Production d’hydrogène bleu

Le terme hydrogène bleu désigne l’hydrogène produit à partir du gaz naturel ou du charbon à l’aide du reformage du méthane à la vapeur (SMR) ou d’autres méthodes et séparé du CO2, qui est séquestré au moyen de la méthode CCUS (captage, utilisation et stockage du carbone), ce qui réduit les niveaux de gaz à effet de serre émis dans l’environnement. La couleur bleue indique le flux d’énergie nettement plus propre qui en résulte, actuellement moins coûteux et plus viable commercialement que l’hydrogène vert entièrement renouvelable.

L’hydrogène bleu ne consiste pas seulement en plusieurs ordres de grandeur moins intensifs en carbone que l’hydrogène gris, qui est produit à partir de combustibles fossiles sans CCUS (captage, utilisation et stockage du carbone), mais est utilisé dans des procédés qui sont plus facilement mis à l’échelle et testés que ceux disponibles pour produire de l’hydrogène renouvelable à partir de l’électrolyse. Ces facteurs et l’abondance de matières premières d’hydrocarbures bruts pourraient donner à l’hydrogène bleu un avantage sur le marché, car les entreprises et les consommateurs, en particulier dans les transports et les industries lourdes, pèsent sur l’incertitude des prix de l’énergie à court terme par rapport aux objectifs de développement durable à long terme.

Les méthodes existantes de production d’hydrogène à base de combustibles fossiles et le CCUS nécessitent tous de l’énergie, des ressources en capital et de la main-d’œuvre pour fonctionner, et il y aura probablement toujours des procédés industriels qui émettront un niveau net positif de carbone. Aujourd’hui, les principales préoccupations des producteurs et des utilisateurs d’hydrogène bleu sont la sécurité, l’efficacité et la fiabilité. Assurer la pureté, contrôler avec précision les unités de procédé, atteindre les taux de captage de CO2 les plus élevés possible, optimiser la capacité de stockage et gérer les coûts d’énergie et de maintenance sont tous nécessaires pour s’assurer qu’une alimentation en hydrogène stable est disponible pour répondre à une demande en hausse rapide.

La méthode la plus courante pour produire de l’hydrogène à partir du gaz naturel est le reformage du méthane à la vapeur, procédé central de la production industrielle d’hydrogène bleu. La méthode SMR applique de la vapeur sous température et pression extrêmement élevées à un catalyseur chimique qui sépare l’hydrogène de la charge d’alimentation et fixe le carbone aux atomes d’oxygène de l’eau, formant ainsi du CO2 comme sous-produit. Le rendement et l’efficacité du procédé dépendent du maintien d’un rapport optimal entre la vapeur et le carbone entrant dans le reformeur, en protégeant le catalyseur de la cokéfaction et en gérant la consommation d’énergie.

Le CCUS fait référence à diverses technologies de réduction des émissions à effet de serre appliquées à la chaîne de valeur énergétique. Dans le cas de l’hydrogène bleu, trois des méthodes de captage du carbone les plus utilisées et les mieux maîtrisées sont l’adsorption par oscillation de vide (VSA), l’adsorption modulée en pression (PSA) et l’adsorption à base d’amines. Bien que VSA et PSA soient capables d’enregistrer des taux supérieurs à 90 %, les deux méthodes font face à des défis similaires : garantir la sécurité, la pureté et la fiabilité malgré des taux de cycle très élevés, et prévenir les fuites qui réduisent l’efficacité de la capture. L’adsorption à base d’amines implique un compromis entre l’énergie nécessaire pour régénérer le solvant chimique utilisé dans le procédé de captage du carbone et le taux d’efficacité du procédé lui-même.

L’un des principaux arguments de vente de l’hydrogène décarboné (bleu) est que les types de technologies d’automatisation nécessaires pour réduire les coûts et maintenir l’efficacité existent déjà et sont relativement peu coûteux. L’automatisation peut améliorer l’efficacité et la rentabilité des Unités SMR en contrôlant le rapport vapeur-carbone avec une plus grande précision à l’aide de systèmes de contrôle avancé du procédé, de surveillance des équipements en ligne et de débitmètres massiques. Il est possible de prolonger la durée de vie du catalyseur à l’aide d’une analyse continue de la composition chimique, ce qui est essentiel à l’amélioration des performances des méthodes de CCUS mentionnées ci-dessus. Lorsqu’ils sont appliqués à l’évaluation des KPI (indicateurs clés de performance) liés à l’énergie, les systèmes d’information de gestion de l’énergie (EMIS) permettent aux usines d’hydrogène d’atteindre plus facilement leurs objectifs optimaux en matière de consommation de vapeur et d’électricité