Un matériau sur lequel 3M travaille depuis des décennies pourrait être la clé pour débloquer une production rentable d'hydrogène vert, une source de carburant renouvelable prometteuse mais coûteuse.

Le produit, la poudre de catalyseur d'iridium à support nanostructuré 3M, a été dévoilé le mois dernier lors de la Climate Week NYC. La poudre est utilisée pour séparer les molécules d'hydrogène de l'eau avec de l'électricité renouvelable, un processus connu sous le nom d'électrolyse.

Chaque 10 grammes de substance peut aider à fabriquer 10 tonnes d'hydrogène et à prévenir 100 tonnes d'émissions de carbone, a déclaré Andy Steinbach, chercheur principal chez 3M. Cela réduit également la quantité d'iridium, un métal rare et coûteux qui se négocie à 4 000 $ l'once, nécessaire au processus d'électrolyse.

"Il y a un grand besoin de réduire le coût de ces systèmes, et nous pensons avoir trouvé une très bonne solution", a déclaré Steinbach. "Ce n'est pas seulement une opportunité pour 3M, mais surtout pour lutter contre le changement climatique."

L'hydrogène vert est ainsi appelé parce qu'il est fabriqué à partir d'énergie renouvelable et qu'il n'émet pas de carbone lorsqu'il est brûlé comme source de carburant, mais il est très coûteux à produire de cette façon et, en tant que tel, il est resté frustrant hors de portée.

"L'hydrogène vert a toutes ces promesses, mais il n'a pas été mis à l'échelle", a déclaré Brian Ross, vice-président pour les énergies renouvelables au Great Plains Institute. "Les changements dans les incitations et les politiques… font une analyse de rentabilisation plus durable."

Le département américain de l'énergie a pour objectif de ramener les coûts de production d'hydrogène vert à 1 $ par kilogramme d'ici la fin de la décennie, soit une réduction d'au moins 80 %, ce qui le rendrait aussi coûteux, voire moins cher, que l'hydrogène produit de manière conventionnelle. La loi sur la réduction de l'inflation récemment adoptée prévoit un crédit d'impôt de 3 $ par kilogramme qui devrait relancer la production d'hydrogène vert.

"Cela a fonctionné avec l'énergie solaire et éolienne", a déclaré Ross à propos des incitations gouvernementales pour l'énergie propre. "Nous verrons sur le marché comment les différentes technologies fonctionnent."

La poudre de catalyseur de 3M en est encore aux premiers stades de la commercialisation et la société basée au Minnesota travaille avec le ministère de l'Énergie pour la commercialiser. À l'échelle mondiale, l'hydrogène vert devrait être multiplié par dix pour atteindre une industrie de 4,3 milliards de dollars d'ici 2026, à mesure que les producteurs se développeront.

"Il y a beaucoup d'élan sur ce marché", a déclaré Tim Yamaya, entrepreneur chez 3M Ventures. "Nous pouvons résoudre certains de ces problèmes qui empêchent le tartre et le fabriquer ici même aux États-Unis."

La plupart de l'hydrogène utilisé aujourd'hui est fabriqué à partir de gaz naturel (hydrogène "gris"), ce qui diminue ses attributs environnementaux positifs. L'hydrogène "bleu" cherche à capter les émissions de carbone lorsqu'il est fabriqué à partir de gaz naturel.

CenterPoint Energy et Xcel Energy, les plus grands fournisseurs de gaz naturel du Minnesota, ont lancé des projets pilotes d'hydrogène vert qui placent le gaz dans les pipelines existants aux côtés du gaz naturel, bien que l'infrastructure et les appareils existants ne puissent pas gérer un passage à 100 % d'hydrogène.

"Ce carburant de grande valeur et limité doit vraiment être associé à ces 10 à 15 % de l'économie qu'il serait très difficile de décarboniser autrement", a déclaré Margaret Cherne-Hendrick, responsable principale de l'innovation et de l'impact chez Fresh Energy.

Ces utilisations incluent les industries à forte intensité énergétique telles que la sidérurgie, la production d'ammoniac pour les engrais et le transport, ou même le raffinage des combustibles fossiles lui-même, où la majorité de l'hydrogène industriel est utilisé.

L'Agence internationale de l'énergie estime qu'une adoption ambitieuse pourrait éliminer l'utilisation de 14 milliards de mètres cubes de gaz naturel par an et de 360 000 barils de pétrole par jour d'ici 2030.

"Nous devons être très prudents lorsque nous associons l'hydrogène vert à des utilisations finales dans l'ensemble de l'économie, et dans la mesure du possible, nous devons colocaliser la production avec la consommation", a déclaré Cherne-Hendrick. "C'est encore gourmand en ressources, avec des besoins élevés en eau et en électricité."

L'année dernière a vu la première démonstration d'acier produit à l'aide d'hydrogène vert, et une flotte de trains fonctionnant avec des piles à hydrogène a récemment commencé à fonctionner en Allemagne.

"En tant que personne qui est dans cet espace depuis longtemps, il est encourageant de voir l'élan", a déclaré Steinbach.

L'invention fondamentale derrière la poudre de catalyseur est venue des travaux d'un scientifique de 3M dans les années 1980, a déclaré Steinbach, et il y a environ une décennie, son utilisation dans l'électrolyse a été découverte.

Si la poudre peut contribuer à réduire considérablement les coûts d'électrolyse, l'hydrogène vert peut poursuivre son ascension.

"Le coût est l'un des principaux obstacles", a déclaré Steinbach. "Nous constatons de nombreux progrès vers cette barrière." + Explorer plus loin

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