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L'hydrogène « propre » de l’Alberta aurait une grande empreinte carbone, selon une étude

Un complexe industriel fait de tuyaux et de cheminées.

Le projet Quest, construit à Edmonton par la pétrolière Shell, est l'une des deux seules usines d'hydrogène bleu en activité dans le monde.

Photo : La Presse canadienne / JASON FRANSON

L’hydrogène bleu, qui utilise la technologie de captage et de stockage du carbone pour diminuer ses émissions polluantes, génère quand même une grande quantité de gaz à effet de serre, selon des chercheurs américains. Cette technologie a pourtant la faveur du gouvernement albertain, tout comme celle des deux principaux partis fédéraux.

Depuis plusieurs mois, le gouvernement albertain présente l’hydrogène comme une industrie de l’avenir qui pourrait soutenir la croissance économique de la province.

Le Parti conservateur du Canada mentionne l'hydrogène, y compris l'hydrogène bleu, comme une des solutions à la crise climatique, tandis que le gouvernement libéral présentait récemment sa Stratégie canadienne sur l’hydrogène (Nouvelle fenêtre).

Celle-ci prévoit que jusqu’à 30 % de l’énergie consommée par les Canadiens pourrait venir de l’hydrogène d’ici 2050, notamment pour les véhicules lourds et l’aviation. La stratégie ne précise pas comment cet hydrogène serait produit. Le ministre de l'Environnement, Jonathan Wilkinson, a cependant vanté les mérites de l'hydrogène bleu à plusieurs reprises.

Le Bloc québécois a réclamé vendredi le retrait de cette stratégie, qu'il qualifie de manière déguisée de continuer à soutenir les sables bitumineux.

La plupart des projets de production d’hydrogène en Alberta envisagent d’utiliser une technologie dont les bénéfices environnementaux sont loin d’être clairs, selon Robert Howarth, professeur d'écologie et de biologie environnementale à l’Université Cornell, dans l'État de New York.

[L’industrie] présente souvent ça comme méthode de production zéro émission, mais ce n’est pas du tout ce que notre étude conclut.

Une citation de :Robert Howarth, professeur d’écologie et de biologie environnementale à l’Université Cornell

Avec son confrère de l’Université Standford, Mark Jacobson, il a tenté de calculer les émissions de dioxyde de carbone générées par l’hydrogène bleu, un terme inventé par l’industrie pour décrire la production d’hydrogène à base de gaz naturel, et dont les émissions polluantes sont ensuite captées et enfouies sous terre. 

Des sources d’émissions multiples

Leurs conclusions, publiées dans la revue scientifique Energy Science and Engineering, se basent sur une analyse de l’ensemble du cycle de vie de l’hydrogène. Ils ont quantifié les émissions polluantes générées par quatre étapes du processus de production. 

Robert Howarth.

Robert Howarth croit que l'hydrogène bleu n'a pas sa place dans une stratégie de transition énergétique.

Photo : Université Cornell / Robert Barker

D’abord, le processus de captage et de stockage du carbone n’est pas efficace à 100 %. L’usine Quest de Shell, située près d'Edmonton, est l’une des deux seules usines d’hydrogène bleu actuellement en service dans le monde.

En moyenne, elle capte 78,8 % du carbone généré par la réaction chimique qui sépare le méthane (CH4) et l’eau en hydrogène et en CO2

L’usine de Shell ne capte cependant pas le CO2 généré en brûlant du gaz naturel pour produire la chaleur nécessaire à la réaction chimique. 

Le processus de captage du carbone nécessite également une grande quantité d’électricité, qui est elle aussi générée grâce à du gaz naturel.

Enfin, Robert Howarth et Mark Jacobson tiennent aussi compte du gaz naturel qui s’échappe dans l’atmosphère pendant son extraction et son transport.

Selon certaines études, 3,5 % du gaz naturel extrait du sol aux États-Unis se retrouvent dans l’atmosphère avant d’avoir pu être brûlés. Ce gaz est majoritairement constitué de méthane, un gaz 100 fois plus puissant que le dioxyde de carbone.

Les chercheurs arrivent donc à la conclusion que produire un mégajoule d’énergie en brûlant de l’hydrogène bleu émet l’équivalent de 139 grammes de CO2, contre 111 grammes pour le gaz naturel.

L’être humain est toujours à la recherche de solutions faciles, et si elles fonctionnent, je suis 100 % en leur faveur, mais il faut rester sceptique tant qu’on n'a pas fait les analyses nécessaires.

Une citation de :Robert Howarth, professeur d’écologie de biologie environnementale à l’Université Cornell

L’industrie veut faire mieux

Tous ne partagent pas les conclusions des deux chercheurs. Dans ce genre de modèle, le résultat dépend des données qu’on choisit d'utiliser, explique Steve Griffith, vice-président de la recherche à l’Université Khalifa d’Abu Dhabi, aux Émirats arabes unis, par courriel.

Selon lui, les deux chercheurs surestiment par exemple la quantité de méthane qui s’échappe dans l’atmosphère. Il croit aussi que différentes technologies peuvent être employées pour réduire l'empreinte carbone.

Il ajoute aussi que l’hydrogène est rarement utilisé pour être brûlé directement, mais plutôt pour différents procédés industriels comme la production d'ammoniac.

Le symbole chimique de l'hydrogène H² sur une borne rouge.

Environ 98 % de l'hydrogène produit dans le monde est extrait du gaz naturel ou du charbon.

Photo : iStockphoto

Du côté du gouvernement albertain, le ministre associé du Gaz naturel, Dale Nally, assure que les projets développés dans la province respecteront les futures normes canadiennes et européennes sur l'intensité carbone.

L’entreprise américaine Air Products a l'intention de construire une usine d’hydrogène à Edmonton d’ici 2024. Elle affirme qu’elle captera 95 % du carbone produit par la réaction de reformage du gaz naturel. Une partie de l’hydrogène sera ensuite utilisée pour alimenter cette même réaction en chaleur. 

De son côté, Shell Canada répond que l’hydrogène bleu représente une solution de transition qui peut contribuer à décarboner l’économie au cours de la prochaine décennie.

L’hydrogène vert toujours plus cher

L’hydrogène peut aussi être produit grâce à l’électrolyse de l’eau, c'est-à-dire en passant un courant électrique dans l’eau (H2O) pour la séparer en oxygène (O) et en hydrogène (H2). Cette méthode est surnommée hydrogène vert quand l’électricité provient de sources renouvelables. Cette méthode présente cependant moins de 2 % de la production mondiale.

Le professeur de physique à l’Université du Québec à Trois-Rivières et membre de l’Institut de recherche sur l’hydrogène Gabriel Antonius affirme que cette méthode est jusqu’à trois fois plus chère que l’hydrogène bleu.

Dans les électrolyseurs, typiquement, on va avoir besoin de matériaux rares et coûteux comme des métaux précieux, par exemple le palladium et l’indium, souligne-t-il.

Gabriel Antonius en train de recharger un véhicule fonctionnant à l'hydrogène.

Gabriel Antonius est professeur à l'Institut de recherche sur l'hydrogène à l'Université du Québec à Trois-Rivières.

Photo : Radio-Canada / Benoit Roussel

Ça peut être intéressant de convertir les centres de production d'hydrogène gris en hydrogène bleu et de venir capturer plus d'émissions de CO2, ajoute-t-il, mais il ne faut pas se faire croire qu'on va réduire nos émissions de CO2 en produisant plus d'hydrogène bleu, certainement pas. Ça reste un processus très énergivore et très émetteur.

Robert Howarth est lui aussi très sceptique. Il affirme que, même en réduisant substantiellement les émissions de l’hydrogène bleu, celles-ci demeureront trop élevées pour un monde qui vise la carboneutralité pour 2050.

Si on veut utiliser l’hydrogène, on devrait tout de suite passer à l’électrolyse et éviter le gaz naturel entièrement, estime-t-il.

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