LE POTENTIEL DE L’HYDROGÈNE DANS LES APPLICATIONS INDUSTRIELLES

Last updated on janvier 19th, 2023 at 08:41 pm

L’utilisation de l’hydrogène n’est pas encore omniprésente dans le monde industriel, mais elle a une longue histoire ; elle n’est pas nouvelle. De très nombreux secteurs de l’industrie utilisent l’hydrogène comme énergie pour leur procédés industriels. Pour certains, la question est de savoir pourquoi l’hydrogène ne s’est pas généralisé dans le monde et, surtout, dans quelle mesure il est pratique pour les applications modernes dans un monde où les ressources sont rares et l’environnement en crise ? Dans ce post, nous examinerons la viabilité de l’hydrogène dans les industries qui dépendent du charbon et des carburants émetteurs de carbone depuis plus d’un siècle. 

Utilisations industrielles de l’hydrogène 

L’hydrogène est souvent utilisé comme catalyseur ou comme composant primaire pour la production de produits chimiques (et de sous-produits). Il devient de plus en plus courant dans diverses industries de raffinage chimique, mais il est plus répandu dans trois secteurs : l’ammoniac, le méthanol et le raffinage du pétrole. 

Utilisation de l’hydrogène dans la production de l’ammoniac 

La production d’ammoniac est essentielle pour de nombreuses utilisations, notamment les gaz réfrigérants, la purification de l’eau et la fabrication. Cependant, 80 pourcent de la production d’ammoniac est destinée aux engrais. 

La production d’ammoniac devrait augmenter de 40 % au cours des trente prochaines années. Le problème est que la production traditionnelle d’ammoniac nuit à l’environnement en raison de sa dépendance au gaz naturel et aux combustibles fossiles. 

Toutefois, les producteurs d’ammoniac utilisent davantage d’hydrogène, car celui-ci est propre et renouvelable. Plus important encore, les ingénieurs peuvent créer de l’« ammoniac vert » en utilisant le procédé Haber, qui consiste à séparer l’hydrogène de l’azote et de l’eau par électrolyse. Cette méthode peut réduire considérablement les émissions associées à la production traditionnelle de l’ammoniac. 

Utilisation de l’hydrogène dans la production du méthanol 

Bien que le méthanol peut être produit via différente sources, celles qui prédominent sont les combustibles fossiles émetteurs de carbone et le pétrole. Bien entendu, la synthèse de ces gaz (et composés) entraîne des émissions nocives et peut menacer la faune. 

Le problème cependant, n’est pas le méthanol en lui même. Il s’agit d’une alternative moins chère que d’autres carburants, qui présente un risque d’inflammabilité plus faible que l’essence, et qui offre une plus grande sécurité énergétique puisqu’il peut être produit à partir de nombreuses sources. 

C’est là que l’hydrogène offre une alternative viable à la production de méthanol. Elle est beaucoup plus propre que les sources de combustibles fossiles et est largement disponible. Pour cette raison, de plus en plus de producteurs de méthanol utilisent l’hydrogène comme source de production en le combinant avec du monoxyde de carbone (CO2) pur déshydrogéné. 

Utilisation de l’hydrogène dans le raffinage du pétrole

Quiconque connaît la présence de soufre dans le pétrole (familièrement appelé pétrole brut acide) sait à quel point ce composé est problématique. Le soufre est indésirable car, lorsqu’il est brûlé, il se transforme en oxydes de soufre qui peuvent provoquer des pluies acides et d’autres polluants nuisibles à l’environnement. 

Les raffineries utilisent désormais largement l’hydrogène pour éliminer le soufre des produits pétroliers, tels que les carburants diesel : jusqu’à 37 millions de mètres cubes standard (SCF) par jour aux États-Unis. Par extension, cela conduit à des carburants plus « propres » puisqu’ils libèrent moins d’oxyde de soufre lors de leur combustion.  

L’utilisation de l’hydrogène dans les raffineries de pétrole est de plus en plus vitale, car nous approchons de l’ère du pic pétrolier. L’augmentation de la demande de production de pétrole s’accompagne d’une augmentation des émissions de carbone. L’industrie pétrolière doit donc trouver des moyens plus propres de traiter le pétrole brut afin de réduire ces émissions. L’hydrogène est une solution viable. 

Pourquoi l’hydrogène n’est pas encore utilisé dans le monde

En Europe, les responsables gouvernementaux ont modifié leur approche de l’énergie pour adopter l’hydrogène comme source de carburant. La commission européenne a annoncé pour son territoire un effort de 40 gigawatts d’électrolyseurs pour séparer l’eau en hydrogène d’ici 2030. 

L’Allemagne en est un exemple notable, puisqu’elle a annoncé sa stratégie nationale pour l’hydrogène, un investissement de 8,2 milliards de dollars dans la recherche et le développement de la production d’hydrogène vert. Toutes ces initiatives semblent judicieuses, car l’hydrogène est utile dans toute une série d’industries, comme la sidérurgie, la production de béton, etc. Ils permettent également de répondre à la demande croissante de pétrole, mais l’inconvénient est que cela entraînera une augmentation des émissions de carbone. 

En Amérique du Nord, le tableau est tout à fait différent. En 2020, le département de l’énergie a annoncé qu’il investirait 64 millions de dollars dans la recherche et le développement de l’hydrogène. Il s’agit là de tout juste une fraction de l’investissement allemand. Et bien que les entreprises et industries américaines utilisent activement l’hydrogène, 95 % de sa production repose sur le raffinage à la vapeur, qui utilise des combustibles fossiles. 

Les arguments classiques pour expliquer la réticence à adopter la production d’hydrogène sont son coût de production élevé et sa forte réactivité (qui en fait un risque d’explosion). Bien que ces préoccupations soient réelles, les méthodes permettant de produire de l’hydrogène à faible coût et de le stocker en toute sécurité s’améliorent. Cela suggère que ce qui est peut-être nécessaire, c’est de mettre davantage l’accent sur la recherche plutôt que de se reposer sur les méthodes existantes. 

Utilisation des réchauffeurs électriques pour créer de l’hydrogène 

Bien que l’adoption de l’hydrogène par le grand public se heurte à certains obstacles, la production d’hydrogène est, en théorie, simple. La production d’hydrogène est un processus thermochimique utilisant la chaleur pour libérer de l’hydrogène, idéalement à partir de sources organiques, comme la biomasse ou l’eau. 

Les réchauffeurs électriques, tels que ceux fabriqués ici chez Wattco, peuvent faciliter cette méthode d’extraction d’hydrogène avec une relative facilité. Ces réchauffeurs produisent déjà peu ou pas d’émissions et peuvent générer rapidement une chaleur suffisante. Ils sont également exploitables à faible coût. Si la demande d’utilisation de l’hydrogène augmente, l’équipement de chauffage sera facilement disponible. 

Ici, chez Wattco, nous construisons une large gamme de réchauffeurs électriques qui peuvent faciliter les processus bien établis et soutenir les processus émergents, tels que la production d’hydrogène. Notre équipe peut vous aider à choisir les configurations exactes nécessaires pour répondre à vos applications de chauffage. 

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