Hydrogène

Avec une production mondiale annuelle d’environ 110 millions de tonnes, l’hydrogène est une molécule essentielle de nos sociétés modernes. Aujourd’hui principalement utilisée dans les domaines de la chimie (ammoniac, méthanol…) ou du raffinage (désulfurisation, hydrocracking…), l’hydrogène pourrait demain jouer un rôle majeur dans le domaine de l’énergie.

Depuis un siècle environ, la production d’hydrogène est dominée par le vaporeformage du méthane (SMR), un procédé caractérisé par une énorme intensité carbone, émettant à l’échelle mondiale plus de 10 tonnes de CO₂ équivalent par tonne d’H₂ produite !

L’électrolyse de l’eau, lorsqu’elle est alimentée par une électricité bas carbone, constitue une voie prometteuse pour la production d’hydrogène “vert”. Toutefois, ce procédé reste très énergivore en raison de l’enthalpie de dissociation de l’eau qui est très importante (285 kJ/mol), qui correspond à 40 kWh par kg d’H₂ à la limite thermodynamique et environ 50-60 kWh par kg d’H₂ avec les technologies actuelles les plus performantes. Cette contrainte énergétique freine son déploiement à grande échelle, avec des coûts de production actuellement estimés entre 4 et 8 euros par kg d’H₂ ce qui explique qu’aujourd’hui, la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau ne représente que 2 à 5 % de la production mondiale.

H₂O → H₂ + ½ O₂  ΔHr = 285 kJ·mol⁻¹

Noir de carbone

Le noir de carbone est l’une des formes du carbone solide les plus utilisées industriellement, produit à l’échelle mondiale à hauteur d’environ 15 millions de tonnes par an, et issu d’un procédé extrêmement polluant imaginé il y a plus d’un siècle.

Classé parmi les cinquante produits chimiques les plus importants au monde en termes de tonnage, il est principalement utilisé comme charge renforçante dans les pneumatiques, comme pigment ou encore comme conducteur électronique (batteries…). Sa production repose essentiellement sur la combustion incomplète d’hydrocarbures lourds. Ces voies de production traditionnelles se caractérisent par de fortes émissions de CO₂ et de faibles rendements matière, ce qui limite à la fois leur efficacité matière et leur performance environnementale.