D’après une nouvelle étude parue dans la revue scientifique Communications Earth & Environment rejeter 1 tonne d’hydrogène dans l’atmosphère équivaut à relâcher près de 13 tonnes de dioxyde de carbone. Soit des conséquences climatiques deux fois plus élevées que les premières estimations, qui remontent au début des années 2000.
Une mauvaise nouvelle pour les industriels et les gouvernements. Plusieurs secteurs de l’industrie lourde et des transports — routier, ferroviaire, maritime et même l’aviation — comptaient sur ce gaz qui ne rejette pas de CO2 lorsqu’il est consommé, pour atteindre leurs objectifs de réduction des émissions de carbone.
Or aujourd’hui, la quasi-totalité de l’hydrogène consommé dans le monde est fabriquée à partir de ressources fossiles, en particulier via le procédé très polluant de « vaporeformage de méthane », qui requiert du gaz naturel. Pour que l’hydrogène présente un intérêt en matière de transition énergétique, le premier défi consiste à déployer en un temps record une nouvelle filière industrielle hydrogène dont la production serait bas carbone. On parle d’hydrogène vert, l’hydrogène produit par le biais d’électricité renouvelable.
Dans les faits, ceci nécessitera la mise en place de nombreuses infrastructures pour produire, transporter, stocker et utiliser cet hydrogène . Or, comme pour tout gaz industriel, une petite partie de l’hydrogène produit s’échappera des différents équipements qui composent la chaîne de production « D’autant plus que l’hydrogène est une petite molécule, qui se diffuse facilement, selon Christophe Coutanceau, professeur à l’université de Poitiers et membre de la Fédération hydrogène du Centre national de la recherche scientifique (CNRS). D’où l’intérêt de cette étude, qui nous rappelle qu’il faut limiter le plus possible les fuites de l’hydrogène, de la production à l’utilisation de ce gaz
L’hydrogène, dont la durée de vie est d’à peine deux ans et demi dans l’atmosphère, n’est pas un gaz à effet de serre comme les autres : « Il s’agit d’un gaz à effet de serre indirect : il perturbe la concentration et la durée de vie des autres gaz à effet de serre, il faut donc l’estimer via un modèle de chimie atmosphérique ».
En effet, l’hydrogène, même produit grâce à des énergies renouvelables, contribue au réchauffement en modifiant la concentration de méthane (CH4) qui, lui, provoque directement un puissant effet de serre. La molécule de dihydrogène s’oxyde en effet dans l’atmosphère en réagissant avec le radical hydroxyle (OH). Par conséquent, il reste un peu moins de OH pour détruire les molécules de méthane. L’oxydation de l’hydrogène réagit aussi avec l’acide atmosphérique, ce qui contribue à produire de l’ozone troposphérique, un autre gaz à effet de serre. Enfin, le méthane, dont la durée de vie dans l’atmosphère augmente avec la présence d’hydrogène, génère lui-même de l’ozone et de la vapeur d’eau dans la stratosphère
Selon l’Agence internationale de l’énergie, lorsque les fuites sont comprises entre 1 et 3 % de l’hydrogène produit, transporté et utilisé, le recours à l’hydrogène « vert », c’est-à-dire produit par le biais d’électricité renouvelable, permet d’éviter 90 à 99 % des émissions de CO2 par rapport à l’utilisation d’énergies fossiles.
Par contre, l’intérêt climatique de l’hydrogène « bleu », produit par le procédé très polluant de vaporeformage de méthane (la production d’hydrogène à partir de gaz naturel qui se pratique actuellement) associé à une usine de captage et de séquestration de carbone, est discutable.
Dans le scénario où 60 % de l’hydrogène utilisé est « bleu » et le gros tiers restant est produit à partir d’électricité renouvelable, la quantité d’émissions de CO2 évitée par la filière considérée atteint seulement 3 à 61 % par rapport à l’utilisation de ressources fossiles, toujours pour un taux de fuite d’hydrogène compris entre 1 et 3 %. En cause : les fuites de méthane, inhérentes à la production d’hydrogène par vaporeformage de méthane.
- Référence
Climate benefit of a future hydrogen economy
volume3, Article number: 295 (2022)
- Abstract
Hydrogen is recognised as an important future energy vector for applications in many sectors. Hydrogen is an indirect climate gas which induces perturbations of methane, ozone, and stratospheric water vapour, three potent greenhouse gases. Using data from a state-of-the-art global numerical model, here we calculate the hydrogen climate metrics as a function of the considered time-horizon and derive a 100-year Global Warming Potential of 12.8 ± 5.2 and a 20-year Global Warming Potential of 40.1 ± 24.1. The considered scenarios for a future hydrogen transition show that a green hydrogen economy is beneficial in terms of mitigated carbon dioxide emissions for all policy-relevant time-horizons and leakage rates. In contrast, the carbon dioxide and methane emissions associated with blue hydrogen reduce the benefit of a hydrogen economy and lead to a climate penalty at high leakage rate or blue hydrogen share. The leakage rate and the hydrogen production pathways are key leverages to reach a clear climate benefit from a large-scale transition to a hydrogen economy.
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