En théorie, l’hydrogènehydrogène a tout pour plaire dans le contexte actuel de transition énergétique. Ce gazgaz, dont la combustioncombustion ne produit que de l’eau, représente en effet une alternative très intéressante aux combustiblescombustibles fossiles actuellement utilisés qui, en plus de ne pas être renouvelables, sont responsables d’énormes émissionsémissions de CO2 et autres polluants.
Longtemps mis de côté comme carburant pour les voituresvoitures en raison des difficultés de sa mise en œuvre et des dangers d’explosions, l’hydrogène commence toutefois à se frayer un chemin avec le développement de nouveaux types de réservoirs pouvant accueillir dans des conditions de sécurité de l’hydrogène liquideliquide. Plusieurs modèles de voitures à hydrogènevoitures à hydrogène commencent ainsi à être commercialisés, même si les ventes restent dérisoires à l’heure actuelle. Avec les progrès techniques continus, nul doute que ce nouveau type de carburant non polluant devrait trouver sa place.
Production d’hydrogène : un coût financier et environnemental
Pourtant, il y a actuellement une ombre noire dans ce tableau idyllique qui freine énormément l’utilisation de l’hydrogène à grande échelle. Pour l’heure, l’hydrogène doit être produit. Et cette production à un coût, financier et environnemental. Le procédé le plus répandu est ainsi le vaporeformage : l’hydrogène est produit… à partir de la combustion de gaz d’origine fossile ! C’est ce qu’on appelle l’hydrogène gris. Il est actuellement le moins cher à produire, mais ne présente aucun intérêt du point de vue écologique. Utiliser ce type d’hydrogène pour remplacer des combustibles fossiles n’a en effet aucun sens. Il existe des alternatives de production moins polluante, mais dont les coûts très élevés ne rendent pas l’hydrogène intéressant face aux hydrocarbureshydrocarbures. L’hydrogène peut ainsi être produit par électrolyseélectrolyse de l’eau, à partir de la biomasse ou par thermochimie.
La situation peut donc laisser penser qu’un hydrogène « propre » ne sera jamais suffisamment compétitif pour que la filière se développe. Et pourtant, il existe encore un autre type d’hydrogène, que tout le monde oublie et qui pourrait bien tout changer. C’est l’hydrogène « blanc » ou « hydrogène naturel ».
L’altération de certaines roches produit naturellement de l’hydrogène
L’hydrogène est en effet un gaz produit en continu par certains processus géologiques, c’est un fait bien connu. Capter ce gaz permettrait ainsi d’avoir accès à une ressource propre et renouvelable pour un coût faible. Or, pour que cela devienne intéressant, il est nécessaire d’identifier les zones dans lesquelles ce gaz s’accumule.
De récentes découvertes en Europe ont montré que le potentiel serait énorme. Il existerait, dans certains contextes géologiques, de très importants gisements, qu’il suffirait de ponctionner. Suite à ses révélations, la course est désormais lancée pour comprendre et identifier quels environnements géologiques seraient les plus propices à présenter d’importants réservoirs d’hydrogène naturel exploitables.
Une équipe de chercheurs allemands, français et américains avance ainsi de premiers éléments de réponse, sur la base de modélisationmodélisation tectoniques et des connaissances géologiques. Et les résultats présentés dans la revue Science Advances sont très encourageants.
De nombreuses réactions chimiquesréactions chimiques produisent de l’hydrogène dans la nature, mais le processus le plus intéressant, car permettant la génération de très grandes quantités de gaz, c’est la réaction d’altération de l’eau sur les roches issues du manteaumanteau. Celles-ci sont en effet composées principalement d’un minéral appelé olivine qui, au contact de l’eau, va se transformer en serpentine.
Or, cette réaction d’altération que l’on appelle la serpentinisation va également produire de l’hydrogène. On pourrait penser que ce processus n’a cependant pas grand intérêt puisque l’on parle ici de roches du manteau et non de la croûtecroûte. Et jusqu’à présent, il n’a pas été possible d’aller forer jusque dans le manteau.
Mais détrompez-vous : il existe certaines zones où des roches du manteau peuvent être exhumées en surface. On les trouve dans certains contextes tectoniques bien particuliers : sur certaines marges continentales passivesmarges continentales passives qui ont été hyper étirées lors de la phase de rupture de la croûte continentalecroûte continentale, et dans certaines chaînes de montagnes résultant de la collision de plaques continentales.
Lorsque deux continents se rapprochent, l’océan qui les séparent se ferme, disparaissant dans une zone de subductionzone de subduction. Mais il arrive que des fragments de cette croûte océaniquecroûte océanique, ou des marges, se trouvent arrachés et emportés dans la constructionconstruction de la chaîne de montagnes. Ces fragments vont former ce que l’on appelle des ophiolites. On en trouve par exemple dans les deux grandes chaînes de collision européenne : les Alpes et les Pyrénées. Le Chenaillet, dans les Alpes françaises, est ainsi un exemple très connu d’ophioliteophiolite possédant les restes d’un plancherplancher océanique immature et d’une marge… où du manteau a été exhumé.
D’importantes réserves d’hydrogène dans nos chaînes de montagnes ?
Ce type d’environnement tectonique est étudié depuis longtemps par les géologuesgéologues, notamment par des équipes françaises, pour comprendre comment se forment et se fermentferment les océans. Aujourd’hui, ces connaissances acquises sur plusieurs décennies s’avèrent précieuses et pourraient participer à la détection de réserves d’hydrogène naturel.
Sur la base d’observations de terrain et d’études antérieures, les nouvelles simulations numériquessimulations numériques présentées dans l’étude permettent de reproduire cette évolution tectonique :
- phase de rifting (ouverture continentale) ;
- formation des marges et exhumation de roches du manteau ;
- formation d’une croûte océanique ;
- début de convergence avec initiation d’une zone de subduction ;
- collision continentale et formation d’une chaîne de montagnes.
Les résultats permettent de mettre en évidence où et en quelle quantité des roches mantelliques sont aujourd’hui présentes dans les montagnes.
À partir de là, les chercheurs ont identifié dans quels cas les conditions de serpentinisation étaient remplies pour pouvoir mener à la formation de réservoirs d’hydrogène. Pour avoir lieu de façon optimale, la serpentinisation requiert en effet des températures entre 200 et 350 °C et, bien sûr, la présence d’eau. Des conditions atteintes dans les chaînes de montagne où les nombreux réseaux de fractures et de faillesfailles permettent à l’eau de circuler jusqu’aux profondeurs où ces températures sont atteintes. De plus, ces environnements possèdent des roches réservoirs comme le grèsgrès dans lesquelles l’hydrogène peut s’accumuler et être stocké au fil du temps.
Tout laisse donc penser que le potentiel des chaînes de collision est énorme pour l’extraction d’hydrogène naturel. Il reste cependant encore beaucoup de chemin à parcourir avant de voir apparaître les premiers puits d’extraction d’hydrogène industriels, mais le processus est en route. Les Français sont d’ailleurs sur la brèche. La jeune start-upstart-up grenobloise Mantle8 vient ainsi de réaliser une importante levée de fonds qui devrait lui permettre d’explorer plus profondément ces gisementsgisements d’hydrogène naturel.
