Hydrogène: un enjeu industriel ! – ÉNERGIE#17

Vidéo

Sources

Dans cette seconde vidéo sur l’hydrogène, je m’intéresse aux grands usages industriels de l’hydrogène. Aujourd’hui, la majorité de l’hydrogène produit dans le monde l’est à partir de ressources fossiles et sert au raffinage et à la production d’ammoniac, de méthanol et d’acier. Réussir à réduire les émissions de cette production existante d’hydrogène est un enjeu industriel important pour la transition énergétique. De l’hydrogène produit avec peu d’émissions pourrait également réduire considérablement les émissions de la production d’acier qui repose, encore aujourd’hui, principalement sur le charbon.

Cette vidéo est la seconde d’une série sur l’hydrogène, n’hésitez pas à voir la première: HYDROGÈNE: COMMENT LE PRODUIRE ? – ÉNERGIE#16.

Je me suis beaucoup servi du travail de l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE):
Iron and Steel Technology Roadmap (2020)
The Future of Hydrogen (2019)
Energy Technology Perspectives 2020
Global CO2 emissions in 2019

L’article scientifique d’analyse du cycle de vie dont je me suis servi dans la dernière vidéo: Levelized cost of CO2 mitigation from hydrogen production routes – Parkinson et al. (2018).

J’ai encore parlé de Capture et Séquestration de Carbone (CSC). Pour ce sujet, le plus simple est de consulter les sources de la vidéo qui y est consacrée.

Les pages Wikipédia qui me permettent de comprendre les bases des sujets abordés:
En Français: Pyrolyse, Explosion de l’usine AZF de Toulouse, Empreinte carbone de l’électricité, Coke (Charbon), Révolution verte, Pont du Golden Gate, Réduction directe, Fabrication de l’acier, Cokerie.
En anglais: Blast furnace gas, Coking and Coke (fuel), Petroleum refining processes, Chloralkali process, Direct reduced iron, Electric arc furnace, Ammonia, Steel (Scrap), Basic oxygen steelmaking.

Concernant la production d’ammoniac:
Procédé Haber (Wikipédia).
Une vidéo d’e-penser sur Fritz Haber.
Ammonia production causes 1% of total global GHG emissions
– Our World in Data: Yields vs. Land Use: How the Green Revolution enabled us to feed a growing population (j’ai utilisé ces données pour tracer une figure).

Nitrogen comes from biofixation (by Rhizobium bacteria symbiotic with legumes and by cyanobacteria), from atmospheric deposition, and from the recycling of crop residues and animal manures. But these sources only add up to about half the global need: the other half must come from inorganic nitrogen fertilizers, whose synthesis was made possible by Fritz Haber’s invention and Carl Bosch’s ingenuity.

Smil, V. Detonator of the population explosion. Nature 400, 415 (1999). https://doi.org/10.1038/22672

Concernant le procédé chlore-alcali:
– Je suis resté en surface, Wikipédia: chloralkali process, chlorine, sodium hydroxide.
– Pour aller un peu plus loin un document du World Chlorine Concil

Concernant l’acier:
La composition du gaz produit lors de la production de coke. La composition est aussi donné ici avec d’autres gaz.
– Les émissions de CO2 l’acier varient avec les sources. Par exemple l’ADEME estime les émissions à 2,2 tonne(CO2,eq)/tonne(acier) pour la France en analyse du cycle de vie. Cette quantification n’est pas incompatible avec les quantifications de l’AIE qui se font au niveau mondial avec un périmètre différent. Worldsteel fournit des données provenant des industriels de l’acier (avec la méthodologie pour collecter ces données).
– Pour le recyclage: Évaluation environnementale du recyclage en France selon la méthodologie de l’analyse de cycle de vie. Je me suis servi de ce rapport de l’UNEP: Recycling Rates of Metals.
– Une analyse intéressante sur le défi de la décarbonation de la production d’acier (en anglais).
– La brochure du projet Hybrit, un projet de production d’acier utilisant quasiment exclusivement de l’hydrogène (je m’en suis servi pour certaines illustrations).
– Un exemple de réduction direct du minerai de fer: Circored fine ore direct reduction.
– Rechberger, Katharina, et al. “Green Hydrogen‐Based Direct Reduction for Low‐Carbon Steelmaking.” steel research international 91.11 (2020): 2000110.
– Toktarova, Alla, et al. “Pathways for low-carbon transition of the steel industry—a Swedish case study.” Energies 13.15 (2020): 3840.
– Patisson, Fabrice, and Olivier Mirgaux. “Hydrogen Ironmaking: How it Works.” Metals 10.7 (2020): 922.
Boston Metal travaille sur la possibilité de produire l’acier directement par électrolyse. Le projet Siderwin a le même objectif.

Autres:
– Our Worl in Data sur les émissions de gaz à effet de serre.
– Our Worl in Data sur les émissions de gaz à effet de serre par secteur.
– Un article intéressant sur l’hydrogène: Separating Hype from Hydrogen – Part Two: The Demand Side

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