Franklin Chang-Díaz monte dans sa voiture, allume la radio et apprend la nouvelle d’une nouvelle augmentation du prix de l’essence. Mais il part en sachant que son voyage ne coûtera pas plus cher : son réservoir est rempli d’hydrogène. Sa voiture prend cet élément et le combine avec de l’oxygène dans une pile à combustible qui fonctionne comme une petite centrale électrique, créant de l’énergie – qui va dans une batterie pour alimenter la voiture – et de la vapeur d’eau. Non seulement le voyage de Chang-Díaz ne coûtera pas plus cher qu’hier, mais il polluera également beaucoup moins qu’une voiture à essence traditionnelle.
Chang-Díaz aimerait avoir une station d’hydrogène publique à proximité chaque fois qu’il a besoin de faire le plein, mais ce n’est pas encore possible, ni dans son Costa Rica natal ni dans aucun autre pays d’Amérique latine. Il se retrouve plutôt à la station d’hydrogène qu’il a lui-même construite, dans le cadre d’un projet visant à démontrer que l’hydrogène généré à partir de sources d’énergie renouvelables – l’hydrogène vert – est le présent, pas l’avenir.
Physicien, ancien astronaute de la NASA et PDG d’Ad Astra Rocket Company, Chang-Díaz a une vision claire. Selon lui, l’hydrogène vert est un acteur fondamental pour réduire les émissions des transports et convertir les régions qui importent des combustibles fossiles – comme son petit pays d’Amérique centrale – en exportateurs d’énergie propre, essentiels pour éviter les effets catastrophiques du réchauffement climatique.
Selon les données de la Banque interaméricaine de développement, les secteurs les plus polluants d’Amérique latine auxquels la technologie de l’hydrogène propre pourrait être appliquée sont les transports (qui génèrent 40 % des émissions de CO de la région).2 émissions) et l’électricité et l’énergie (36 % des émissions). Et Chang-Díaz n’est pas le seul à croire en la promesse. Le transport à grande échelle de l’hydrogène fera partie de l’avenir, déclare Nilay Shah, ingénieur chimiste à l’Imperial College de Londres. « D’ici 2050, l’hydrogène pourrait fournir 18% de l’approvisionnement énergétique mondial… dont 28% seraient destinés au secteur des transports », notent lui et ses collègues dans un article sur l’application de l’hydrogène dans les technologies de mobilité dans le 2022 Annual Review of Génie chimique et biomoléculaire.
Mais pour que l’hydrogène vert devienne un acteur important des ressources énergétiques mondiales, les technologies permettant de l’obtenir devront être développées à grande échelle. L’Amérique latine veut faire partie de cet avenir et se prépare déjà, avec des projets dans toute la région.
Tous les hydrogènes ne sont pas identiques
L’hydrogène est l’élément chimique le plus léger : son noyau n’a qu’un seul proton, mis en orbite par un électron. C’est aussi le plus courant : on pense que jusqu’à 90 % des atomes de l’univers sont des atomes d’hydrogène. A l’état gazeux (H2), il est insipide, incolore et inodore. Dans l’environnement terrestre, on le trouve généralement dans des composés plus complexes, tels que deux atomes d’hydrogène liés à un atome d’oxygène pour former une molécule d’eau (H2O), ou quatre atomes d’hydrogène liés à un atome de carbone pour former du méthane (CH4). Si nous avons besoin des seuls atomes d’hydrogène, nous devons les découpler de ces composés.
L’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie n’est pas nouvelle. Pendant des décennies, la NASA a mélangé H2 gaz avec de l’oxygène pour générer l’énergie nécessaire pour soulever des centaines de tonnes et envoyer ses navettes dans l’espace. Le département américain de l’énergie le classe comme un carburant plus sûr que les combustibles fossiles car il est non toxique et se dissipe rapidement en cas de fuite, car il est plus léger que l’air.
À l’heure actuelle, l’hydrogène en tant que source d’énergie est principalement utilisé dans la production de dérivés du pétrole, d’acier, d’ammoniac et de méthanol. Selon les données de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), en 2020, la population mondiale a consommé environ 90 millions de tonnes d’hydrogène, soit l’équivalent de seulement 2,5 % de la consommation mondiale d’énergie. L’Amérique latine n’utilise que 5 % de cet hydrogène, principalement dans des pays comme Trinité-et-Tobago, le Mexique, le Brésil, l’Argentine, le Venezuela, la Colombie et le Chili. Il s’agit majoritairement d’hydrogène sale, qui pollue la planète en raison des procédés utilisés pour l’obtenir.
Selon la façon dont il est dérivé, l’hydrogène peut être classé comme gris, bleu, vert ou même noir. L’hydrogène gris est généré à partir de combustibles fossiles, notamment le gaz naturel, dans le cas de l’Amérique latine. Dans un procédé appelé reformage à la vapeur, le monoxyde de carbone (CO) et la vapeur d’eau (H2O) sont soumis à des températures élevées, à une pression modérée et à un catalyseur produisant du dioxyde de carbone (CO2) et de l’hydrogène (H2). Si le charbon est utilisé à la place du gaz pour générer la chaleur nécessaire au reformage à la vapeur, l’hydrogène est alors considéré comme noir, le pire de tous, d’un point de vue environnemental.
L’hydrogène bleu utilise du gaz ou du charbon dans le même processus de reformage à la vapeur, mais dans ce cas, 80 à 90 % des émissions de carbone finissent sous terre via un processus appelé capture et stockage industriels du carbone (CSS). Enfin, l’hydrogène vert – également appelé hydrogène propre – utilise l’énergie électrique générée par des sources renouvelables, telles que l’énergie solaire et éolienne, pour séparer la molécule d’eau en ses deux éléments, l’hydrogène et l’oxygène, au moyen d’une anode et d’une cathode dans un processus appelée électrolyse.
Actuellement, moins de 0,4 % de l’hydrogène utilisé en Amérique latine est vert ; le reste est lié aux énergies fossiles. En effet, en 2019, la production d’hydrogène pour la région a nécessité plus de gaz naturel que tout le gaz consommé au Chili, un pays de 19 millions d’habitants. Et il a généré plus d’émissions polluantes que celles produites en un an par toutes les voitures de Colombie, un pays qui compte quelque 7 millions de véhicules.
À l’échelle mondiale, 4 % de la production d’hydrogène est déjà le résultat de l’électrolyse, mais les 96 % restants nécessitent encore du gaz, du charbon ou des dérivés du pétrole.