L’hydrogène, moteur de la révolution « verte »

Capable de se substituer aux énergies fossiles comme carburant mais aussi dans des procédés industriels très émetteurs en CO2, l’hydrogène pourrait-il nous aider à relever les défis énergétiques auxquels nous faisons face et transformer durablement le paysage industriel ? Zoom sur les atouts indéniables d’une molécule prometteuse.

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Un allié parfait pour le zéro émissions nettes ?

L’hydrogène est au cœur des stratégies mondiales de décarbonation. Son principal atout ? Contrairement aux énergies fossiles qui rejettent des gaz à effet de serre, sa combustion ne produit que de l’eau. Mais ce n’est pas tout ! L’hydrogène est polyvalent : il peut aussi contribuer à décarboner l’industrie, alimenter en énergie des sites isolés et stocker de l’électricité, en particulier celle d’origine renouvelable. Cette molécule serait-elle donc l’alliée parfaite pour aider Saint-Gobain d’atteindre son objectif de neutralité carbone ?

L’Agence internationale de l’énergie estime aujourd’hui nécessaire de doubler la production mondiale d’hydrogène d’ici à 2030 afin d’être « sur la bonne voie pour atteindre zéro émission nette d'ici à 2050 ». C’est pourquoi le Groupe se mobilise pour être parmi les pionniers de l’écosystème hydrogène. Innovations mondiales, offres sur toute la chaine de valeur, Saint-Gobain prépare l’avenir et cherche dès aujourd’hui à identifier et développer les solutions de demain.

Un outil pour décarboner l’industrie

« Chez Saint-Gobain, l’hydrogène c’est surtout une nouvelle solution pour nous aider à décarboner des procédés industriels pour lesquels les solutions classiques, comme l’électrification, ne sont pas adaptées », explique Noémie Chocat, Directrice de la stratégie de Saint-Gobain1. « Par exemple, pour fabriquer du verre, il est très difficile d’électrifier complétement les fours verriers qui fonctionnent au gaz naturel et montent à plus de 1 500 degrés. On explore activement la piste de l’hydrogène, comme carburant "vert" complémentaire dans un four hybride », ajoute-t-elle.

Très activement puisque le premier verre plat fabriqué avec 30 % d’hydrogène a vu le jour en mars 2023, sur le site de Saint-Gobain Glass, à Herzogenrath (Allemagne). Une campagne de production test, certes, mais une première mondiale qui permet au Groupe de démontrer la faisabilité technique de la nouvelle génération de fours de fusion sur laquelle il travaille déjà. A horizon 2030, ces nouveaux fours, alimentés avec un combustible composé majoritairement d’hydrogène, en complément d’autres sources d’énergies décarbonées, permettront de diminuer jusqu’à 70 % les émissions de CO2 directes du site.

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Stockage d’hydrogène à Herzogenrath, Allemagne

De la même façon, l’hydrogène peut venir se substituer, en partie au moins, aux énergies fossiles dans les procédés à haute température de production du ciment, de fer ou d’acier. Cette molécule miracle peut même remplacer le charbon dans certains processus industriels, comme ceux de la sidérurgie. Un nouveau procédé utilise notamment l’hydrogène à la place du coke des hauts fourneaux pour produire ce que les spécialistes nomment « minerai de fer pré-réduit », un matériau qui dégage jusqu’à 25 % moins de CO2 quand il est transformé en acier.

Un allié déjà opérationnel

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En plus de ces très bons résultats dans l’industrie, l’hydrogène vient également contribuer à la décarbonation dans d’autres secteurs, comme celui de la mobilité. Saint-Gobain l’utilise déjà pour faire rouler certains de ses camions en Chine et en France. Et ce carburant zéro-émission est aussi à l’étude pour des navires de type ferry ainsi que pour le transport ferroviaire et aérien.  

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Mais c’est surtout sa capacité de stockage d’énergie qui en fait un allié de choix : associé à une pile à combustible XXL, il peut servir à l’alimentation de secours de sites industriels isolés. Mieux, il pourrait pallier les faiblesses des énergies renouvelables ! En effet, la production d’électricité solaire et éolienne est soumise aux aléas météorologiques : avec beaucoup de vent mais peu de demande, l’énergie générée est perdue. L’hydrogène permettant de stocker, dans la durée, de grandes quantités d’électricité excédentaire, il serait une solution idéale pour lisser l’usage de ces énergies "vertes".

Convaincu de cet atout majeur pour la transition industrielle et énergétique, Saint-Gobain se mobilise pour préparer les solutions de décarbonation de demain. Le Groupe a réuni ses experts dans une nouvelle plateforme transversale : HPS Hydrogène et Capture de CO2. « Grâce à des fortes relations avec l’ensemble de l’écosystème hydrogène (potentiels clients, innovateurs, développeurs de technologies, investisseurs, institutions ...), nous travaillons à identifier les problèmes à résoudre, les besoins exprimés ou non », explique Raphaël Lanté, leader de la plateforme. « Puis nous bâtissons des opportunités concrètes de développement de solutions, le plus souvent en partenariat », ajoute-t-il.

 

Produire de l’hydrogène  « vert », une course contre la montre 

L’hydrogène n’aurait donc aucun défaut ? Pour pleinement contribuer à diminuer les émissions de CO2 de l’industrie et du transport et favoriser l’essor des énergies renouvelables, l’hydrogène doit d’abord devenir lui-même durable. Aujourd’hui, près de 99 % de la production mondiale est issue du gaz et du charbon... en émettant du CO2 !

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Heureusement, on peut le produire à partir d’eau et d’électricité, renouvelable de préférence. Mais pour cela, il faudra des électrolyseurs, ces machines qui, sous l’effet d’un courant électrique, permettent de décomposer chimiquement l’eau (H2O) afin de récupérer le précieux gaz (H2). Et pour produire, à la seule échelle de l’Europe, 10 millions de tonnes d’hydrogène renouvelable d’ici 2030, il faudra bâtir suffisamment d’électrolyseurs pour assurer une production de 120 GW, soit un investissement de 27 milliards d’euros ! « Pour cela, il faut construire 17,5 GW par an de capacité d’électrolyseur à l’horizon 2027. C’est une véritable course contre la montre et l’ensemble des chaines d’approvisionnement des composants se met en place », souligne Raphaël Lanté, leader de la plateforme HPS Hydrogène et Capture de CO2 chez Saint-Gobain. Joints, membranes échangeuses de protons, polymères et céramiques… le Groupe se positionne évidemment sur ce marché à fort potentiel avec ses solutions céramiques et composites pour les fameux électrolyseurs.

 

Alors quel bilan pour cette molécule si prometteuse ? Elle peut réduire les émissions de l’industrie, nous propulser sans polluer, stocker les énergies durables… Mais la production d’hydrogène « gris » (à partir de gaz) reste encore 3 à 6 fois moins chère que celle d’hydrogène « vert » (à partir de l’électrolyse de l’eau). A moins que les innovations que Saint-Gobain compte identifier grâce à sa plateforme transversale n’arrivent à inverser la tendance et donner le feu vert pour une énergie véritablement durable !

 

1 Génération Hydrogène. Septembre 2022. Air Liquide