L'énergie, définie comme la capacité à produire des transformations, qu'elles soient un objet ou en chauffant une pièce, il peut être transporté d'un endroit à un autre à l'aide de combustibles (vecteurs d'énergie chimique) ou d'électricité (vecteur d'énergie électrique).

Compte tenu des applications intéressantes dans notre vie quotidienne, l'électricité et l'hydrogène ne sont pas des ressources ou des sources d'énergie primaires, extraites de la nature, mais peuvent être produits par diverses technologies, transportés, stockés et convertis en d'autres formes d'énergie, comme le mouvement d'un véhicule. ou l'éclairage. En ce sens, l’électricité et l’hydrogène sont similaires.

L’une des similitudes tient à son émergence et aux attentes d’usage. Dans l'histoire fascinante de l'énergie électrique, basée sur les brillantes contributions d'universitaires tels que Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Humphry Davy, Hans Christian Oersted et Michael Faraday, l'électricité a progressivement cessé d'être une curiosité redoutée pour devenir quelque chose d'utile, aujourd'hui indispensable.

En ce sens, il est intéressant de rappeler qu’en démontrant en 1831 le fonctionnement d’un générateur électrique et en s’interrogeant sur l’utilité de son invention, Faraday répondit: « Mais à quoi sert un nouveau-né ? Bien que l'hydrogène ait été découvert par Henry Cavendish en 1766, faisant réagir des acides avec des métaux et nommé en 1783 par Antoine Lavoisier, en observant que la combustion de ce gaz produisait de l'eau, son application effective à l'échelle commerciale n'a eu lieu qu'au 20e siècle, initialement en la production d'ammoniac, en utilisant le procédé développé par Fritz Haber et Carl Bosch en 1908 et plus tard dans le raffinage du pétrole, améliorant les spécifications des produits et valorisant les flux lourds de moindre valeur.

Cependant, ces applications de l’hydrogène, qui représentent une grande partie des plus de 90 millions de tonnes d’hydrogène consommées annuellement sur notre planète, utilisent de l’hydrogène produit à partir de gaz naturel, de pétrole et même de charbon minéral, avec d’importantes émissions de carbone dans l’atmosphère.

Le nouvel hydrogène, qui a mobilisé d'énormes ressources et repensé les stratégies et plans énergétiques, notamment dans les pays développés et dépendants de l'énergie, est un hydrogène produit à partir d'énergies renouvelables, avec une faible empreinte carbone et aligné avec la transition énergétique actuelle, capable de remplacer les combustibles fossiles.

C’est l’hydrogène que nous devons voir enfant, porteur de tant d’espoirs, capable de promouvoir un avenir plus durable. Les projections du marché de l'hydrogène renouvelable sont difficiles, indiquant que d'ici 2050, la consommation annuelle de cette source d'énergie pourrait être de l'ordre de 500 millions de tonnes, ce qui nécessiterait des investissements de plus de 30 000 milliards de dollars, selon la Banque mondiale.

L'offre a été essentiellement considérée à partir de l'électricité, et la demande orientée vers la mobilité, des personnes et des marchandises, et des processus industriels, notamment l'ammoniac (en l'occurrence l'ammoniac vert, à faible empreinte carbone) et les produits à forte intensité énergétique, comme l'acier et le ciment. De telles perspectives impliquent de surmonter des défis technologiques importants, dus aux caractéristiques physiques de l'hydrogène, qui imposent des pressions très élevées et/ou des températures de fonctionnement très basses, des matériaux spéciaux, etc., qui à leur tour entraînent des coûts d'investissement et d'exploitation élevés.

Il convient de rappeler que la civilisation moderne a surmonté des défis similaires dans la mise en œuvre des systèmes électriques actuels et qu’elle pourrait également, au fil du temps, rendre l’économie de l’hydrogène efficace et compétitive, laissant ainsi place à ses balbutiements actuels et atteignant sa maturité.

Dans le contexte actuel naissant de l'industrie mondiale de l'hydrogène, reconnaissant les réalisations pertinentes de la biotechnologie énergétique moderne au Brésil, il est opportun d'explorer de nouvelles possibilités, sans négliger ce gaz comme vecteur énergétique, mais en ouvrant d'autres voies pour son offre et sa demande, à terme. plus cohérent et rationnel que ce que les protagonistes actuels préconisent pour l’hydrogène jeune. En effet, si l’objectif est de persévérer dans la transition énergétique, économiquement et efficacement, la bioénergie moderne peut et doit être considérée avec attention, comme nous le résumons ci-dessous.

Du côté de la production, il est important de noter que l’électrolyse n’est qu’un des moyens de produire de l’hydrogène, en utilisant l’électricité pour séparer les composants de l’eau, à raison d’environ 60 kilowattheures par kilogramme d’hydrogène. Il existe d'autres voies, notamment utilisant des vecteurs bioénergétiques, comme par exemple pour le reformage du biométhane, principal composant du biogaz, avec une productivité de l'ordre de 8 mètres cubes de biogaz par kilogramme d'hydrogène, le reformage de l'éthanol, avec une productivité de l'ordre de 9 litres d'éthanol par kilogramme d'hydrogène.

Ces deux processus endothermiques sont similaires et technologiquement matures, dans lesquels, à l'aide de catalyseurs appropriés et d'eau, l'énergie de ces biocarburants permet de maintenir des réacteurs (reformateurs) avec des températures comprises entre 600 et 900 degrés centigrades, et de produire des flux d'hydrogène, qui peuvent être purifié jusqu'à des niveaux élevés. Il n'est pas difficile d'estimer la compétitivité du biogaz et de l'éthanol par rapport à l'électricité, surtout si l'on utilise les valeurs réelles des facteurs de capacité et des coûts d'investissement et d'exploitation, qui réduisent considérablement l'attractivité des systèmes d'électrolyse.

Une troisième alternative concerne les procédés de gazéification de biomasse solide à faible coût, comme les résidus agricoles et forestiers, produisant des gaz à plus faible teneur en hydrogène, mais qui peuvent également être purifiés. Ces derniers procédés sont en cours de développement, avec des résultats prometteurs, sans toutefois avoir encore démontré leur viabilité économique.

La consommation d’hydrogène, d’un point de vue économique et durable, doit encore développer des courbes d’apprentissage et s’imposer sur ses propres mérites; Comme nous le savons, il s’agit d’un marché aux premiers stades de développement. Il semble cependant que les applications industrielles soient les plus prometteuses, compte tenu de la demande potentielle de produits à faible empreinte carbone, tels que les engrais (ammoniac vert) et les métaux ferreux. Dans les deux cas, encore une fois, la bioénergie durable s’est avérée bien placée pour offrir des itinéraires efficaces et compétitifs.

Dans les applications de mobilité, même en considérant la possibilité de produire de l'hydrogène avec de l'éthanol, si les hypothèses économiques et environnementales doivent prévaloir, l'utilisation directe de l'éthanol doit être évaluée comme l'alternative la plus efficace et la plus compétitive.

Enfin, il est impératif de préciser que la photosynthèse, réaction fondamentale de la vie, est le précurseur de l’économie moderne de l’hydrogène. Dans les feuilles, la lumière du soleil décompose l'eau, libérant de l'oxygène et combinant l'hydrogène avec le dioxyde de carbone absorbé de l'atmosphère et formant des sucres, à la base de toute la diversité de la biomasse et de ses conséquences, comme les carburants. L’hydrogène présent dans l’éthanol, le biogaz et toute la biomasse provenait de l’eau produite grâce à l’énergie solaire. Ainsi, l’hydrogène présent dans la bioénergie n’est pas un enfant, il est aussi vieux que la vie sur notre belle planète.

Remarque: En complément de cet article, voir Horta Nogueira, L.H., Hydrogène renouvelable à partir de la biomasse: perspectives au Brésil, Revista Opinões, Année 19, numéro 74.