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L'hydrogène renouvelable à partir de biomasse se concrétise

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L'hydrogène est un peu le Graal de l'énergie du futur : propre et en quantité immense, que demander de plus ? Un pas en avant vient d'être fait pour produire ce gaz à partir de la biomasse.

Molécule de dihydrogène © B. Mills, domaine public

Le dihydrogène (H2) est l'un des éléments les plus abondants de la planète et son utilisation ne produit comme déchet que de l'eau. Seul problème, il n'est pas présent en forme libre dans la nature, il est associé avec d'autres atomes comme l'oxygène (eau) ou le carbone (hydrocarbures). Ce n'est donc pas une source d'énergie, mais un vecteur. Comme l'électricité, il dépend d'autres sources énergétiques pour être extrait, énergies qui conditionnent son impact réel sur l'environnement et son caractère durable.

Quand elle fait appel au pétrole ou à l'uranium, l'utilisation de l'hydrogène consomme des énergies fossiles et limitées et génère des pollutions : CO2, déchets radioactifs... S'il est produit avec des énergies renouvelables, en revanche, il devient réellement propre et même renouvelable.

Un procédé à base d'éthanol agricole vient de faire ses preuves dans un établissement de vinification, en Californie. Cette démonstration, qui utilise un système d'électrolyse microbienne et des eaux usées riches en matière organique, est une première. « [Cela] prouve que nous pouvons produire de l'hydrogène renouvelable en continu et étudier les paramètres d'ingénierie qui affectent les performances du système » affirme Bruce E. Logan, professeur d'ingénierie environnementale.

Le professeur Logan, chercheur en bioénergie tenant ici une cellule de désalinisation microbienne. © David Jones, Penn State

Les bactéries mâchent le travail

Jusqu'à présent, 96% de la production utilise des ressources fossiles (IFP, 2004), mais des projets à partir d'énergies renouvelables, essentiellement le solaire, se développent. La filière de la biomasse commence à marquer des points, avec le projet européen Hyvolution et, mi-2009, une centrale de démonstration d'un procédé à base de glycérine (résidus de biodiésel) a été construite en Allemagne.

Le nouveau système, élaboré par Brown & Caldwell, est composé de réservoirs dans lesquels transitent mille litres d'eaux usées par jour. Les bactéries qui s'y trouvent transforment la matière organique en électricité : elles absorbent les sucres et rejettent des protons et des électrons. En appliquant ensuite une tension légèrement supérieure à l'aide d'électrodes sans métaux précieux (anode de carbone et cathode d'acier), de l'hydrogène est produit électrochimiquement au niveau de la cathode. « L'hydrogène [...] sera ventilé, sauf une petite quantité qui alimentera une pile à combustible » explique le professeur Logan. Il s'agit en effet seulement d'un prototype pour montrer la faisabilité du processus. L'hydrogène n'est pas encore destiné à être utilisé, sauf pour un projet de véhicules dans l'exploitation vinicole même.

Cette électrolyse biologique consomme peu de courant car les bactéries font le gros du travail en séparant les molécules en éléments subatomiques. Le procédé pourra s'adapter à différentes compositions d'eau. « Actuellement, c'est principalement du sucre, mais plus tard on pourra se tourner vers les résidus de fermentation » précise Logan. Il ajoute que la mise à disposition des infrastructures de la compagnie vinicole Nappa offre une vitrine pédagogique à ce projet : de nombreux touristes viennent pour voir des déchets agricoles convertis en énergie du futur.e