Vous avez probablement tous entendu parler de l’hydrogène vert n’est-ce pas ? Eh bien, il existe en fait plusieurs autres couleurs permettant de caractériser l’hydrogène et plus précisément la façon dont il est produit.
Le savez-vous ? L’hydrogène est l’élément le plus léger du tableau périodique mais également le plus abondant dans l’univers.
Par contre, l’hydrogène se trouve très rarement à son état naturel, il est associé à d’autres molécules et se retrouve dans l’eau – H2O, les hydrocarbures – HC et le gaz naturel – CH4 par exemple. C’est pour cela que divers moyens ont été développés afin d’en créer artificiellement. Et à chaque procédé une couleur est associée permettant de définir l’empreinte carbone de l’hydrogène produit.
L’hydrogène blanc : hydrogène à l’état naturel
L’hydrogène blanc définit l’hydrogène à l’état naturel, souvent sous forme gazeuse et incolore. Il se trouve (très rarement) dans des couches géologiques et actuellement, il n’existe aucune méthode durable pour exploiter ces gisements.
L’hydrogène noir/brun : vous l’aurez compris, il pollue !
Le charbon est utilisé depuis longtemps pour produire de l’hydrogène grâce au procédé de gazéification. Il permet de convertir les matières carbonées en monoxyde de carbone, hydrogène et dioxyde de carbone à l’aide d’une réaction thermochimique à haute température (entre 1200°C et 1500°C). Le gaz ainsi produit, appelé syngas, est ensuite séparé pour récupérer l’hydrogène.
En fonction du type de charbon utilisé, l’hydrogène peut être qualifié de brun ou de noir. Le lignite produit de l’hydrogène brun, tandis que le charbon bitumineux produit de l’hydrogène noir.
Cependant, la production d’hydrogène brun ou noir est très polluante, car le CO2 et le CO émis ne peuvent être réutilisés et sont libérés dans l’atmosphère.
Pour résumer, l’hydrogène est ici créé grâce à la gazéification qui s’exprime par l’équation :
C (charbon) + H2O → H2 + CO
La biomasse pour produire de l’hydrogène
La biomasse peut être transformée en hydrogène grâce à la gazéification. La quantité de carbone émise varie selon le type de biomasse utilisée et l’utilisation de différentes technologies pour capter et stocker le carbone. Cependant, les émissions nettes de carbone lors de la production d’hydrogène à partir de biomasse peuvent être moins importantes que celles générées par la production d’hydrogène brun ou gris.
L’hydrogène gris : le plus utilisé
Actuellement, la plupart de l’hydrogène est produit à partir de gaz naturel, en utilisant un procédé appelé «vaporeformage», qui permet de séparer les molécules d’hydrogène des molécules de carbone avec de la vapeur d’eau. Cependant, ce procédé en deux étapes et à haute température (entre 700°C et 1000°C) produit également du CO2. L’hydrogène ainsi produit est appelé «gris» lorsqu’il n’y a pas de captage de CO2. La production d’hydrogène gris émet environ 9,3 kg de CO2 par kg d’hydrogène produit.
Besoin de mieux comprendre ? Voici l’équation du vaporeformage:
CH4+H2O → CO+3H2 puis CO + H2O → CO2 + H2
Le terme «gris» peut également être utilisé pour décrire l’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles sans captage de gaz à effet de serre, avec une différence dans la quantité d’émissions générées lors de sa production par rapport aux variantes brun ou noir.
L’hydrogène bleu : captage géologique
L’hydrogène est qualifié de «bleu» lorsque les émissions de CO2 produites lors du processus de vaporeformage sont captées et stockées sous terre à l’aide de techniques industrielles de capture et de stockage de CO2 (CSC) pour éviter leur libération dans l’atmosphère.
Par conséquent, l’hydrogène bleu est souvent considéré comme une source d’énergie neutre en carbone, même si une partie du CO2 produit (environ 10 à 20%) ne peut pas être capturée. Il serait plus précis de qualifier l’hydrogène bleu de «bas carbone ».
L’hydrogène turquoise
L’hydrogène « turquoise » ou « bas carbone » est désigné par un tout nouveau processus expérimental d’extraction d’hydrogène à partir de gaz naturel produisant de l’hydrogène gazeux et du carbone solide en chauffant le méthane à haute température (2000°C) via un procédé appelé pyrolyse.
La pyrolyse du méthane en une équation ça donne quoi ?
CH4 ⟶ C + 2 H2
Lorsque l’hydrogène est généré via l’électrolyse de l’eau, il peut être « rose », « jaune » ou « vert ». Tout dépend de la provenance de l’électricité utilisé pour réaliser la réaction d’électrolyse.
Mais c’est quoi l’électrolyse ? C’est une réaction électrochimique qui divise l’eau en hydrogène et oxygène.
Il y a quasiment autant de variétés d’électrolyseurs pour la production d’hydrogène que de teintes différentes pour l’hydrogène.
L’électrolyse de l’eau s’explique donc par l’équation :
2 H2O → O2 + 2 H2
L'hydrogène jaune : un mélange de ce qui est disponible
L’hydrogène de couleur jaune peut être produit par électrolyse de l’eau avec de l’électricité solaire, ou lorsque le courant électrique utilisé provient d’une combinaison de sources d’énergie renouvelables et fossiles disponibles dans le réseau électrique. L’électricité utilisé n’est donc pas neutre en carbone.
L’hydrogène rose : électricité d’origine nucléaire
L’hydrogène peut parfois être produit à partir d’énergie nucléaire, il est alors qualifié de « rose ». Ce processus de production d’hydrogène ne libère donc pas (ou très peu) de dioxyde de carbone, ce qui représente un réel avantage pour l’environnement.
Et pour finir, celui que vous connaissez surement …
L’hydrogène vert : électricité découlant de sources renouvelables
L’hydrogène peut être considéré comme « vert » lorsqu’il est produit par électrolyse à partir d’électricité provenant d’énergie renouvelables (par exemple l’énergie solaire ou encore éolien). Cette forme d’hydrogène produit grâce à l’électrolyse de l’eau, est également appelée « hydrogène propre » car celle-ci ne libère pas de CO2. Cependant, bien que cette méthode soit la plus respectueuse de l’environnement, elle ne représente qu’environ 1% de la production totale d’hydrogène à ce jour.