Cet arbre artificiel produit de l’hydrogène avec une efficacité record

Produire efficacement un hydrogène « propre ». Dans notre monde en transition, tout le monde en rêve. Et des chercheurs ont peut-être bien fait un pas de plus en ce sens. Grâce à d’étonnants « arbres artificiels ».

Décarboner certains secteurs de l’industrie, assurer le stockage de l’électricité ou encore alimenter le secteur des transports lourds. Dans notre monde en transition, beaucoup d’espoirs reposent sur l’hydrogène. Encore faut-il trouver des solutions pour le produire proprement. Car aujourd’hui, il reste majoritairement issu de ressources fossiles. Pour chaque kilo d’hydrogène produit, ce sont plusieurs kilos de CO₂ qui partent dans les airs.

On peut capter ce CO₂. Mais l’idéal resterait de décarboner la phase de production de l’hydrogène. Grâce à l’électrolyse. Un peu d’eau et de l’électricité décarbonée ? Ce n’est pas si simple. Les coûts sont élevés. Parce que les matériaux nécessaires sont rares. Et parce que les rendements laissent à désirer.

Les atouts de l’électrolyse haute température

Pour surmonter le défi de la compétitivité économique de la production d’hydrogène, des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL, Suisse) travaillent à mettre au point une solution à base d’énergie solaire. Une sorte de « photosynthèse artificielle » moins gourmande en électricité et qui ne nécessiterait pas de recourir à des éléments rares.

Concrètement, l’« arbre artificiel » imaginé par les chercheurs consiste en une sorte d’antenne parabolique qui concentre les rayons du soleil près de 1 000 fois. De l’eau est alors pompée en son point focal où se trouve un réacteur photoélectrochimique dont le rôle est de séparer les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène.

Un procédé bientôt commercialisable ?

Un réacteur de démonstration « à l’échelle du laboratoire » avait déjà montré le potentiel du procédé. Aujourd’hui, les chercheurs annoncent avoir franchi un nouveau cap avec leur démonstrateur « à l’échelle du système », comprenez qu’il inclut tous les dispositifs et composants auxiliaires. De quoi donner une meilleure idée de son efficacité énergétique réelle. À la base, une parabole de quelque 7 m de diamètre et un réacteur de moins de 145 cm². Pour un rendement solaire-hydrogène supérieur à 20 % et une puissance de sortie de plus de 2 kW.

La phase de test a permis une production moyenne d’un demi-kilo d’hydrogène par jour. Assez, estiment les chercheurs, pour alimenter environ 1,5 véhicule à pile à hydrogène parcourant une distance annuelle moyenne ou pour répondre à la moitié de la demande en électricité d’un ménage de quatre personnes. « Une étape vraiment encourageante vers la concrétisation commerciale de cette technologie », assurent les chercheurs.

SoHHytec SA, une start-up spin-off de l’EPFL, travaille d’ailleurs au déploiement et à la commercialisation de la solution. En collaboration avec une usine de production de métaux, elle compte installer un démonstrateur à l’échelle de plusieurs centaines de kilowatts. L’hydrogène produit servira aux processus de recuit des métaux. Mais ce n’est pas tout. La chaleur coproduite alimentera le réseau d’eau chaude de l’usine. Quant à l’oxygène, il sera fourni aux hôpitaux de la région.