Hydrogène modélisé : 75 % de rendement, 99 % de CO₂ capturé

L'hydrogène est censé dépolluer les industries qui ne peuvent pas simplement se raccorder au réseau électrique : industrie lourde, chimie, raffinage. L'obstacle reste qu'il est difficile de produire de l'hydrogène bas carbone de manière efficace et abordable. Une équipe de l'université de Manchester, travaillant avec des partenaires industriels, propose désormais une nouvelle voie, pour l'instant sur le papier : un procédé qui capture l'essentiel de son propre dioxyde de carbone pendant la production d'hydrogène, et qui a été testé à deux échelles très différentes.

La méthode s'appelle reformage en boucle chimique. Des matériaux solides porteurs d'oxygène font circuler l'oxygène à travers une suite de réactions, lesquelles produisent de la chaleur. Cette chaleur permet de transformer le méthane et la vapeur d'eau en gaz de synthèse, un mélange gazeux contenant de l'hydrogène. Comme le procédé concentre et sépare intrinsèquement le CO₂ en cours de route, le carbone ressort déjà isolé, prêt pour le stockage ou pour servir de matière première à d'autres industries. Les auteurs décrivent cette voie comme menant à ce que l'on appelle l'hydrogène bleu, c'est-à-dire de l'hydrogène produit à partir de gaz naturel, dont le dioxyde de carbone est capturé et non rejeté.

Les chercheurs ont modélisé deux cas : une installation de 2 MW destinée à des sites industriels décentralisés, qui pourrait couvrir les besoins électriques d'environ 5 000 foyers moyens si elle fonctionnait en continu, et une unité de 600 MW adaptée aux fortes demandes industrielles, capable d'alimenter environ 1,5 million de foyers. Dans les conceptions les plus avancées, le rendement thermique modélisé atteint jusqu'à 75 %, tout en capturant entre 90 % et 99 % des émissions de dioxyde de carbone. Dans plusieurs scénarios, le système produit aussi un excédent de vapeur qui pourrait être exporté. Par rapport au reformage du méthane à la vapeur avec capture du carbone, au reformage autotherme avec capture du carbone et à la production par électrolyse, l'équipe constate que, pour les installations de grande taille, la boucle chimique pourrait surpasser le reformage conventionnel sur les principaux indicateurs d'efficacité, tout en maintenant des taux de capture très élevés.

Pour une raffinerie ou un pôle industriel, la question pratique est de savoir si le procédé s'adapte à son site, à ses besoins en chaleur et à son alimentation électrique. Les auteurs restent prudents : la meilleure solution pour l'hydrogène, écrivent-ils, dépendra des systèmes énergétiques locaux, des infrastructures et des politiques publiques. Ils y voient un rôle possible pendant la transition vers une énergie moins carbonée, notamment là où la chaleur industrielle peut être intégrée et où l'électricité bas carbone reste limitée. L'étude ne donne aucune date de démarrage ni de déploiement industriel.

Ce qui distingue ce travail, c'est son réalisme. Les études antérieures examinaient souvent des conceptions idéalisées, alors que celle-ci prend en compte le fonctionnement des réacteurs, la performance des vannes, les exigences d'intégration thermique et les considérations de sécurité. Les chiffres en sont donc plus utiles aux ingénieurs, mais ils restent le résultat d'une modélisation. Tant qu'une installation ne fonctionnera pas dans ces conditions, les valeurs de 75 % et de 99 % décrivent ce que la conception est censée atteindre.