Les fuites d’hydrogène menacent la décarbonisation de l’industrie chimique, mais ce n’est pas une raison pour abandonner les efforts visant à passer des combustibles fossiles à l’hydrogène.
L’industrie chimique a besoin d’hydrogène pour réduire sa dépendance à l’égard des combustibles fossiles, ce qui est important pour deux raisons :
- Rester économiquement viable à long terme
- Se rapprocher de l’objectif de neutralité carbone.
Les nombreux avantages (et quelques inconvénients) de l’utilisation de l’hydrogène
De tous les carburants alternatifs, l’hydrogène est le mieux placé pour remplacer les hydrocarbures à la fois comme source d’énergie et comme matière première dans la production de produits chimiques. Lorsque l’hydrogène est le combustible, le seul sous-produit est l’eau (après tout, hydrogène signifie « formateur d’eau »), contrairement au dioxyde de carbone et aux autres gaz à effet de serre qui sont émis lors de la combustion du pétrole ou du gaz.
L’hydrogène vert est une solution encore plus écologique, car il est produit par électrolyse en utilisant des sources d’énergie renouvelables comme le vent, la lumière du soleil et les marées. Pour ces raisons, un nombre croissant d’experts en production chimique considèrent l’H2 comme une lueur d’espoir pour décarboniser une industrie que beaucoup croyaient à jamais dépendante du pétrole.
Les gouvernements du monde entier prennent également note de ce potentiel. En juin 2022, les États-Unis, l’Allemagne, la France et d’autres puissances économiques ont publié plus de 30 stratégies visant à renforcer les initiatives autour de la production, de l’utilisation et de la distribution de l’hydrogène. Ces développements mondiaux indiquent une tendance claire : l’importance et, par conséquent, la consommation de l’hydrogène augmenteront de manière significative dans un avenir proche. Les analystes en énergie de PwC, par exemple, s’attendent à ce que le volume soit multiplié par sept d’ici 2050.
Cependant, l’hydrogène n’est pas sans danger pour le climat. Si l’hydrogène n’est pas un gaz à effet de serre en soi, il prolonge la durée de vie du méthane atmosphérique, qui est un GES (=Gaz à Effet de Serre), en réagissant avec les radicaux hydroxyles (OH) qui détruisent ces molécules organiques. Moins de radicaux hydroxyles signifie que le méthane reste plus longtemps dans l’atmosphère. L’hydrogène augmente également la concentration de vapeur d’eau, qui stocke l’énergie et provoque un réchauffement encore plus important de la planète. Ainsi, les émissions fugitives d’hydrogène effaceront, voire inverseront, toute avancée vers la neutralité carbone.
Pour prévenir les émissions fugitives d’hydrogène, il est essentiel de disposer d’une infrastructure complète et adaptée aux besoins tout au long de la chaîne de valeur de l’hydrogène, ainsi que de contrôles stricts et continus dans les domaines de la production, du stockage et du transport des produits chimiques. La technologie de mesure peut faire une énorme différence en minimisant les fuites d’hydrogène et en aidant l’industrie à évoluer vers une plus grande durabilité, tant sur le plan environnemental qu’économique.
Net Zéro dans l’industrie chimique : Objectifs et obstacles
Comme l’ont souligné les décideurs politiques et les dirigeants de l’industrie au niveau mondial, l’objectif d’une utilisation accrue de l’hydrogène est clair : net zéro.
L’objectif ultime est la neutralité climatique totale dans tous les domaines et toutes les pratiques. En tant que première économie mondiale et deuxième émetteur (après la Chine), les États-Unis ont annoncé leur objectif de réduire de moitié les émissions de gaz à effet de serre du pays d’ici à 2030, et d’atteindre la neutralité nette d’ici à 2050. Le secteur privé américain joue un rôle majeur dans cette initiative audacieuse et s’est engagé à atteindre ces objectifs d’ici 2030 et 2050, voire avant.
Pour que ce plan réussisse, le secteur de la chimie devra apporter une contribution significative. Après tout, la production chimique est l’une des principales sources d’émissions industrielles, et même la production de l’hydrogène dont nous avons tant besoin a produit environ 900 mégatonnes de CO2 dans le monde en 2020. Trois réalités font obstacle à la décarbonisation de l’industrie chimique :
- La dépendance actuelle à l’égard des matières premières à base de pétrole
- Le bilan CO2 négatif des différents produits
- Les besoins énergétiques élevés de nombreux process chimiques.
Il ne s’agit toutefois pas d’obstacles insurmontables. En fait, l’industrie fait des progrès constants pour les surmonter. Par exemple, il est possible de passer aux énergies renouvelables pour les process de base de la production d’ammoniac et de méthanol. Cela inclut l’utilisation d’hydrogène vert comme substitut au reformage à la vapeur du méthane.
En théorie, l’industrie peut résoudre les problèmes qui jalonnent la route vers la neutralité climatique. En pratique, la mise en œuvre de ces solutions demande de la détermination – et plus que quelques euros. Un rapport d’Accenture estime que le secteur chimique mondial devra augmenter ses investissements de plus de 12 milliards de dollars par an au cours des trois prochaines décennies. L’avantage est que l’empreinte carbone sera de plus en plus réduite et que les opportunités de croissance seront plus nombreuses.
En bref, la décarbonisation de cette industrie est cruciale et difficile, mais réalisable. Cet effort nécessitera des investissements importants de la part des secteurs public et privé, les parties travaillant ensemble à la construction de l’infrastructure de l’hydrogène nécessaire pour se diriger vers un avenir à zéro émission nette.
Exigences relatives à l’infrastructure de l’hydrogène : Aujourd’hui et demain
Les analystes de l’énergie s’attendent à ce que la consommation d’hydrogène soit multipliée par sept à long terme, mais l’infrastructure actuelle de l’hydrogène n’est pas en mesure de répondre à cette demande. Pour que l’industrie chimique dispose à l’avenir d’un hydrogène fiable, sûr et respectueux du climat, le moment est venu de créer et d’étendre l’infrastructure nécessaire.
Défis en matière d’infrastructures pour l’industrie chimique
Les décideurs politiques agissent pour permettre la distribution et le stockage de l’hydrogène dans les volumes qui seront nécessaires à l’avenir. Il est également important de créer un cadre juridique fiable et tourné vers l’avenir qui rende l’expansion de l’infrastructure économiquement attrayante.
L’industrie chimique a également une tâche à accomplir : construire un réseau de gazoducs dédiés à l’hydrogène pour transporter le gaz. Les gazoducs existants ne sont tout simplement pas assez durables pour distribuer l’hydrogène. Lorsque l’hydrogène moléculaire se décompose en hydrogène atomique, les ions pénètrent dans la structure en treillis des métaux (perméation de l’hydrogène), ce qui les rend susceptibles d’être fragilisés. Les métaux qui absorbent l’hydrogène sont susceptibles de se fissurer.
En outre, si l’H2 mélangé au CH4 peut être utilisé comme carburant, l’industrie chimique a besoin d’hydrogène de haute pureté si le gaz doit être utilisé comme matière première.
Au lieu de mettre en place une infrastructure nationale de production d’hydrogène qui nécessiterait beaucoup de ressources, certains ont proposé que les usines chimiques situées à proximité des rivières, des lacs et des océans produisent de l’hydrogène sur place en utilisant l’électrolyse. Cela ne constitue toutefois pas une véritable solution au problème des fuites, car l’un des avantages de l’hydrogène est qu’il peut être stocké beaucoup plus longtemps que l’électricité, ce qui signifie que les réservoirs et les cuves sont également susceptibles d’être fragilisés par l’hydrogène.
Par conséquent, la prévention des fuites est une priorité absolue dans tout effort concernant l’hydrogène.