L’hydrogène : un carburant propre pour l’avenir, à condition de trouver un moyen économique et écologique de le transporter
L’hydrogène est souvent désigné comme « le carburant de l’avenir ». Il est prévu qu’il contribue à la décarbonisation de l’économie mondiale de deux manières principales : sa combustion ou son utilisation dans une pile à hydrogène génèrent de l’énergie stockable sans émissions de carbone, produisant simplement de l’eau. De plus, il peut remplacer les combustibles fossiles ou servir de matière première chimique dans des processus industriels difficiles à décarboniser, tels que la production d’acier et de ciment.
Cependant, pour que l’hydrogène atteigne son plein potentiel, deux défis majeurs doivent être relevés. Les chercheurs du monde entier travaillent actuellement sur le premier : trouver une méthode de production d’hydrogène pur qui soit à la fois économique et à faible émission de carbone.
Un défi tout aussi crucial est de trouver un moyen efficace de transporter et de stocker l’hydrogène. Une équipe de chercheurs du MIT Energy Initiative (MITEI) s’attaque à ce défi moins discuté mais tout aussi important. L’endroit où l’hydrogène pur est produit sera probablement éloigné de son lieu d’utilisation, rendant son transport essentiel mais complexe.
Le problème réside dans deux caractéristiques de l’hydrogène : c’est le gaz le plus léger et il a une faible densité énergétique par volume. Ainsi, pour livrer une quantité donnée d’énergie, il faut un grand volume d’hydrogène et un conteneur hermétique pour éviter toute fuite de molécules d’hydrogène. En comparaison, le transport de combustibles liquides comme l’essence est plus simple. Sans un bon moyen de stockage et de transport, l’hydrogène ne peut pas réaliser sa promesse en tant que carburant propre du futur.
En 2024, avec un financement d’ExxonMobil Technology and Engineering Co. via MITEI, une équipe de chercheurs a commencé à examiner diverses approches pour le transport de l’hydrogène. Ils ont conclu qu’il n’existe pas de réponse unique ; le coût et les émissions de carbone d’une méthode de transport donnée varieront d’un endroit à l’autre. Au lieu de fournir un tableau des « meilleurs » résultats, l’équipe a développé un outil permettant aux utilisateurs de comprendre les différentes options et de choisir celle qui convient le mieux à leur cas d’utilisation particulier.
Leur étude et l’outil développé ont été publiés dans un article dans la revue Fuel. L’étude a été dirigée par Gasim Ibrahim et Guiyan Zang, avec d’autres co-auteurs du MIT.
Le défi de l’hydrogène et les « transporteurs » d’hydrogène
L’hypothèse de départ de l’équipe était que pour que l’hydrogène devienne un carburant viable, il devrait être transporté sur de longues distances, notamment à l’étranger, à travers des continents ou de grandes étendues d’eau. Étant donné les propriétés du gaz hydrogène, il serait préférable de le convertir en une forme liquide avant l’expédition.
Il existe des méthodes connues pour y parvenir, mais quelle serait la meilleure pour le transport ? Quel serait le coût des différentes méthodes et quelle serait leur contribution aux émissions de carbone de l’hydrogène livré ?
Pour répondre à ces questions, l’équipe a développé un outil adaptable, le Hydrogen Carrier Analysis Tool (HyCAT), qui ne prend pas en compte la production initiale d’hydrogène ni son utilisation après livraison. HyCAT se concentre sur les coûts et les émissions de carbone liés au transport et à la livraison de l’hydrogène, en mettant l’accent sur les émissions de gaz à effet de serre.
Options pour liquéfier l’hydrogène
Le principal enjeu dans l’analyse des coûts et des émissions d’un projet de transport d’hydrogène est de savoir comment convertir l’hydrogène gazeux en liquide, puis comment récupérer le gaz à la fin. Une approche consiste à liquéfier l’hydrogène, mais cela nécessite des températures extrêmement basses, consommant environ un tiers de l’énergie contenue dans l’hydrogène.
D’autres options impliquent l’utilisation de « transporteurs » d’hydrogène, des composés chimiques liquides qui peuvent absorber et libérer des atomes d’hydrogène. Les chercheurs ont examiné trois composés potentiels, chacun avec ses avantages et inconvénients.
Conclusions et perspectives
Les chercheurs ont observé que le choix du meilleur transporteur d’hydrogène dépendra de nombreux facteurs, notamment la distance de transport, les coûts énergétiques et d’expédition dans les pays exportateurs et importateurs, ainsi que les coûts d’investissement pour les infrastructures nécessaires. Un suivi de l’étude est prévu pour analyser des chaînes d’approvisionnement spécifiques sous certaines conditions.
L’étude souligne l’importance de ne pas généraliser les conclusions, incitant les décideurs à utiliser HyCAT pour explorer les options disponibles et optimiser les chaînes d’approvisionnement afin de rendre l’hydrogène propre une réalité.
Source : MIT News
