Alors que les sources d’énergie renouvelable telles que l’éolien et le solaire se développent, elles peuvent être utilisées pour produire de manière durable du carburant à base d’hydrogène. La mise en œuvre d’une telle stratégie à grande échelle nécessite toutefois des terres et de l’eau dédiées à cet usage.
Une récente étude publiée dans Nature Communications, dirigée par Lorenzo Rosa de Carnegie et le chercheur invité Davide Tonelli de l’ULB et de l’UCLouvain, analyse les défis liés à la satisfaction durable des différents scénarios de demande en hydrogène, pays par pays.
Les défis de la production d’hydrogène durable
L’électrolyse est une méthode de production d’hydrogène qui consiste à séparer l’eau en gaz oxygène et gaz hydrogène, qui peuvent être stockés et utilisés comme carburant ou matière première pour produire des produits chimiques utiles. Ce processus peut être alimenté par des combustibles fossiles tels que le charbon ou le gaz naturel, ou par des sources d’énergie renouvelable telles que l’éolien et le solaire, qui nécessitent de l’espace pour être déployées.
« Aujourd’hui, l’hydrogène est principalement utilisé dans les raffineries et la production de produits chimiques« , explique Lorenzo Rosa. « Mais à l’avenir, la demande d’hydrogène pourrait augmenter de plus de cinq fois, en raison de l’adoption de l’hydrogène ou de produits dérivés de l’hydrogène dans les transports, les méthodes de chauffage industriel et les techniques de fabrication de l’acier. Il y a une opportunité de répondre à cette demande accrue avec de l’hydrogène produit de manière durable.«
La disponibilité des ressources pour la production d’hydrogène
Les chercheurs ont découvert qu’en raison de la rareté des terres ou de l’eau, moins de la moitié de la demande projetée en carburant à base d’hydrogène pour 2050 pourrait être à la fois produite et utilisée localement en utilisant l’énergie éolienne ou solaire.
« Si vous regardez la quantité d’eau qui serait nécessaire à l’échelle mondiale pour produire suffisamment d’hydrogène pour répondre aux besoins de l’humanité en 2050, cela ne représente que 0,6 % de l’eau disponible dans le monde« , déclare Davide Tonelli. « Mais lorsque vous examinez la production locale pour une utilisation locale, le tableau peut être différent.«
Les pays exportateurs et importateurs d’hydrogène
Il s’avère que dans un monde à émissions nettes nulles de carbone, certains pays devraient compter sur l’importation d’hydrogène, sous forme pure ou sous forme de produits dérivés de l’hydrogène, en provenance d’autres pays disposant de plus grandes quantités de terres et de ressources solaires et éoliennes plus favorables qui pourraient être déployées pour produire durablement de l’hydrogène en grandes quantités.
Lorenzo Rosa et Davide Tonelli ont constaté que l’Afrique australe, l’Afrique centrale et orientale, l’Afrique de l’Ouest, l’Amérique du Sud, le Canada et l’Australie disposent de terres et d’eau qui pourraient faire d’eux des leaders potentiels dans l’exportation d’hydrogène. À l’inverse, l’Europe de l’Ouest, Trinité-et-Tobago, la Corée du Sud et le Japon devraient probablement importer du carburant à base d’hydrogène ou réduire leur production industrielle existante.
En synthèse
Les chercheurs soulignent l’importance des évaluations nationales des ressources que les pays seraient prêts à consacrer à la production d’hydrogène.
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« Notre travail indique les pays qui ont les ressources pour augmenter la production d’hydrogène durable à des fins d’exportation« , conclut Tonelli. « Mais, bien sûr, les facteurs sociaux, politiques et économiques détermineront l’ampleur de l’installation des technologies renouvelables et de la production d’hydrogène de chaque nation, qui peut différer de ce qui serait réalisable sur le papier.«
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que l’électrolyse ?
L’électrolyse est une méthode de production d’hydrogène qui consiste à séparer l’eau en gaz oxygène et gaz hydrogène, qui peuvent être stockés et utilisés comme carburant ou matière première pour produire des produits chimiques utiles.
2. Comment le renouvelable peut être utilisée pour produire de l’hydrogène ?
Le processus d’électrolyse peut être alimenté par des sources d’énergie renouvelable telles que l’éolien et le solaire, qui nécessitent de l’espace pour être déployées.
3. Quels sont les défis liés à la production d’hydrogène durable ?
Les défis comprennent la rareté des terres et de l’eau, ainsi que la nécessité d’évaluer les ressources nationales que les pays seraient prêts à consacrer à la production d’hydrogène.
4. Quels pays pourraient devenir des leaders dans l’exportation d’hydrogène ?
L’Afrique australe, l’Afrique centrale et orientale, l’Afrique de l’Ouest, l’Amérique du Sud, le Canada et l’Australie pourraient devenir des leaders potentiels dans l’exportation d’hydrogène.
5. Quels pays devraient probablement importer de l’hydrogène ?
L’Europe de l’Ouest, Trinité-et-Tobago, la Corée du Sud et le Japon devraient probablement importer du carburant à base d’hydrogène ou réduire leur production industrielle existante.
Article: « Global land and water limits to electrolytic hydrogen production using wind and solar resources » – Nature Communications
