Elément le plus abondant de l’univers, l’hydrogène – dihydrogène pour être exact – se présente à condition atmosphérique comme un gaz invisible et inodore. Son usage actuel se concentre principalement sur les secteurs de la chimie et de la pétrochimie pour lesquels l’hydrogène est valorisé pour ses propriétés chimiques.
L’hydrogène est ainsi utilisé comme réactif dans les procédés de raffinage des bruts en produits pétroliers (désulfurisation, hydrogénation), comme intermédiaire pour la production de méthanol ou d’ammoniac, ou comme gaz réducteur pour éviter l’oxydation de certains procédés industriels (ex. verre trempé). Le marché mondial est estimé à près de 60 millions de tonnes par an, dont 1 million de tonnes sur le marché français, principalement à partir de gaz naturel ou comme co-produit pétrolier.
Outre ses usages « matière », l’hydrogène connait un intérêt croissant comme vecteur énergétique. Comme l’électricité, l’hydrogène n’est pas une source d’énergie mais doit être produit à partir d’une ressource primaire : hydrocarbures comme majoritairement le cas dans ses marchés historiques, mais aussi bioénergie et eau.
Le procédé d’électrolyse de l’eau, alimenté par un courant électrique, permet en effet de séparer les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène. Encore peu répandue, cette voie permet concrètement de faire le lien entre le monde électrique, qui se décarbone rapidement, et celui des molécules qui assurent 80% de la demande énergétique mondiale avec le gaz, le pétrole ou le charbon. Comme intuité par Jules Verne dans l’Ile Mystérieuse, l’hydrogène présent dans l’eau peut devenir un vecteur énergétique clé, utilisé directement par combustion, dans une pile à combustible, ou indirectement, sous la forme de molécules recomposées comme le e-méthanol ou le kérosène de synthèse.
L’hydrogène est extrait du gaz naturel (CH4) sous l’action de la vapeur d’eau surchauffée. A la sortie du vaporéacteur, l’hydrogène est séparé du CO2 qui peut être capturé. Ce procédé fournit l’essentiel de l’hydrogène produit dans le monde.
L’électrolyse de l’eau consiste à décomposer la molécule d’eau (H2O) en dihydrogène (H2) et oxygène (O) grâce à un courant électrique. Procédé bien connu, son usage s’est restreint aux marchés de niche du fait de la concurrence du gaz naturel.
Comme pour le charbon, la biomasse peut-être gazéifiée, et produire, grâce à sa combustion à haute température, un mélange d’hydrogène et de CO, qui peut ensuite être purifiée.
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