Zoom sur l'hydrogène naturel

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Zoom sur l’hydrogène naturel

Une énergie complètement décarbonée, renouvelable et 100 % naturelle serait présente en abondance à seulement quelques centaines de mètres sous nos pieds : l’hydrogène naturel. Si beaucoup d’inconnues existent encore sur son potentiel, les projets de recherche et d’exploration se multiplient un peu partout dans le monde. Eliis a décidé de participer à l’aventure en s’associant à la startup 45-8 Energy spécialisée dans l’exploration et la production de l’hydrogène.

Il y a urgence à décarboner nos économies. Et l’hydrogène constitue un candidat idéal pour remplacer une partie des énergies fossiles. Lors de sa combustion, ce gaz très léger (H2) ne libère en effet que de la chaleur… et de la vapeur d’eau !

Aujourd’hui, plus de 95 % de l’hydrogène — qualifié de gris ou de brun — est produit par vaporeformage du méthane et par gazéification du charbon. Ces deux procédés, certes rentables, sont fortement émetteurs de CO2 – sauf s’ils sont associés à des techniques de capture du CO2 (on parle alors d’hydrogène bleu).

De l’hydrogène plus écolo

Pour répondre à la nécessité de « verdir » les procédés de fabrication, une partie de l’hydrogène est désormais fabriqué par hydrolyse de l’eau à partir d’énergies renouvelables comme l’éolien et le photovoltaïque (on parle d’hydrogène vert) ou d’énergie nucléaire (hydrogène jaune). Ce procédé ne représente aujourd’hui qu’un très faible pourcentage de l’hydrogène consommé, car il reste très coûteux et surtout peu rentable sur le plan énergétique.

Parce que la demande en hydrogène est appelée à être multipliée par 8 d’ici 2050 (production d’engrais, raffinage, mais surtout carburant vert pour les transports, le chauffage, etc.), un intérêt grandissant est désormais porté à l’hydrogène naturel que l’on appelle également hydrogène blanc ou natif.

Comment se forme l’hydrogène naturel ?

Connu depuis longtemps, mais resté ignoré car moins intéressant que les énergies fossiles, l’hydrogène naturel est produit naturellement dans la roche. En présence d’eau, le fer ferreux Fe2+ contenu dans la roche peut en effet s’oxyder en fer ferrique Feet libérer l’hydrogène de l’eau sous forme H2 lors d’un phénomène appelé diagenèse. La libération de l’hydrogène de l’eau peut également se produire sous l’effet de la radioactivité naturelle de la croûte terrestre. On parle alors de radiolyse.

Diagenèse et radiolyse pourraient, selon les chercheurs, générer des quantités d’hydrogène équivalentes à la production actuelle d’hydrogène dans le monde. De plus, l’interaction eau-roche qui génère l’hydrogène se fait à une échelle de temps humaine, ce qui fait de lui une source d’énergie renouvelable particulièrement intéressante.

Où se trouve l’hydrogène naturel ?

Des sources d’hydrogène blanc existent au fond des océans, au niveau des rides médio-océaniques et dans les zones où ces rides affleurent, comme au niveau de la dépression de l’Afar (Corne de l’Afrique) ou de points chauds (Islande).
Des croûtes océaniques s’oxydant peuvent également se retrouver en surface ou proches de la surface dans des zones de suture (ophiolites), là où la compression et l’empilement des nappes forment les montagnes (Sultanat d’Oman, Philippines, Nouvelle-Calédonie, Pyrénées). Mais, selon les chercheurs, ce sont certains cratons protérozoïques, présents dans de nombreuses zones du monde, qui apparaissent aujourd’hui comme les plus rentables pour l’exploitation de l’hydrogène.

Un potentiel encore difficile à évaluer

La présence de flux d’hydrogène provenant des sous-sols et qui fuit en surface est généralement matérialisée par des cercles de taille variable, dépourvus de végétation, appelés « ronds de sorcière ». On en retrouve en grand nombre dans la plupart des continents.

Les chercheurs ont recensé de nombreuses émanations d’hydrogène au niveau de ronds de sorcières présents en Russie, aux États-Unis, en Europe, en Australie, etc. Au Brésil par exemple, des mesures ont montré un flux moyen de 600 kg d’hydrogène par jour pour un cercle de 400 mètres de diamètre, ce qui est colossal. De manière globale, les quantités d’hydrogène produites chaque jour se situeraient entre 50 et 1900 kg/km2/jour. 



Sites de présence d’hydrogène (concentrations > 10 %) (Zgonnik V., 2021)
La densité particulièrement importante en Europe de l’Est et au nord de l’Asie s’explique par le fait que les scientifiques de ces pays recherchaient activement de l’hydrogène.

Il est cependant encore trop tôt pour évaluer la quantité d’hydrogène générée par la terre. Et seuls les forages et l’exploitation permettront d’en savoir davantage.

C’est dans ce cadre qu’Eliis a noué un partenariat avec la société 45-8 Energy, une startup basée à Metz (France) spécialisée dans l’exploration et l’exploitation de l’hydrogène. Objectif : mettre la puissance de PaleoScanTM au service de l’exploitation de l’hydrogène, une source d’énergie qui pourrait rapidement devenir incontournable pour verdir notre mix énergétique.

Véronique Molénat, rédactrice scientifique.


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