Le nouvel or blanc ? La promesse de l’hydrogène naturel en Colombie

En 1987, en creusant des puits à la recherche d’eau à Bourakébougou, une ville au nord de Bamako, la capitale du Mali, on a découvert un site étrange. Il s’agissait d’un puits sec qui émettait cependant un gaz. Un ouvrier sans méfiance surveillait avec une cigarette allumée à l’ouverture du forage et une explosion lui a causé des brûlures au visage, en plus de provoquer un incendie qui a duré plusieurs jours, selon le journaliste Eric Hand dans le magazine Science en février 2023.

Le puits a été fermé et scellé avec de l’asphalte.

Il a fallu 25 ans pour qu’il rouvre. En 2012, la société Hydroma (anciennement Petroma) a décidé d’explorer de quoi était composé le gaz émis par le puits : les résultats ont montré qu’il s’agissait de 98 % d’hydrogène, 1 % d’azote et 1 % de méthane. Ce gisement naturel est devenu le combustible d’un groupe électrogène qui répond aujourd’hui à la demande de Bourakébougou. (Vous etes peut etre intéressé: Extraire du gaz pour la transition énergétique, enfin oui ou non ?)

Depuis, des entreprises comme Hydroma, qui ont migré du pétrole et du méthane vers l’hydrogène, ou startups Les nouvelles entreprises, comme l’américain Natural Hydrogen Energy, ne sont que des exemples d’un nombre croissant d’organisations qui se consacrent à l’exploration des gisements potentiels de cet élément, déjà appelé le nouvel « or blanc ».

La Colombie ne veut pas être laissée pour compte. Il y a trois ans, lors de l’élaboration de la feuille de route pour l’hydrogène dans le pays, Ecopetrol s’est fixé comme objectif de produire un million de tonnes par an d’ici 2040, « dans le but de servir le marché local et d’exporter vers d’autres pays », selon l’entreprise. Le spectateur. Des entités telles que le Service géologique colombien (SGC) ou l’Agence nationale des hydrocarbures (ANH) commencent des études exploratoires pour comprendre le potentiel des gisements naturels en Colombie.

Par ailleurs, le ministère des Mines et de l’Énergie a publié il y a quelques semaines le décret 2235 de 2023, qui crée les conditions pour que les demandes d’exploration à la recherche d’hydrogène blanc puissent être soumises dans le pays. Tous ces efforts commencent déjà à donner leurs premiers résultats : le pays dispose d’indices de présence de gaz en grande quantité, même s’il n’est pas encore confirmé qu’il s’agit de gisements. (Nous recommandons: L’extraction de minéraux dans les zones protégées doit être discutée : Agence Minière)

Une étude publiée dans la revue Géosciences en 2023, réalisé avec le soutien de l’Université nationale sur la base des travaux d’Alejandra Carrillo, ingénieur géologue de cette université, a rapporté la première preuve d’hydrogène naturel dans la Valle del Cauca. En outre, le SGC a également rapporté ses premières découvertes dans les plaines orientales. Pourquoi ce type de carburant est-il spécial et dans quelle mesure le pays est-il sur le point de l’exploiter ?

Qu’est-ce que l’hydrogène blanc ?

L’hydrogène est un gaz et constitue l’élément chimique le plus abondant dans l’univers. C’est en fait le principal combustible du processus de fusion nucléaire qui se produit dans le Soleil et dans la plupart des étoiles, ce qui les amène à émettre de la lumière. Sur notre planète, il n’est cependant pas facile de le trouver à l’état libre. Sur Terre, cet élément est associé à d’autres, par exemple dans l’eau, composés d’une molécule de deux atomes d’hydrogène (H) et d’un atome d’oxygène (O).

Pourtant, l’hydrogène est utilisé comme carburant depuis de nombreuses années. Pour ce faire, les scientifiques doivent séparer la molécule H des autres avec lesquelles elle est combinée. Ce qu’on appelle l’électrolyse est réalisée avec de l’eau, qui est essentiellement un processus chimique qui décompose l’eau (H2O) en ses composants, l’hydrogène (H2) et l’oxygène (O2), en ajoutant un atome à ce dernier. À l’état pur, comme un gaz, il peut déjà être utilisé comme source d’énergie. (On peut aussi lire : La Colombie et le rêve d’avoir l’énergie nucléaire, à nouveau sur la table)

Il peut également être obtenu à partir du charbon, en le chauffant à haute température en présence de vapeur d’eau et d’oxygène, pour produire un mélange de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H2). Les scientifiques le séparent ensuite du monoxyde de carbone et obtiennent de l’hydrogène pur.

Dans tous ces procédés (et bien d’autres), explique Paola Casallas, master en géologie et directrice technique des hydrocarbures au SGC, l’objectif est de « casser la molécule dans laquelle se trouve l’hydrogène pour l’extraire ». Les scientifiques ont décidé de nommer le processus utilisé pour réaliser cette séparation avec les couleurs. Le brun est celui produit à partir du charbon, tandis que le gris est celui créé à partir du méthane.

Le problème est que, pour chauffer le charbon, par exemple, on utilise des combustibles fossiles qui, une fois brûlés, produisent du monoxyde de carbone, un gaz polluant. Les objectifs de zéro émission nette de gaz à effet de serre pour 2050 (que la Colombie a signés) impliquent l’arrêt de la production d’hydrogène gris ou noir.

C’est dans ce scénario que le gaz découvert par hasard au Mali, en Afrique de l’Ouest, joue un rôle important et inattendu. Le gaz qui a brûlé ce travailleur et provoqué un incendie est de l’hydrogène naturel, ou hydrogène blanc, comme l’appellent déjà les scientifiques. C’est le gaz prêt à être utilisé dans la production d’énergie, sans qu’il soit nécessaire de recourir à des procédés polluants pour l’obtenir.

Ce gaz « se forme sous terre, principalement par l’interaction entre l’eau et la roche », explique Isabelle Moretti, Ph.D. en géodynamique de l’Université d’Orsay, en France, chercheur à l’Université de Pau et membre de l’Académie Nationale des Technologies de ce pays. Mais cela ne vient pas de n’importe quelle roche.

« Ce qui se passe, c’est que certains environnements géologiques libèrent naturellement de l’hydrogène dans leurs processus naturels par le biais de réactions chimiques. On les retrouve principalement dans les roches ultramafiques, c’est-à-dire les roches issues de la croûte océanique. Il s’agit de roches riches en minéraux, principalement en magnésium et en fer. Lorsque cette roche riche en fer entre en contact avec l’eau, l’eau oxyde la roche et libère de l’hydrogène », explique Casallas.

La science n’est pas encore certaine des niveaux de pression, de température et de temps que prend ce processus dans le sous-sol, mais on sait que, si des niveaux de pureté comme ceux du Mali (98%) sont atteints, après extraction, l’hydrogène pourrait être utilisé sans aucun problème. processus impliqué qui génère des émissions polluantes. En plus, ce serait moins cher.

Moretti assure qu’au Mali, seul gisement exploité au monde, « ça coûte plus ou moins 50 ou 70 centimes le kilo ». En revanche, l’obtention de ce gaz par électrolyse à partir d’énergies renouvelables (un processus dans lequel l’eau est utilisée et est appelé hydrogène vert) coûte 7 ou 8 dollars par kilogramme, tandis que le gris est produit à 7 ou 8 dollars par kilogramme. .

D’autres endroits où des puits naturels d’hydrogène ont été découverts, comme l’Australie ou l’Espagne, sont encore en phase exploratoire et ne savent pas s’ils pourront l’exploiter commercialement. En effet, les tests doivent démontrer que le gaz est stocké en quantités suffisantes et s’il a la capacité d’y rester plusieurs années, le temps que les infrastructures soient construites pour l’extraire et le commercialiser. Depuis le début du processus exploratoire, cela pourrait prendre « environ sept ans », explique Casallas.

En Colombie, on sait qu’il existe une présence d’hydrogène naturel dans la vallée du Cauca-Patía, dans la Valle del Cauca, selon les travaux publiés dans Géosciences, et dans un bassin géologique des plaines orientales, selon le SGC. « Mais il faut prendre cela avec précaution, car jusqu’à présent, nous en sommes à une phase exploratoire », explique Casallas.

Ecopetrol assure « étudier tous les bassins du pays où nous avons acquis des données et où il est possible de profiter des puits déjà forés pour l’échantillonnage du sous-sol. Les résultats montrent des indicateurs positifs pour les bassins des Llanos Orientales, du Putumayo et de la basse vallée de la Magdalena, même s’ils ne sont pas encore concluants en termes de volumes et de variables économiques. Ces analyses sont réalisées là où il y a eu ou il y a des projets pétroliers et gaziers, ce que l’ANH commence également à faire.

Toute cette « fièvre » pour l’or blanc a un grand « mais » : elle aurait pu arriver trop tard.

La promesse de l’hydrogène

Tout d’abord, il convient de se demander à quoi sert l’énergie produite avec l’hydrogène. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE) dans sa publication « Global Hydrogen Review 2023 », en 2022, la demande pour ce carburant a été la plus élevée enregistrée dans l’histoire : 95 millions de tonnes. Son utilisation reste cependant concentrée dans les secteurs énergétiques, comme la production d’acier ou le raffinage du pétrole.

L’énergie hydrogène peut être utilisée pour la désulfuration des gaz ou l’hydrocraquage. Ces deux procédés sont essentiels dans l’industrie pétrochimique pour améliorer la qualité des produits pétroliers, qui représentent l’essentiel de la demande. Cela signifie que son utilisation est liée à des émissions de plus de 900 millions de tonnes de dioxyde de carbone en 2022. Ces secteurs énergétiques, en théorie, auront disparu ou seront réduits au minimum possible, selon les scénarios et objectifs mondiaux les plus optimistes. prévu pour 2050.

Alors, à quoi d’autre pourrait servir l’hydrogène ? D’autres utilisations explorées dans le cadre de la transition énergétique incluent son utilisation comme carburant pour les véhicules cargo, le transport maritime et l’aviation. Cependant, cela soulève encore plusieurs inquiétudes.

Un cabinet de conseil en énergie et transports propres au Royaume-Uni, appelé Liebreich Associates, a conçu une « échelle de l’hydrogène propre » dans laquelle, selon les preuves disponibles, il classe les secteurs dans lesquels il serait un carburant irremplaçable, il vaudrait donc la peine de le développer. à partir d’énergies renouvelables ou de l’extraire naturellement, et celles dans lesquelles des options plus efficaces sont déjà en cours de développement.

Par exemple, dans la production d’engrais, l’hydrogène semble être l’option la plus adaptée. Parallèlement, dans d’autres secteurs, comme le transport de marchandises ou la production d’acier, les batteries électriques se sont révélées plus efficaces et plus économiques.

Ces perspectives d’avenir présentent certains risques dont la Colombie doit tenir compte si elle envisage d’investir dans une industrie de l’hydrogène, déclare Nadia Combariza, master en environnement et gestion des ressources de l’Université des sciences appliquées de Cologne, en Allemagne, et co-fondatrice de Polen, un groupe de réflexion qui promeut une transition énergétique équitable dans le pays.

L’Allemagne est en effet l’un des pays qui investit le plus en Colombie pour le développement de projets liés à ce carburant. Mais, selon Combariza, le coût du transport de l’hydrogène pur ou transformé produit dans le pays vers les terres allemandes serait plus élevé que celui de sa production en Europe.

« À l’avenir, le marché potentiel promis pour cette industrie pourrait ne plus exister. Et il s’avère que la loi 1715 de 2014, et ses modifications ultérieures, établit que jusqu’à 50 % des investissements dans des projets d’énergies renouvelables peuvent être incités par des réductions de revenus. Cela signifie que nous n’allons même pas recevoir de revenus de bon nombre de ces projets dans une période initiale assez longue. Comment allons-nous investir autant dans une industrie extrêmement risquée ? », déclare Combariza.

À cela s’ajoutent d’autres défis identifiés pour rendre économiquement viable l’exploitation de l’hydrogène naturel, comme sa compression. Jusqu’à présent, on sait qu’un kilogramme de gaz extrait pourrait occuper tout le réservoir d’un camion-citerne, dans lequel sont normalement transportés des milliers de litres d’essence. Le problème est que ce kilogramme produirait la même énergie que quatre litres de combustible fossile.

Dans des industries telles que l’aviation, des travaux sont en cours pour développer des mécanismes permettant de comprimer l’hydrogène et de le transporter avec succès dans des batteries occupant des espaces similaires à ceux occupés aujourd’hui par les réservoirs de l’ACPM. « À l’heure actuelle, cela n’est peut-être pas économiquement viable. Mais cela pourrait être le cas dans 10 ans, car la technologie évolue et les combustibles fossiles deviennent plus rares et plus chers », explique Casallas.

Cependant, pour Combariza, il s’agit d’un investissement très élevé (12 milliards de dollars dans l’hydrogène propre d’ici 2030, selon l’AIE) qui pourrait être utilisé pour développer ou promouvoir d’autres technologies ayant une projection plus sûre.

*Ce texte a été réalisé avec le soutien de Suivi climatique Amérique Latine.