Comment ça marche ?
Communément appelée hydrogène turquoise, la pyrolyse du méthane consiste à convertir du gaz naturel en hydrogène et en carbone solide. Cet ensemble de technologies émergentes permet de produire de l’hydrogène tout en évitant les émissions de CO2. Le carbone est stocké sous forme solide.
La pyrolyse du méthane pourrait présenter un moyen alternatif pour produire de l’H2 bas carbone, tout en bénéficiant des infrastructures gazières naturelles existantes et en pérennisant leur utilisation.
Grâce au gaz naturel fossile, l’hydrogène turquoise est nettement plus performant que l’hydrogène gris ou bleu, mais moins que l’électrolyse par énergie éolienne, avec des émissions de production presque négligeables. La variabilité de l’intensité carbone pour les processus de pyrolyse dépend beaucoup des émissions en amont de la chaîne d’approvisionnement en gaz naturel et en aval de la valorisation du carbone solide.
Comment produire l'hydrogène turquoise ?
Plusieurs familles de technologies permettent la production d’hydrogène turquoise, avec un même défi : comment contrôler les réactions à haute température ?
Utilisation d’une torche à plasma où le méthane se pyrolyse à 1000 °C (plasma froid) - 2000 °C (plasma chaud). Le plasma froid conduit à des conversions inférieures à 50 % sans la présence de catalyseurs, tandis que le plasma chaud entraîne une conversion supérieure à 90 %.
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Utilisation de réacteurs à milieux fondus (sel ou métal) qui améliorent le transfert de chaleur entre le gaz bouillonnant et les milieux fondus. La température de fonctionnement est d’environ 1000 °C.
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Le méthane se décompose en hydrogène et en carbone sur un catalyseur en carbone ou en métal (à base de nickel ou de fer) à une température comprise entre 650 et 1100 °C.
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Pourquoi la pyrolyse du méthane est-elle intéressante ?
Avantages :
- Pas de CO2 direct créé au cours du processus – carbone capté sous forme de carbone solide.
- Solution compétitive nécessitant une demande énergétique moindre que le vaporeformage du méthane (SMR).
- Production sur site (emprise foncière limitée, pas d’ajout d’infrastructure, pas d’utilisation d’eau).
- Technologie en cours de développement pour atteindre une échelle commerciale d’ici 2026.
- Un complément au H2 vert lorsque les énergies renouvelables ne sont pas abordables/disponibles et que le gaz naturel est accessible et à bon prix.
Défis :
- Gérer les émissions de CH4 le long de la chaîne d’approvisionnement et pendant la conversion.
- Utiliser des énergies fossiles.
- Repenser la chaine de valorisation du carbone.
- Optimiser l'intégration énergétique .
- Maximiser l’efficacité énergétique lors d’un processus à haute température (750 – 1200 °C).
- Gérer le stockage du carbone ? Problèmes de taille et de qualité.
- Les technologies plasma nécessitent de l'électricité et présentent donc moins d'intérêt pour compléter l'électrolyse dans les régions dépourvues d'électricité renouvelable abordable.
L’utilisation de biométhane ou d’e-méthane conduira à une intensité carbone négative de l’hydrogène, faisant de l’hydrogène turquoise un facteur de changement pour la transition énergétique.
Compte tenu de la maturité technologique actuelle, le premier déploiement commercial devrait commencer en 2023 pour la technologie catalytique. D’autres technologies devraient atteindre à l’échelle commerciale entre 2025 et 2035.
