Couleurs de l’hydrogène et stations hydrogène : entre mythes et réalités

Le dihydrogène (H2) – molécule constituée de 2 atomes d’hydrogène -, communément appelé hydrogène est produit par différentes méthodes. De ce fait, la molécule d’hydrogène qui n’a ni couleur, ni odeur est pourtant, dans le monde de l’énergie, parée de plusieurs nuances. ZOOM sur une palette de couleur allant du noir au blanc, en passant par l’hydrogène vert.

L’évolution des couleurs de l’hydrogène en fonction de l’évolution des productions

Quelles sont les 12 couleurs de l’hydrogène ?

On nomme l’hydrogène avec 12 couleurs bien définies avec parfois quelques nuances : 

• Brun / noir
• Gris
• Bleu, turquoise
• Rose, rouge, violet, jaune
• Vert
• Blanc, orange

Chaque couleur correspond au procédé utilisé pour la production d’hydrogène ou à sa source d’énergie. Ce procédé a évolué avec les années, et tend de plus en plus vers une énergie ou un mode de production plus respectueux de l’environnement. 

Hydrogènes noir, marron, gris : héritages de l’industrie fossile

L’hydrogène noir et l’hydrogène marron sont produits par gazéification du charbon bitumineux (pour l’hydrogène noir) et lignite (pour le marron). Il s’agit d’un processus extrêmement polluant, puisqu’il produit du CO2 et du monoxyde de carbone et les rejette dans l’atmosphère.

L’hydrogène gris est produit à partir de combustibles fossiles et utilise généralement la méthode du vaporeformage. Il est actuellement l’hydrogène le plus courant en termes de production, car il est le moins cher à produire. Au cours de ce processus, 10 tonnes de CO2 sont générées et rejetées dans l’atmosphère contre une tonne d’hydrogène produit. Cette méthode, moins polluante que le vaporeformage du charbon, reste néanmoins génératrice de CO2.

Hydrogènes bleu, turquoise : les prémices d’une technologie de production moins émettrice de gaz à effet de serre

L’hydrogène bleu est dérivé de l’hydrogène gris, mais la majeure partie du CO2 émis au cours du processus de production est capturée et stockée, entre autres, sous terre. 10 à 20 % du dioxyde de carbone émis durant sa production n’étant pas captée et des fuites de méthane ayant été pointés du doigt par de nombreux scientifiques, l’hydrogène bleu est aujourd’hui considéré comme de l’hydrogène carboné.

L’hydrogène turquoise, quant à lui, est extrait par pyrolyse du méthane, c’est-à-dire en le chauffant à très haute température. Cette forme de production permet de produire du carbone solide utilisé notamment dans la production de pneus, de plastiques ou encore de batteries. Le processus utilise le gaz naturel comme matière première et, si l’énergie nécessaire à la séparation du méthane provient de sources renouvelables, le processus est presque neutre en carbone.

Hydrogènes rouge, rose, violet, jaune : La quête d’une énergie bas carbone

L’hydrogène rose, rouge et violet est généré par la division de l’eau à l’aide de l’électricité produite par les centrales nucléaires.

L’hydrogène rose est produit par l’électrolyse de l’eau, qui décompose l’eau en oxygène et en hydrogène. L’hydrogène rouge est quant à lui produit par fractionnement catalytique à haute température de l’eau, les produits chimiques utilisés dans le processus étant réutilisés dans un cycle de production en boucle fermée.

L’hydrogène violet est produit en utilisant l’énergie nucléaire et la chaleur par électrolyse chimio-thermique combinée de l’eau.

Enfin, l’hydrogène jaune, issu de l’électrolyse, provient d’un mix énergétique avec une part importante d’énergie nucléaire.

Hydrogène vert : La promesse d’une énergie vertueuse

Bien que l’hydrogène “vert” fasse souvent référence à l’hydrogène produit à partir d’électricité générée par des sources d’énergies renouvelables (d’origine solaire ou éolien), il peut également s’agir d’hydrogène produit par différentes méthodes utilisant d’autres sources renouvelables telles que le biogaz, le biométhane ou les biodéchets. Actuellement la méthode la plus courante de production d’hydrogène vert est l’électrolyse de l’eau.

Aucune émission de CO2 n’est associée à la production d’hydrogène vert ni à son utilisation. Lorsqu’il est utilisé dans une pile à combustible, le seul sous-produit de son utilisation est l’eau pure qui a été utilisée à l’origine pour sa production.

Hydrogène blanc et orange : L’eldorado de l’hydrogène ?

L’hydrogène blanc désigne l’hydrogène dans son état le plus naturel. Il est généré par un processus naturel à l’intérieur de la croûte terrestre et ne fait donc appel à aucun mode de production. Son processus d’extraction est similaire à celui du gaz naturel, nécessitant des forages souterrains profonds pour exploiter les puits d’hydrogène naturels. 

La réserve la plus connue se situe dans le village d Bourakébougou au Mali dont le puits crache un gaz contenant plus de 97 % d’hydrogène depuis plus de 30 ans. En France, un gisement a récemment été découvert en Moselle.

L’hydrogène orange, lui, est produit par injection d’eau salée, dans des roches riches en fer pour provoquer des réactions chimiques délivrant de l’hydrogène.

Avec ses différentes couleurs, allant du noir au blanc, l’hydrogène incarne l’évolution des méthodes de production vers une énergie plus respectueuse de l’environnement. L’hydrogène vert se dresse comme une solution prometteuse pour un avenir énergétique durable, libérant le potentiel d’une solution de décarbonation de la mobilité. Sa production étant dépendante de celle des énergies renouvelables, il est nécessaire de prendre en compte le temps de développement des technologies.

Hydrogène vert et stations de ravitaillement : où en est-on ?

Il existe deux façons d’alimenter une station en hydrogène.

La première grâce à un électrolyseur sur place. Dans ce cas, la couleur de l’hydrogène dépend du mix-énergétique du pays dans lequel elle est installée ; ou est verte si la station est fournie par de l’électricité verte.

La seconde par acheminement de l’hydrogène via des remorques de tubes d’hydrogène comprimé. Dans ce cas, la couleur de l’hydrogène dépend du mode de production de l’hydrogène, du pays dans lequel il a été produit et du mode d’acheminement. Il existe également des projets de stations centrales produisant l’hydrogène par électrolyse et stations satellites dans lesquelles l’hydrogène produit par les stations centrales est acheminé.

Dans le cas d’Atawey, les stations compactes peuvent intégrer un électrolyseur.

Conclusion

Les différentes couleurs de l’hydrogène incarnent l’évolution des méthodes de production vers une énergie plus respectueuse de l’environnement et la nécessité de développer les solutions de production d’hydrogène bas carbone et décarboné.

Alors que les sociétés se mobilisent pour réduire leur empreinte carbone et adopter des sources d’énergies plus propres, la demande d’hydrogène vert dépasse actuellement l’offre. C’est notamment pour cette raison que la molécule d’hydrogène vert coûte plus cher que la molécule d’hydrogène gris.

Les investissements en temps et en financements représentent donc un enjeu crucial dans le développement des technologies de production et seront déterminants pour les années à venir.