Il existe de nombreuses façons de produire de l’hydrogène – une source d’énergie sans carbone et un ingrédient pétrochimique. Mais quelle que soit la méthode, la production d’hydrogène nécessite beaucoup d’eau.
Dans une étude récente, des chercheurs de l’université du Texas à Austin ont examiné la quantité d’eau dont l’économie croissante de l’hydrogène au Texas pourrait avoir besoin. Ils ont constaté que d’ici 2050, les nouvelles installations de production d’hydrogène pourraient représenter de 2 à 6,8 % de la demande en eau de l’État.
« Par rapport aux grands besoins en eau, tels que l’irrigation ou l’utilisation municipale, la demande d’hydrogène est relativement faible », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Ning Lin, économiste de l’énergie au Bureau of Economic Geology de l’université du Texas. Mais elle pourrait affecter de manière disproportionnée les communautés confrontées à de futurs problèmes d’eau.
Il s’agit notamment de la côte du golfe du Mexique, où sont construites la plupart des infrastructures d’hydrogène actuelles et où sont prévues la plupart des nouvelles infrastructures d’hydrogène. Le plan national pour l’eau prévoit que cette région sera confrontée à d’importantes pénuries annuelles d’eau douce souterraine d’ici à 2040.
« L’emplacement d’un projet peut faire une énorme différence au niveau local », a déclaré M. Lin. « Avec plusieurs installations d’hydrogène prévues dans des comtés de la côte du golfe du Mexique en proie au stress hydrique, cette étude met en évidence le besoin urgent d’une planification intégrée de l’eau et de l’énergie et fournit une base solide pour aider les décideurs politiques, l’industrie et les communautés à prendre des décisions éclairées sur la gestion de l’hydrogène et de l’eau », a-t-elle ajouté.
Huit nouvelles installations de production d’hydrogène sont prévues sur la côte du golfe du Mexique et dans le sud du Texas dans le cadre du projet HyVelocity Hub, une collaboration entre l’industrie, le monde universitaire et les organisations à but non lucratif qui vise à développer l’économie de l’hydrogène au Texas.
Pour estimer la future demande en eau, Lin et ses collègues ont utilisé les données d’une étude réalisée en 2024 par le National Petroleum Council, qui estimait la demande régionale en hydrogène pour la période 2030-2050 sur la base de deux scénarios politiques : un scénario de zéro net et un scénario de politique déclarée.
Les chercheurs de l’UT ont examiné les besoins en eau de tous les aspects de la production d’hydrogène, y compris l’eau utilisée pour le refroidissement. Ils ont également étudié l’eau nécessaire pour différents mélanges d’« hydrogène bleu » et d’« hydrogène vert ». L’hydrogène vert est produit à partir d’eau en utilisant de l’électricité sans émissions de dioxyde de carbone. L’hydrogène bleu produit des émissions et est fabriqué en brûlant du gaz naturel. Il peut être rendu peu carboné en piégeant ses émissions sous terre à l’aide de la technologie de capture et de stockage du carbone.
Sur la base d’un mélange 50/50 d’hydrogène bleu et vert, les chercheurs ont déterminé que la demande en eau pour l’hydrogène net zéro est environ 3,4 fois supérieure à celle de l’hydrogène du statu quo : 6,8 % contre 2 %. Une grande partie de la demande supplémentaire en eau est associée à la capture et au stockage des émissions de dioxyde de carbone provenant de la production d’hydrogène bleu.
« La décarbonation est coûteuse », a déclaré M. Lin. « On ne se débarrasse pas du carbone gratuitement. »
Dans le cadre de l’étude, les chercheurs donnent également un aperçu de l’utilisation et de la qualité de l’eau pour une série de méthodes de production, ce qui permet de déterminer si l’eau restante après la production d’hydrogène peut être recyclée.
Par exemple, la production d’hydrogène vert nécessite de l’eau ultrapure qui subit un filtrage poussé, de sorte que l’eau restante pourrait être renvoyée dans le réseau d’approvisionnement en eau sans traitement particulier. L’hydrogène bleu n’a pas d’exigences aussi élevées en matière de pureté de l’eau entrante. Mais l’eau résiduelle qu’il produit nécessite généralement un traitement plus poussé.
Selon M. Lin, en faisant le point sur les différents besoins et exigences en matière d’eau, les collectivités et les entreprises peuvent comprendre les options potentielles qui s’offrent à elles.
Robert Mace, directeur exécutif du Centre Meadows pour l’eau et l’environnement de l’Université d’État du Texas, a déclaré que les besoins en eau pour l’hydrogène décrits dans l’article sont considérables et que l’étude pourrait aider à la planification future.
« Pour planifier les besoins en eau, quelqu’un doit déterminer à quoi ressembleront ces demandes futures, et cet article donne des chiffres qui, je pense, seront très utiles », a précis Robert Mace, qui n’a pas participé à l’étude.
L’étude a été rédigée par Mairan Arzumanyan, Edna Rodriguez Calzado et Jean-Philippe Nicot. Ils sont tous chercheurs au Bureau de géologie économique, une unité de recherche de l’UT Jackson School of Geosciences.
L’étude a été financée par le groupe de recherche State of Texas Advanced Resource Recovery du bureau et par les consortiums de recherche GeoH2.
Légende illustration : cartographie de la production d’hydrogène et des canalisations aux États-Unis
Article : « Water Requirements for Hydrogen Production: Assessing Future Demand and Impacts on Texas Water Resources » – DOI : 10.3390/su17020385
