La controverse sur l’hydrogène bleu

Faire paraître un article scientifique au cœur du mois d’août : on pourrait croire que c’est gâcher toute chance d’avoir un impact. Il semble qu’au contraire, nombre de commentateurs n’ayant rien de mieux à se mettre sous la dent, ce soit une stratégie gagnante, si l’on en croit par l’abondance de commentaires suscités sur les réseaux sociaux « professionnels » par la parution d’un article de Robert Howarth et Mark Jacobson titré « How green is blue hydrogen ? », ce qu’on pourrait traduire par « l’hydrogène bleu est-il vraiment vert ? » – ou vraiment écolo.

Dans cet article, Howarth et Jacobson s’emploient à démontrer que produire de l’hydrogène « bleu » par vaporeformage de gaz naturel avec stockage des émissions de CO2 réduit peu les émissions du vaporeformage, et entraîne davantage d’émissions de gaz à effet que de brûler directement, et sans capture du CO2, du gaz naturel.

Ce résultat quelque peu surprenant ne tient pas au scepticisme affiché des auteurs quant à la permanence du stockage du CO2, qu’ils supposent éternelle ; ni même à leur hypothèse, relativement élevée, quant aux fuites de méthane en amont lors de l’extraction et du transport du gaz, estimées à 3,5% : le résultat « tient » même avec une hypothèse de 1,54% de fuites, laquelle paraît plus raisonnable, le chiffre de 3,5% reflétant l’ensemble des fuites, y compris au niveau d’une distribution fine et d’usagers très nombreux.

D’autres paramètres expliquent le résultat : la faible efficacité postulée de la capture du CO2, son coût énergétique très élevé, et le choix d’un horizon temporel court pour le potentiel de réchauffement global du méthane, qui en augmente considérablement le poids dans l’analyse. Si bien que le surcroît de consommation de gaz naturel dans la production d’hydrogène bleu, par rapport à une combustion directe, largement dû à l’énergie nécessaire à la capture du CO2, entraîne une augmentation des fuites de méthane en amont qui compenserait la réduction (postulée faible) des émissions de CO2. Et ceci, que les émissions de CO2 de cet apport d’énergie soient elles-mêmes capturées ou non.

Or le choix de ces paramètres est extrêmement discutable. Par exemple, à aucun moment les auteurs n’analysent le cas des « reformeurs autothermiques » qui facilitent beaucoup la capture du CO2. Et surtout, le choix d’un horizon de vingt ans pour évaluer le potentiel de réchauffement global du méthane, vis-à-vis du CO2 (soit 86 grammes d’équivalent CO2 par gramme de méthane) triple le poids des fuites de méthane par rapport à celui d’un horizon de cent ans (ils indiquent 34 au lieu de 86 dans l’étude de sensibilité, mais le dernier rapport du GIEC indique 82.5 à 20 ans et 29.8 à 100 ans). Le GIEC indique des potentiels de réchauffement global à 20 ans, 100 ans et 500 ans, et développe également d’autres outils de comparaison des gaz à effet de serre, comme le potentiel de changement de température global à 100 ans (qui met le méthane à x7,5 seulemen par rapport au CO2), estimant même que ce dernier « suit plus précisément l’évolution de la température de surface de la planète » (IPCC AR6 p.1737).

Pour autant, le GIEC se refuse à en choisir un en particulier, estimant qu’il s’agit d’une décision politique. Dans le cadre de la Convention des Nations Unies sur les changements climatiques, en revanche, le choix du potentiel de réchauffement global à 100 ans a été constamment réaffirmé, que ce soit à propos du protocole de Kyoto ou de l’Accord de Paris, comme outil unique de comparaison des divers gaz à effet de serre émis par tous les pays. L’Etat de New-York, nous disent Howarth et Jacobson, impose le choix du potentiel à 20 ans, mais c’est un peu court comme justification.

Leur article devient plus intéressant lorsqu’il aborde la possibilité de faire fonctionner le vaporeformage à l’électricité renouvelable. Dans le vaporeformage standard, un bon tiers du gaz naturel est brûlé pour fournir l’énergie du procédé, les deux autres tiers fournissent la matière première. Ici on réduit donc d’un tiers la quantité de gaz nécessaire, ainsi que les émissions amont. De plus, le CO2 formé par la réaction se présente sous forme fortement concentré, économisant ainsi l’essentiel de l’énergie nécessaire à sa capture. Dans ses conditions, l’hydrogène bleu est responsable de moitié moins d’émissions que la combustion pure et simple de gaz naturel… toujours selon les hypothèses discutables d’Howarth et Jacobson, et beaucoup moins encore avec des hypothèses plus favorables, et notamment un potentiel de réchauffement global à cent ans.

Certes, on fait mieux encore avec l’électrolyse de l’eau alimentée par de l’électricité renouvelable uniquement, mais il en faut cinq fois plus. C’est ici que la discussion change de nature. La question est de savoir si nous pouvons développer les énergies renouvelables suffisamment vite pour « tout faire », supprimer les émissions de la production d’électricité, électrifier davantage bâtiments, industries et transports, et produire assez d’hydrogène vert pour remplacer l’hydrogène fossile dans la chimie, décarboner la production d’acier, fabriquer les carburants « bas-carbone » (ammoniac ou kérosène de synthèse) à cette majorité de bateaux et d’avions qui ne peuvent être électrifiés directement, enfin fournir aux centrales thermiques assez d’hydrogène ou d’ammoniac pour assurer la sécurité électrique des systèmes largement basés sur les renouvelables « variables », le soleil et le vent, durant les épisodes de faible production.

Le scénario « zéro émissions nettes » de l’Agence Internationale de l’Energie suppose déjà de multiplier par quatre en dix ans le rythme annuel d’installation d’éoliennes et de modules photovoltaïques – sans pour autant refuser le recours à l’hydrogène bleu et à la capture et au stockage du CO2. Certains pensent qu’on peut faire encore mieux et plus vite, et au fond ne veulent surtout pas voir les compagnies pétrolières et gazières jouer un quelconque rôle dans la transition énergétique. Utiliser un peu de gaz naturel en « matière première » avec capture et stockage du CO2 est sans doute une option un peu plus consensuelle. Le bon usage de l’article d’Howarth et Jacobson serait alors d’insister pour développer l’électrification de la production d’hydrogène à partir de gaz naturel, une solution un peu moins parfaite en elle-même que l’électrolyse de l’eau, mais laissant, pour une décennie ou deux, davantage d’électricité renouvelable à disposition pour réduire les émissions de la production d’électricité avec une plus grande efficacité.

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