Production d'hydrogène à partir d'éther méthylique

Toshiba développe une technologie permettant de produire de l’hydrogène avec un haut rendement à partir d’éther méthylique ou DME (pour dimethyl ether).

L’entreprise utilise pour cela la chaleur résiduelle des centrales électriques, des incinérateurs à ordures ou d’usines. L’hydrogène obtenu peut être utilisé directement sur place pour produire de l’électricité ou être stocké et servir à approvisionner des piles à combustibles. Une unité de démonstration sera construire d’ici 2010.

Le DME est un carburant qui peut être produit à partir de nombreuses sources : gaz naturel, charbon, biomasse etc. Il est considéré comme un substitut potentiel des hydrocarbures. Ses propriétés sont les suivantes :

Liquéfaction à -25°C ou à 6 atm : aussi facile à stocker et à transporter que du GPL.
Indice de cétane (85-96) supérieur à celui du diesel : adapté aux moteurs diesels.
Pas d’effets nocifs pour la santé : pas de problèmes quant à sa diffusion.

Se dégrade rapidement dans l’atmosphère (quelques heures) : ne provoque pas d’effet de serre.
Ne contient pas de soufre : ne dégage pas d’oxydes de soufre (SOx) lors de la combustion.
N’a pas de liaison directe carbone-carbone : ne dégage pas de suie ou de particules lors de la combustion.

Ces propriétés ainsi que la possibilité de le produire à partir de nombreuses sources dont la biomasse en fait un carburant vert très prometteur.

L’activité des centrales ou des usines engendre souvent de la chaleur qui atteint les 300°C. Or, cette énergie n’est actuellement utilisée que pour chauffer des piscines par exemple. Toshiba a développé un système couplant deux catalyseurs spécifiques qui permet d’utiliser cette chaleur pour produire à haut rendement de l’hydrogène à partir de DME. Du DME et de l’eau sont vaporisés par la chaleur puis sont chauffés afin de provoquer les réactions menant à de l’hydrogène. La petite unité expérimentale mise en place par Toshiba sur une de ses centrales peut produire 1 m3 d’hydrogène par heure, ce qui correspond à la consommation horaire d’une pile à combustible alimentant un foyer.
A l’avenir, Toshiba planifie de coupler ces unités aux centrales nucléaires qui pourraient alors générer de l’électricité en plus et qui deviendraient de grands centres de production d’hydrogène. L’entreprise espère donc construire un démonstrateur qui pourra produire 100 m3 d’hydrogène par heure sur un site à définir dans la préfecture d’Aomori. Elle examine en outre la possibilité de synthétiser du DME à partir des restes de coupe et de taille d’arbres de la région, ce qui permettait de valoriser des déchets agricoles et de gérer la production à une échelle locale.

Pour l’instant, le DME étant encore coûteux, ce mode de production d’hydrogène revient cinq fois plus cher que ceux industriels traditionnels. Cependant, de nombreux sites de production de DME se mettent en place, notamment en Chine, et d’ici 2015, le coût de revient sera inférieur aux méthodes actuelles.