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Le top départ de la course à l’énergie propre a été donné il y a plusieurs années déjà maintenant. Mais des chercheurs pourraient bien avoir fait une découverte aujourd’hui qui nous donnerait une longueur d’avance. Des réserves d’hydrogène naturel semblent se cacher sous nos montagnes.

L’hydrogène. Il est considéré comme l’un des piliers de notre transition énergétique. Notamment parce qu’il pourrait contribuer à décarboner notre industrie et notre mobilité. À la condition, toutefois, que l’on s’appuie sur un hydrogène bas-carbone. Un hydrogène, donc, produit par électrolyse de l’eau dans des électrolyseurs alimentés par des énergies renouvelables ou de l’électricité nucléaire. Ou, espèrent les scientifiques depuis assez récemment, un hydrogène trouvé à l’état naturel sur notre Terre.

Comme notre Terre produit de l’hydrogène

Depuis assez récemment, parce que jusqu’ici, les chercheurs ne pensaient pas qu’il existait suffisamment d’hydrogène naturel — celui qui a reçu le qualificatif d’hydrogène blanc — pour les applications que nous lui envisageons. Mais ils ont découvert qu’un certain nombre de processus géologiques peuvent en générer. Et aujourd’hui, une équipe du Helmholtz Centre for Geosciences (GFZ, Allemagne) publie des précisions importantes à ce sujet.

Pour comprendre, notons que les scientifiques estiment que le mécanisme le plus prometteur pour la production d’hydrogène naturel à grande échelle est un processus géologique qui implique les roches du manteau terrestre. En réagissant avec l’eau, ces roches peuvent former du H2 blanc par serpentinisation. Mais pour que ces roches soient mises en contact avec de l’eau, il faut qu’elles soient ramenées près de la surface. Et cela se produit lorsque les bassins océaniques s’ouvrent et donnent naissance à un rift. Mais aussi lorsque des montagnes se forment. Les plaques tectoniques continentales se rapprochent alors et entrent en collision, poussant les roches du manteau vers la surface.

De l’hydrogène blanc plein les montagnes

Dans la revue Science Advances, les chercheurs du GFZ racontent comment leurs modélisations de pointe leur ont permis de déterminer que la production d’hydrogène peut être jusqu’à 20 fois supérieure dans les zones de formation de montagnes que dans les environnements de rifts. Et ce n’est pas tout. Ils expliquent aussi que les roches-réservoirs — les grès, par exemple —, qui permettent d’accumuler un hydrogène qui pourra être économiquement exploité, sont présentes dans les chaînes de montagne. Alors qu’elles semblent absentes des rifts.

La découverte appuie donc les efforts d’exploration déjà en cours dans les Pyrénées et dans les Alpes où des indices d’une production naturelle d’hydrogène ont été identifiés. « Nous sommes peut-être à un tournant de l’exploration de l’hydrogène naturel. Nous pourrions ainsi assister à la naissance d’une nouvelle industrie », avance Frank Zwaan, auteur principal de ces travaux.

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Fin décembre, on apprenait que Hyvia, coentreprise entre Renault et Plug spécialisée dans l’hydrogène pour l’automobile et les utilitaires, était en grande difficulté. Aujourd’hui, la [...]

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« La simplicité est la sophistication suprême » a dit Léonard de Vinci. Garder les choses simples est toujours une injonction de bon sens, même si elle n’est pas toujours facile à mettre en œuvre. Cette start-up australienne veut résoudre ainsi un défi de taille de la transition énergétique : la production massive d’hydrogène.

La voie la plus connue aujourd’hui pour produire l’hydrogène décarboné est l’électrolyse. Il faut, pour ce faire, produire en premier lieu de l’électricité propre, par exemple, en convertissant le rayonnement solaire en électricité par une centrale photovoltaïque, puis ensuite utiliser cette électricité pour produire de l’hydrogène vert par électrolyse de l’eau. Au total, ce sont deux étapes qu’il faut prévoir. Peut-on faire plus simple, comme l’a recommandé Léonard de Vinci ?

C’est possible, en utilisant, par exemple, le procédé dit de craquage de l’eau par photocatalyse (Photocalytic Water Splitting en anglais, ou PWS). Avec cette approche, on utilise de la lumière pour casser la molécule d’eau en deux, c’est-à-dire d’une part l’oxygène, et d’autre part l’hydrogène. Pour cela, il faut une grande quantité de lumière, ayant une énergie suffisante et des catalyseurs, par exemple, du dioxyde de titane (TiO₂).

Schéma du concept / Infographie : Sparc Hydrogen.

Un projet australien qui avance vite

Sparc Hydrogen a lancé un projet pilote pour maîtriser cette technologie. Il s’agit d’une joint-venture qui regroupe Sparc Technologies, société spécialisée dans les technologies de la transition énergétique, Fortescue, un investisseur dans ce type de projets, et l’Université d’Adélaïde. L’installation ressemblera à une centrale solaire à concentration, constituée de rangées de miroirs (de technologie Fresnel) faisant face à une tour, où la lumière sera concentrée pour produire la réaction de photocatalyse.

Pour appuyer ce projet, la start-up se base sur les résultats positifs obtenus à l’aide d’une centrale de recherche implantée à proximité de la ville de Newcastle, au sud-est de l’Australie. La campagne d’essais s’est déroulée entre 2023 et 2024, et permettra d’appuyer la conception en cours de la centrale pilote, à plus grande échelle, qui sera installée à proximité d’Adélaïde, dans le sud du pays. La joint-venture vient de décider la construction de la centrale pilote, qui devrait voir le jour à mi-2025.

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Toyota a annoncé avoir mis au point un nouveau système de pile à combustible (FC pour fuel cell), son système de piles à hydrogène de [...]

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En matière d’hydrogène, les bonnes nouvelles sont rares, et le gaz peine à se faire une place concrète dans la transition énergétique. Nouvel exemple en date : Airbus a décidé de repousser la commercialisation de son avion 100 % hydrogène.

Il semblerait qu’Airbus ait décidé de freiner des quatre fers sur son projet d’avion à hydrogène. La commercialisation d’un avion régional fonctionnant entièrement à l’hydrogène en 2035 ne semblerait finalement pas atteignable. Selon Force Ouvrière, syndicat majoritaire d’Airbus, le budget du projet ZEROe aurait été réduit de 25 %, et les objectifs de commercialisation auraient été repoussés de 5 à 10 ans. Airbus avait d’ailleurs prévu d’installer un cinquième moteur à hydrogène sur un Airbus A380 pour réaliser des tests sur le circuit de distribution ainsi que sur la combustion du gaz. Mais toujours selon le syndicat, il semblerait que ce test soit annulé.

De manière plus globale, Force Ouvrière a même annoncé qu’Airbus avait prévu de revoir sa feuille de route en matière de décarbonation. Airbus a tout de suite démenti, et réaffirmé que son ambition de décarboner le transport aérien restait inchangée. Mais l’industriel a concédé que les progrès étaient plus lents que prévus, la faute à un écosystème qui peine à se développer autour de l’hydrogène vert.

L’hydrogène dans l’aviation, pas avant 2050 ?

Il faut bien admettre qu’Airbus s’était montré avant-gardiste en annonçant sa volonté de commercialiser un avion de ligne fonctionnant à l’hydrogène pour 2035. La propulsion à hydrogène, bien que prometteuse sur de nombreux aspects, fait face à de nombreux obstacles.

D’abord, la plus petite molécule de l’univers est très difficile à contenir, et à tendance à s’échapper de la plupart des systèmes de stockage. Pour la stocker de manière efficace, il faut pouvoir la refroidir à -253 °C, ou la compresser à 1 013 bars. En parallèle, les installations de production d’hydrogène vert ont du mal à se faire une place dans la transition énergétique, et la production qui en résulte reste très onéreuse.

Face à ces constats, l’IATA (International Air Transport Association) qui représente 300 compagnies dans le monde, mise plutôt sur les carburants non fossiles pour décarboner le secteur aérien. Cette solution technologique permettrait une transition progressive du secteur. L’IATA indique ainsi que les technologies comme l’hydrogène pourraient intégrer le secteur aérien, mais dans un second temps seulement.

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L’hydrogène est depuis longtemps pressenti comme un vecteur de la transition énergétique. Sa production, notamment par électrolyse, reste toutefois coûteuse. Mais l’Université de Liverpool propose une solution, au point d’union entre deux domaines : l’ingénierie biologique et les technologies de l’énergie propre.

Le biomimétisme est un principe de conception qui vise à s’inspirer de la nature pour mettre au point des systèmes technologiques. Les solutions naturelles, après tout, n’ont-elles pas été éprouvées par 3,8 milliards d’années d’évolution ? En la matière, la biosphère s’avère experte dans la transformation de l’énergie du soleil pour produire des substances chimiques variées, en premier lieu par la photosynthèse.

Dès lors, il n’est en rien déraisonnable de chercher à s’en inspirer. Et c’est bien ce qui a été fait à l’Université de Liverpool, par les équipes du professeur Luning Liu, qui occupe la Chair of Microbial Bioenergetics and Bioengineering (chair Bioénergétique et bioingénierie microbienne) et le professeur Andy Cooper de la Materials Innovation Factory de l’université (Atelier des matériaux innovants).

Un nanoréacteur hybride pour utiliser toute la lumière du soleil.

Imiter la nature est bien difficile. Le premier écueil rencontré par les chercheurs est de parvenir à produire un réacteur de photosynthèse artificielle qui exploite une large partie du spectre du rayonnement solaire. La deuxième difficile réside dans la durabilité de ces réacteurs, rapidement dégradés par l’environnement, et notamment par l’oxygène de l’atmosphère.

L’innovation de l’équipe de recherche réside dans une combinaison spécifique de matériaux très différents, d’où son nom de « réacteur hybride ». Un semi-conducteur organique, doté de pores microscopiques, joue le rôle, en quelque sorte, de collecteur de lumière. Ce composant transfère ensuite la lumière vers des enzymes biologiques, très efficace pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau et de la lumière. L’ensemble est intégré dans une coquille constituée de carboxysome, le composant naturel qui permet de compartimenter les bactéries, et qui, en l’occurrence, protège les enzymes de la dégradation par l’oxygène.

Cette invention a permis de réaliser la production directe d’hydrogène vert à partir de la lumière du soleil et de l’eau. Elle permet de se passer de matériaux précieux, comme par exemple le platine, utilisé dans les électrolyseurs. Elle ouvre ainsi la voie à de possibles nouvelles manières de produire de l’hydrogène de manière massive et à bas coût. Pour peu, bien sûr, que cette invention, particulièrement intéressante, tienne ses promesses lors du passage de l’échelle laboratoire à l’échelle industrielle.

L’article scientifique a été publié dans la revue ACS Catalysis et est disponible en source ouverte.

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Après une année 2023 record sur fond de prix de l’énergie élevés, le pétrolier énergéticien TotalEnergies annonce un bénéfice net 2024 en repli de 26 [...]

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Pendant un temps considéré comme l’une des solutions clés de la décarbonation, en particulier pour le secteur des transports, l’hydrogène vert peine à s’imposer du fait de coûts de production trop élevés. De nombreux industriels qui se sont lancés dans l’aventure en font les frais. 

L’année commence mal pour McPhy Energy, fabricant français d’électrolyseurs. L’entreprise a pourtant inauguré, il y a à peine 6 mois, sa gigafactory d’électrolyseurs du côté de Belfort. Mais malgré ce nouvel outil de production de taille, le carnet de commandes peine à se remplir. Ainsi, alors que l’entreprise avait annoncé, fin octobre, un chiffre d’affaires compris entre 18 et 22 millions d’euros pour l’année 2024, celui-ci vient d’être révisé à hauteur de 11 millions d’euros seulement.

Selon McPhy Energy, ces chiffres seraient principalement liés à la résiliation de son ancienne activité de stations de recharges, cédé un peu plutôt dans l’année, ainsi qu’au report du projet Djewels. Ce dernier devrait comprendre la production de 20 MW d’électrolyseurs pour un site de production d’hydrogène vert aux Pays-Bas. Mais l’accord final a été repoussé à début 2025. Sur le premier semestre 2024, McPhy Energy enregistrait un résultat net de -32 millions d’euros.

McPhy Energy, symbole d’une filière balbutiante

Qu’elle se rassure, l’entreprise McPhy Energy n’est pas toute seule. En réalité, c’est toute la filière de l’hydrogène vert qui souffre. Selon une récente étude publiée dans Nature Energy, seuls 10 % des projets de production d’hydrogène vert sont dans les temps. Les auteurs de cette étude ont analysé 190 projets annoncés entre 2020 et 2023, qui devaient être opérationnels en 2023. Sur les 4,3 GW totaux, seuls 0,3 GW ont été mis en service ! Toujours selon les auteurs de cette étude, la principale cause de ces échecs serait le coût trop élevé de l’hydrogène vert.

En France, le gouvernement avait fléché 680 millions d’euros d’aides pour l’année 2024. Finalement, aucune de ces aides n’aurait été versée du fait de l’instabilité politique, mais également du manque de demande industrielle. Pour 2025, seul un appel d’offres destiné à financer des projets a été lancé par l’ADEME.

La startup nantaise Lhyfe surnage

Heureusement, dans cette incertitude ambiante, une entreprise surnage : Lhyfe. La startup, connue pour son électrolyseur flottant qui bat les flots au large du Croisic, continue sa croissance. Elle vient d’annoncer pouvoir garantir la traçabilité de son hydrogène vert grâce à un accord avec Atmen. Chaque livraison d’hydrogène vert pourra désormais être accompagnée d’un passeport numérique, dont la précision est supérieure aux exigences européennes actuelles. Désormais, l’entreprise vise à obtenir la certification RFNBO (Renewable Fuels of Non-Biological Origin), qui définit les critères que doivent respecter les carburants renouvelables d’origine non biologiques pour être comptabilisés dans les objectifs climatiques européens.

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Beaucoup de promesses ont été faites en matière d’hydrogène vert. Mais des chercheurs révèlent aujourd’hui que trop peu ont été tenues.

Ces dernières années, l’hydrogène vert a fait couler beaucoup d’encre. Parce que certains ont vu en lui une manière de répondre à une partie au moins de nos besoins en énergie, aujourd’hui encore fortement dépendants des ressources fossiles. Alors, les stratégies et les projets se sont multipliés. La France, par exemple, a prévu 7 milliards d’investissements en 10 ans.

Des ambitions suffisantes, mais trop peu de résultats

Ainsi, en ce début d’année 2025, des chercheurs de l’Institut de recherche sur l’impact climatique de Potsdam (PIK, Allemagne) signalent que les ambitions annoncées suffisent à nous inscrire dans la plupart des scénarios de maintien du réchauffement climatique anthropique sous la barre des 1,5 °C. Mais ils rapportent aussi malheureusement que moins de 10 % de la production d’hydrogène vert annoncée dans plus de 60 pays a été réalisée.

« Au cours des trois dernières années, les annonces de projets d’hydrogène vert ont presque triplé », précise Adrian Odenweller, chercheur au PIK, dans un communiqué. « Cependant, seulement 7 % de la capacité de production initialement annoncée pour 2023 a été réalisée à temps au cours de cette période. » En cause, l’augmentation des coûts, un manque de volonté de payer du côté de la demande et des incertitudes concernant les subventions et la réglementation futures.

Sortir l’hydrogène vert de l’impasse

« L’hydrogène vert aura encore du mal à répondre aux attentes élevées à l’avenir en raison d’un manque de compétitivité », commente Falko Ueckerdt, un autre chercheur du PIK. En l’état actuel, l’analyse montre que « d’énormes subventions supplémentaires, d’environ mille milliards de dollars, seraient nécessaires pour réaliser tous les projets d’hydrogène annoncés d’ici 2030 ». On imagine facilement que c’est bien plus que ce qui est annoncé dans le monde. Et sur le long terme, ce n’est certainement pas soutenable.

Alors les chercheurs recommandent, entre autres, de pousser la demande. Grâce à des instruments de type quotas contraignants qui orienteraient l’hydrogène vert spécifiquement vers les secteurs difficiles à électrifier, comme l’aviation, les transports lourds, l’acier ou la chimie. De tels quotas existent déjà. En Europe, 1,2 % de tous les carburants d’aviation devront être mélangés à des carburants synthétiques à base d’hydrogène à partir de 2030. Ce quota devrait passer à 35 % d’ici 2050. Autre levier évoqué : la tarification du carbone qui encouragerait les industries fortement dépendantes à tourner le dos aux énergies fossiles. Mais ces instruments doivent aussi rester réalistes et ne pas attendre trop de l’hydrogène.

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