Hydrogène

Hydrogène

L'hydrogène (H) est le plus simple, le plus léger et le plus abondant des éléments chimiques et le combustible principal des réactions de FUSION NUCLÉAIRE qui fournissent l'énergie du Soleil. Même si des recherches intensives sont présentement en cours pour tenter de maîtriser l'énergie de fusion, l'hydrogène représente aussi un substitut aux combustibles traditionnels très prometteur.

À des températures et à des pressions normales, l'hydrogène moléculaire est un gaz insipide, inodore et incolore. La molécule diatomique d'hydrogène, H₂, formée de deux atomes d'hydrogène, réagit spontanément avec l'oxygène pour libérer de l'eau pure et une quantité substantielle de chaleur. L'utilisation de ce combustible élimine donc la POLLUTION normalement associée aux hydrocarbures traditionnels. L'hydrogène peut être produit à partir d'une grande variété de sources d'énergie renouvelables et non renouvelables, mais il reste encore plus coûteux, difficile à produire, à emmagasiner et à transporter que les autres combustibles.

Au Canada, l'hydrogène moléculaire est surtout produit par la réaction de la vapeur d'eau avec le méthane (gaz naturel) à température et à pression élevées. Une autre façon de produire de l'hydrogène consiste à utiliser de l'énergie (électrique, thermique, solaire ou une combinaison quelconque) pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène. Puisqu'il est utilisé dans de nombreux processus chimiques, l'hydrogène pourrait, selon certains scientifiques et planificateurs en énergie, devenir un important combustible pour le transport et d'autres applications.

Le Canada participe au programme de recherche et de développement sur la production d'hydrogène à partir de l'eau de l'Agence internationale de l'énergie. Dans son rapport de 1981, intitulé Energy Alternatives, le Comité spécial de l'énergie de remplacement du pétrole de la Chambre des communes recommande au Canada d'investir des sommes substantielles pour passer à l'avant-garde dans le domaine des technologies et des systèmes basés sur l'utilisation de l'hydrogène.

De son côté, l'Hydrogen Energy Task Force du gouvernement de l'Ontario arrive aux mêmes conclusions dans son rapport d'octobre 1981. En 1985, le gouvernement fédéral demande au Comité consultatif des perspectives de l'hydrogène de rédiger un rapport. Selon ce rapport, intitulé L'hydrogène : une mission nationale pour le Canada (juin 1997), on assistera dans les prochaines décennies à une augmentation significative de l'utilisation mondiale de l'hydrogène, qui servira d'abord à améliorer les combustibles fossiles, tels que les sables bitumineux et le charbon, avant d'être utilisé comme un produit énergétique non polluant à part entière.

Le Canada est en voie de prendre la tête du développement des technologies nécessaires à ce type d'utilisation. La mise sur pied, en 1982, du Conseil de l'industrie de l'hydrogène constitue une importante initiative en ce sens. Cet organisme, dont le siège social se trouve à Montréal, représente les intérêts d'environ 50 membres industriels.

Applications

Les riches gisements de BITUME des sables bitumineux et de pétrole lourd de l'Alberta et de la Saskatchewan peuvent répondre aux besoins énergétiques du Canada pendant plusieurs générations. Il suffit d'augmenter le rapport hydrogène/carbone pour produire un combustible de qualité, transportable par oléoduc. Les usines de traitement actuelles réduisent la teneur en carbone par la cokéfaction, mais la solution de l'avenir serait plutôt d'ajouter de l'hydrogène afin d'augmenter la charge en hydrocarbure. L'hydrogène pourrait être aussi utilisé pour produire du méthanol à partir de la biomasse (voir BIOMASSE, ÉNERGIE DE LA). Par exemple, après l'ajout d'hydrogène, la quantité de bois sec nécessaire pour produire 1000 t de méthanol passe de 2300 à 900 t.

En raison des exigences relatives à son stockage et à son transport, l'hydrogène ne pourra pas remplacer à court terme l'essence et les autres combustibles à base d'hydrocarbure. Par contre, l'hydrogène liquide est un combustible intéressant en aéronautique, car sa teneur en énergie par charge unitaire est de trois fois supérieure à celle des combustibles traditionnels. Les navettes spatiales américaines l'emploient déjà et l'aviation commerciale envisage son utilisation. Toutefois, le coût prohibitif et le poids du réservoir cryogénique servant à emmagasiner l'hydrogène liquide à très basse température pourraient limiter son utilisation dans le cas des petits véhicules.

Production

Même après une décennie de recherche intensive, l'électrolyse directe de l'eau demeure la technologie la plus appropriée pour produire l'hydrogène à grande échelle à partir de sources d'énergie non fossiles. Des groupes de travail belge, canadien, allemand, français, japonais et américain ont réalisé des progrès technologiques qui ont permis de réduire de façon notable les coûts en capital et d'augmenter le rendement énergétique de conversion jusqu'à 85 p. 100 et plus.

Le Canada est à l'avant-garde dans ce domaine : l'usine expérimentale de VARENNES (Québec), inaugurée en juin 1982, permet la première application à l'échelle commerciale d'une technologie évoluée de production d'hydrogène. Cette technologie est aujourd'hui exploitée commercialement dans les centrales de Bécancour, au Québec (HydrogenAl inc., automne 1987), et à Curitiba, au Brésil (Peroxidos do Brasil Ltda, hiver 1987-1988).