Combustible hydrogène - Production

Abstract

Au XIX e siecle, l’avenement de la machine a vapeur a permis un remarquable developpement des transports et de l’industrie. Cette vapeur capable de fournir directement de l’energie mecanique mais qui n’existe pas comme telle dans la nature – il faut la produire en chauffant de l’eau – etait en quelque sorte le premier vecteur energetique. Puis, a la fin de ce meme siecle, tout s’est encore accelere lorsque sont apparus le moteur a explosion et l’electricite. Le premier permettait d’obtenir de l’energie mecanique a partir des carburants liquides issus du petrole present dans la nature. La seconde, due aux proprietes des constituants de la matiere, etait un nouveau vecteur energetique aux possibilites quasi infinies et dont nous connaissons de nos jours, par l’electronique et ses applications, les prolongements les plus evolues et les plus prometteurs. C’est ainsi qu’au XX e siecle, il ne fut pas d’activite humaine qui n’ait pas ete bouleversee par les retombees de ces deux revolutions techniques. Le monde est alors entre dans « l’ere industrielle » assortie de la « civilisation de l’automobile », l’une et l’autre a l’origine de profondes transformations economiques et sociales. Mais pour alimenter l’extraordinaire developpement qui s’en est suivi, il a fallu – et il faut toujours – de plus en plus d’energie, c’est pourquoi les ressources de notre planete ont ete exploitees sans limite : houille, petrole, gaz naturel, hydraulique et energie provenant de la fission de combustibles nucleaires. Aujourd’hui, nous en mesurons les consequences, elles sont a la hauteur de cette demesure : risque d’epuisement des ressources fossiles, accumulation de dechets nucleaires, pollution atmospherique menacant la sante publique et effet de serre additionnel qui contribue au rechauffement de la planete. Et pourtant, cette evolution devoreuse d’energie se poursuit et nourrit une croissance permanente qui va de pair avec l’emergence des pays en voie de developpement et l’augmentation de la population mondiale. Il est ainsi previsible que par rapport a 1970, les besoins en energie doublent en 2020 et triplent a la fin du XXI e siecle. Pour resoudre une telle contradiction entre le besoin croissant d’energie, l’epuisement des combustibles fossiles, l’effet de serre additionnel et la pollution, plusieurs solutions concomitantes sont possibles : reduire les consommations d’energie par des actions « d’utilisation rationnelle » ; diminuer la pollution et les rejets a effet de serre en utilisant des carburants mieux appropries ; poursuivre l’utilisation de l’energie nucleaire en souhaitant un jour l’aboutissement de la fusion qui a l’heure actuelle tient du pari scientifique ; faire appel a des energies dites renouvelables : eolienne, solaire, hydraulique, biomasse, geothermie ; utiliser l’hydrogene, une energie propre et stockable . L’hydrogene est en effet un gaz non toxique et tres energetique. Il est capable de produire de la chaleur par combustion directe avec, comme residus, de l’eau et des oxydes d’azote, mais aussi de produire de l’electricite dans les piles a combustible avec comme seul residu, de l’eau. Mais l’hydrogene n’existe pas a l’etat libre dans la nature, il ne s’y trouve qu’a l’etat combine, surtout dans l’eau et les hydrocarbures. Il faut donc le produire ; en cela, il est comme l’electricite, un vecteur energetique . Dans les dossiers qui suivent, nous n’abordons l’hydrogene que du point de vue de sa valeur energetique en laissant de cote ce qui est lie a ses proprietes chimiques, par lesquelles il joue d’ailleurs un role important dans l’industrie petroliere, l’industrie chimique et dans certaines technologies. Dans le present dossier, nous traitons de sa production. Produire l’hydrogene, c’est l’extraire de ses composes (eau, hydrocarbures, biomasse) par une operation chimique ou physico-chimique qui necessite une certaine depense d’energie  : c’est la un des problemes de l’utilisation de l’hydrogene energie. Dans le dossier [ Combustible hydrogene- Utilisation ], nous nous interessons a sa conversion energetique, a sa mise a disposition et aux problemes lies a la securite, aux possibles consequences economiques et societales d’un emploi generalise et, en conclusion, nous livrons une analyse de ce qui reste a accomplir pour que ce vecteur energetique s’impose.