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Une industrie sans émissions de CO2 en ligne de mire
En ligne de mire: un nouveau procédé de production d'hydrogène
Pour décarboniser les processus industriels à haute température, qui sont les troisièmes plus gros consommateurs d'énergie en Suisse, un nouveau procédé de production d'hydrogène basé sur la séparation de l'hydrogène (H2) du méthane (CH4) – appelé pyrolyse du méthane – doit être utilisé dans une installation de démonstration prévue à Zoug. Le méthane est le principal composant du gaz naturel fossile et du biogaz, mais il peut également être produit de manière synthétique à partir d'hydrogène et de CO2 issus de sources renouvelables. Dans le démonstrateur prévu dans le Tech Cluster Zoug, l'hydrogène produit par pyrolyse doit remplacer le gaz naturel fossile dans les fours d'émaillage de V-ZUG, afin de montrer comment de telles applications peuvent être décarbonisées. Parallèlement, le démonstrateur doit pouvoir être utilisé par d'autres membres de l'association pour clarifier la décarbonisation de leurs applications. Contrairement à la production industrielle actuelle d'hydrogène, la pyrolyse du méthane ne génère pas de CO2 comme sous-produit, mais du carbone solide (en poudre) qui, dans le cadre des activités de l'association, doit être transformé en une ressource pour la construction et l'agriculture, par exemple en tant qu'additif dans les matériaux de construction ou pour enrichir l'humus.
La particularité de cette nouvelle approche: si l'on utilise du méthane synthétique à la place du gaz naturel fossile pour la production d'hydrogène par pyrolyse, on obtient même des émissions négatives de CO2! En effet, pour produire du méthane synthétique, il faut prélever plus de CO2 dans l'atmosphère qu'il n'en est ensuite rejeté au cours de toutes les étapes du processus. Le carbone séparé par la pyrolyse du méthane est ainsi durablement retiré de l'atmosphère. Les technologies à émissions de CO2 négatives sont nécessaires à grande échelle si la Suisse veut atteindre ses objectifs en matière de CO2: en effet, environ un quart des émissions de CO2 produites aujourd'hui dans le pays (soit 10 millions de tonnes) ne peuvent pas être réduites par le passage aux énergies renouvelables.
Parallèlement à la production d'hydrogène par pyrolyse, il est également prévu de réaliser une installation d'électrolyse décentralisée pour la production d'hydrogène à partir de l'eau, basée sur l'électricité. De telles installations fournissent de l'hydrogène de grande pureté, tel qu'il est par exemple nécessaire pour les camions équipés de piles à combustible. L'électrolyse de l'eau présente des rendements globaux plus élevés que la pyrolyse du méthane, mais n'atteint pas des émissions de CO2 aussi faibles (voire négatives). À Zoug, l'électrolyse doit être réalisée de manière décentralisée, sans être liée à une centrale électrique, car cela permet d'éviter la distribution inefficace d'hydrogène par camion sur la route. Afin d'éviter de devoir étendre le réseau électrique de manière décentralisée, il convient de développer, en collaboration avec le fournisseur d'électricité local, un concept d'exploitation "adapté au réseau", basé sur l'utilisation des capacités libres du réseau électrique.