Les camions et les bus à pile à combustible continuent d’arriver, et ils ont toujours besoin de plus d’hydrogène vert.

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Compte tenu de la série continue d’améliorations des batteries électriques, il est surprenant que certains acteurs du secteur des émissions zéro continuent de privilégier l’électrification des véhicules au moyen de piles à combustible à hydrogène. Eh bien, c’est le cas, et tant qu’ils persévéreront dans cette approche, cela ajoutera une raison de plus pour que l’hydrogène vert évince les combustibles fossiles de la chaîne d’approvisionnement mondiale en hydrogène.

La voie de la biomasse vers l’hydrogène vert

Le consensus qui se dessine concernant l’hydrogène vert est que ses applications spécifiques — y compris les voitures particulières et les systèmes de chauffage domestique — représentent un gaspillage de ressources. Néanmoins, le rôle de l’hydrogène dans les économies industrielles modernes dépasse les secteurs des transports et du bâtiment. La raffinage, la production d’acier, la fabrication d’engrais et l’industrie chimique font partie des cas d’usage à grande échelle où des sources d’hydrogène plus durables pourraient — et devraient — remplacer l’hydrogène conventionnel, qui provient du gaz naturel ainsi que, dans une moindre mesure, du charbon.

L’électrolyse attire la majeure partie des financements, tant du secteur privé que public, pour ce qu’on appelle l’hydrogène vert, processus qui consiste à utiliser de l’énergie renouvelable pour extraire du gaz hydrogène de l’eau. Bien que les coûts élevés aient entravé son adoption, la situation s’est améliorée grâce aux innovations visant à réduire le prix des électrolyseurs.

De nouvelles opportunités d’utilisation à grande échelle de l’énergie renouvelable stimulent également le développement de l’électrolyse de l’eau. De plus, les startups ciblent des applications spécialisées où la disponibilité du carburant est le facteur déterminant, et non son prix (voir plus d’informations sur l’hydrogène vert ici).

D’autres voies vers l’hydrogène vert ont reçu moins d’attention, à savoir la conversion de la biomasse en hydrogène et celle des déchets plastiques en hydrogène. Néanmoins, l’activité se poursuit également dans ces domaines.

Dans le domaine de la biomasse, par exemple, en octobre dernier, une équipe de recherche basée à l’Université Yale a décrit les avantages climatiques liés à l’utilisation du Bio-H2 en complément de l’électrolyse de l’eau, soulignant la pénurie d’eau douce parmi les facteurs qui limitent la dépendance exclusive aux électrolyseurs.

La solution issue des algues

Les innovateurs dans le domaine de la conversion de la biomasse en hydrogène ont exploré les déchets agricoles et forestiers, ainsi que les déchets alimentaires et les eaux usées municipales ; les déchets animaux et autres sous-produits animaux jouent également un rôle.

Un domaine resté largement inexploité est le potentiel des algues à fournir une source économique d’hydrogène vert, les chercheurs étant confrontés au taux élevé de sel présent dans les algues cultivées en mer.

Une équipe internationale composée de l’Université Columbia à New York et de l’Université des femmes Ewha en Corée a décidé de s’attaquer à ce problème. Leur étude, publiée dans la revue Nature, porte sur la conversion des algues brunes par un processus neutre en carbone, la négativité en carbone étant une possibilité grâce au potentiel de séquestration des sous-produits carbonatés.

En défendant l’utilisation de la biomasse issue des océans, l’équipe souligne que le taux de séquestration du carbone par les algues dépasse de loin celui des autres biomasses terrestres, ce taux étant sept fois plus élevé. D’autres avantages incluent un rythme de croissance permettant une récolte jusqu’à six fois par an sans besoin d’engrais, ainsi que l’utilisation d’espaces non terrestres pour la culture.

Les chercheurs ont soumis leurs algues à un traitement thermique alcalin personnalisé (ATT), décrit ici avec une précision extrême. « Les résultats montrent que l’ATT à base de biomasse peut produire plus d’H2 que le processus combiné de gazéification et de réactions de déplacement gazeux », conclut l’équipe à l’intention des lecteurs non spécialisés.

« C’est un résultat très prometteur, compte tenu de la courbe d’apprentissage potentielle dans le développement de la technologie ATT à base de biomasse, qui en est encore à un stade précoce », ajoutent-ils.

La solution aux déchets plastiques

Les déchets plastiques constituent une autre approche évoquée de temps en temps dans la littérature sur l’hydrogène vert, bien qu’il s’agisse davantage d’un outil de gestion des déchets issus de sources fossiles que d’une solution utilisant des ressources renouvelables.

Une contribution récente provient d’une équipe pluriversitaire en Corée, avec la participation de l’Université de Californie. Leur étude, publiée le 6 juillet dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), défend l’ATT comme une alternative efficace au recyclage des plastiques permettant d’obtenir de l’hydrogène à haute pureté.

« Malgré une insistance croissante sur le recyclage, seuls 9 % des déchets plastiques sont actuellement recyclés, tandis que 79 % s’accumulent dans des décharges et 12 % sont incinérés », note l’équipe pour expliquer, de manière euphémique, les lacunes du secteur mondial actuel du recyclage des plastiques.

« Les pratiques traditionnelles de gestion des déchets non seulement échouent à faire face de manière adéquate à la crise des déchets plastiques, mais contribuent également à une pollution environnementale secondaire, y compris la libération de microplastiques, de particules fines, de SOx, de NOx, de dioxines et de CO2 », ajoutent-ils par précaution.

Plus d’hydrogène vert pour les bus à piles à combustible

Pendant que la biomasse et les déchets plastiques ne sont pas encore présentes sur le marché de masse, l’argument en faveur de l’électrolyse de l’eau gagne en force à chaque jour où le président américain Donald Trump échoue à stopper, sans parler d’inverser, les dommages causés aux marchés mondiaux du carburant par sa guerre en Iran. Le projet Ornuba en Espagne fait partie de ceux qui illustrent comment des applications industrielles — dans ce cas, l’ammoniac vert — soutiennent les projets d’hydrogène vert utilisant des ressources locales, à l’abri des aléas de la géopolitique trumpienne.

Les cas d’usage liés au transport sont également en cours d’examen, bien que les parties prenantes soient beaucoup plus prudentes qu’auparavant. Aujourd’hui, l’attention se porte sur des cas d’usage spécifiques où une combinaison de politiques publiques et d’un manque – perçu ou réel – de solutions équivalentes alimentées par des batteries crée une opportunité.

En Espagne, par exemple, Bosch a fourni ses modules d’alimentation à pile à combustible pour tester un bus du fabricant Irizar, en se concentrant sur les longs trajets à Madrid. Selon Bosch, ce bus peut parcourir plus de 1 000 kilomètres avant de devoir être ravitaillé, ce qui prend environ 10 à 15 minutes. Bosch propose également un système plus puissant pour les bus de tourisme lourds et les camions.

Bosch est également actif en Allemagne, où l’entreprise MAN a récemment lancé des essais routiers de camions électriques utilisant à la fois des piles à combustible et des batteries, visant une autonomie de 450 à 500 kilomètres. MAN fait partie de ceux qui sont prudents dans le domaine des piles à combustible. L’entreprise prévoit que les véhicules électriques à batterie domineront le secteur du transport routier de marchandises, tout en laissant encore une place au transport à piles à hydrogène. « Les technologies à hydrogène… peuvent jouer un rôle complémentaire important dans des applications spécifiques – par exemple, sur des itinéraires de transport très longs ou dans des régions disposant d’une infrastructure de recharge insuffisante », note MAN.

Ballard est un autre acteur en pleine expansion en Allemagne. En mars dernier, Ballard a indiqué que sa technologie alimente 410 des environ 500 bus à piles à combustible en service dans le pays.

Pendant ce temps, aux États-Unis

Ici aux États-Unis, certains acteurs du secteur des piles à combustible n’attendent pas que la peinture sèche. Bosch réapparaît, cette fois via sa filiale Bosch RexRoth, qui fournit un système de pompage avancé pour une future station de ravitaillement en hydrogène en Californie. Cette installation est commandée par SamTrans, le district de transport du comté de San Mateo. Présentée comme la plus grande station de ce type, elle disposera d’une capacité de service pouvant accueillir jusqu’à 175 bus à piles à combustible. « Le système Bosch Rexroth peut distribuer jusqu’à 1 200 kg/h d’hydrogène afin de soutenir des déploiements encore plus importants de bus », ajoute Bosch.

Dans le comté d’Orange, l’entreprise Clean Energy Fuels Corp. a obtenu un contrat de 27,5 millions de dollars de la part d’OCTA, l’autorité des transports du comté d’Orange, pour construire une station de ravitaillement en hydrogène au sein de son dépôt de bus à Garden Grove. « OCTA dispose actuellement de 10 bus à piles à hydrogène en service et prévoit d’en ajouter 40 d’ici la fin de la construction de cette station », indique CEFC.

Aucune de ces installations ne apportera beaucoup de réconfort aux opérateurs individuels de véhicules à piles à hydrogène en Californie, qui souffrent d’un manque de stations de ravitaillement fonctionnelles en hydrogène, mais c’est là une toute autre problématique. Suivez de près l’entreprise américaine Hyroad Energy, qui vient d’ouvrir une nouvelle station de ravitaillement en hydrogène pour les flottes de camions commerciaux à Santa Fe Springs.