village disaient y entendre depuis toujours une sorte de bourdonnement. Le puits avait alors été cimenté. Dès l’obtention du permis par Petroma Inc, la société a multiplié les travaux de recherche géologique, géophysique et sismique dans la zone. Les analyses faites dans différents laboratoires ont confirmé une composition de ce gaz à environ 98% d’hydrogène et 2 % de méthane.

Depuis 2012, la société a installé une unité pilote sur le site pour tenter une prouesse technologique : la transformation de cet hydrogène naturel en électricité. Les essais ont été concluants et Bourakébougou est aujourd’hui le premier lieu au monde où l’hydrogène naturel permet la production d’une électricité 100% écologique, sans aucune émission de CO2. La « centrale » expérimentale produit de l’énergie à partir d’une turbine électrique qui n’a que de la vapeur d’eau comme résidu de combustion. De surcroit, la « méthode Petroma » a un très faible coût de production. C’est le seul exemple au monde et la plus grande fierté des populations autochtones. Et pour cause, au village de Bourakébougou, à 50 kilomètres au nord-ouest de Bamako, son exploitation permet d’éclairer la place du village, les lieux de culte, ainsi que certaines habitations.

Autres exemples :
• Les États-Unis semblent eux aussi riches en hydrogène, avec notamment un gisement dans le Nebraska, au centre du pays : l’entreprise Natural Hydrogen Energy LLC a construit un puits d’hydrogène en 2019. Les quantités produites n’ont pas été communiquées, mais l’installation est en fonctionnement ;
• En Espagne, c’est l’entreprise Helios Aragón qui souhaite exploiter un immense réservoir localisé au pied des Pyrénées, dans le Nord-Est du pays. Pour le moment, les lois espagnoles freinent le projet car elles interdisent toute nouvelle production d’hydrocarbures, de charbon ou d’uranium. Bien que l’hydrogène ne soit pas un hydrocarbure, la loi du pays s’applique pour le moment à ce gaz.
• l’Australie dispose également de cette ressource sur son vaste territoire ;
• les Philippines pourraient aussi se lancer dans l’exploitation d’hydrogène blanc ;
• des sources d’hydrogène ont également été mises en évidence dans le sultanat d’Oman.

Ces quelques exemples concernent les lieux où des études scientifiques ont été réalisées ou des zones ayant été analysées par des industriels en vue d’une exploration. Il ne fait aucun doute qu’un nombre bien plus important de sources d’hydrogène naturel existe dans le monde. Elles n’ont tout simplement pas encore été identifiées.

CONCLUSION
L’hydrogène vert et l’hydrogène naturel représentent deux voies prometteuses pour la transition énergétique et la lutte contre le changement climatique. L’hydrogène vert, produit à partir de sources d’énergie renouvelable, offre une alternative propre aux combustibles fossiles et présente de nombreux avantages, tels que la réduction des émissions de gaz à effet de serre et sa polyvalence d’utilisation dans divers secteurs. D’un autre côté, l’hydrogène naturel, extrait directement de gisements souterrains, constitue une source d’énergie abondante et peu coûteuse, bien qu’il nécessite des recherches et des investissements supplémentaires pour en exploiter pleinement le potentiel.

L’hydrogène vert et l’hydrogène naturel sont complémentaires dans la transition vers une économie propre et durable. Il est essentiel de continuer à investir dans la recherche, le développement et les technologies liées à ces deux types d’hydrogène afin de maximiser leurs avantages environnementaux et socio-économiques. En tirant parti de l’hydrogène vert et de l’hydrogène naturel, nous pouvons construire un avenir énergétique plus durable, réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et contribuer à la lutte contre le changement climatique.

RÉFÉRENCES :
Hydrogène vert une alternative viable pour transformer le secteur énergétique.
Hydrogène naturel curiosité géologique ou source d’énergie majeure dans le futur.
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Par : Youssef DAAFI
CPG-AIPG, EurGeol-EFG, QP-MMSA, RM-SME & FWAIMM