L’HYDROGÈNE, LA SOLUTION VERS UN MONDE NET ZÉRO CARBON

Relever le challenge de l’Energie et du Numerique ou s’enfoncer dans la dépendance et le sous-développement :

Cet article aborde l’un des deux enjeux majeurs actuels à relever obligatoirement : les enjeux climatiques et environnementaux vers un monde décarboné. Un second article à venir aborde les enjeux du numérique.

Gaz à effet de serre

Les gaz à effet de serre, naturellement présents dans l’atmosphère, font office de paroi absorbant une partie de la lumière du Soleil et de la chaleur émise par la Terre et, de ce fait, garantissent   les conditions de la vie sur notre Planète.

 Sans ces gaz, la température moyenne globale à la surface de notre planète serait froide (environ -18 °C).

L’activité humaine génératrice de gigantesques quantités de certains gaz, et l’accumulation de nouvelles substances entrainent un dérèglement de l’équilibre naturel provoquant un réchauffement et un changement climatique qui mettent en danger le devenir des êtres humains et de toute autre forme de vie sur notre Planète.

D’après les Nations Unies les combustibles fossiles, à savoir le charbon, le pétrole et le gaz sont responsables de l’effet de serre :

• plus de 75 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre
• près de 90 % de toutes les émissions de dioxyde de carbone.

Aussi, la transition énergétique est -elle devenue un consensus à l’échelle mondiale pour assurer «le passage d’une société de consommation abondante d’énergies fossiles à une société consommatrice d’Energie  renouvelable ou d’Energie faiblement carbonée. »

Feuille de route de l’AIE (Agence Internationale de l’Energie) Zero carbone en 2050« Net Zéro  by 2050 »

L’AIE propose une feuille de route mondiale pour la décarbonation du secteur de l’énergie « Net Zéro  by 2050 » : Net Zero by 2050 – Analysis - IEA. A. Il est donc recommandé d’utiliser toute ressource qui ne produit pas de gaz carbonique (ou CO2) lorsqu’elle produit de l’énergie.

Energie renouvelable ou faiblement carbonée.

Les énergies renouvelables provenant de sources dont le renouvellement naturel est assez rapide pour qu'elles puissent être considérées comme inépuisables à l'échelle du temps humain sont :

• Énergie éolienne (terrestre et en mer)
• Énergie solaire (photovoltaïque, thermique et thermodynamique) 
• Biomasse  
• Énergie hydraulique 
• Géothermie

Il est à noter que toutes les sources d’énergie renouvelables existantes sont exemptes d’émission de carbone, à l’exception de la biomasse qui émet un gaz CO2 local  mais absorbé par les plantes ce qui contribue à la photosynthèse (absorption de  CO2 et production d'oxygène (O2)).

Forte demande en énergie, de l’Afrique, horizon 2050

Selon OCDE (l’organisation de la Coopération et du Développement Economique) la croissance de la demande mondiale d’énergie n’est plus portée par les pays développés, mais par les pays émergents (la Chine, l’Inde et le Brésil) et aussi, d’ici 2050, par l’Afrique qui devrait connaître le taux de croissance urbaine le plus rapide du monde ce qui , en corollaire, entrainerait une forte demande croissante en Energie.

L’Hydrogène comme Solution vers un monde zéro émission CO2

Les projets à grande échelle qui s’appuie sur l’usage de   l’hydraulique, des panneaux solaires et des éoliennes requièrent beaucoup d’espace qui peuvent impacter négativement sur l’environnement.  

Eu égard aux besoins croissants en Energie, la solution durable pour atteindre les objectifs climatiques, vers un monde zéro émission de CO2, repose en grande partie sur l’hydrogène comme source d’ énergie:

• Hydrogène naturel ou Hydrogène blanc
• Hydrogène vert : produit par des énergies renouvelables telle que les éoliennes et les panneaux solaires. La seule émission qui en résulte serait de l’eau potable !
• La fusion thermonucléaire, fondée sur les isotopes de l’hydrogène à l’état de recherche mais dont l’issue est certaine

L’hydrogène naturel ou natif (H2), ou hydrogène blanc

L’hydrogène a toujours été considéré comme un « vecteur énergétique » qui, contrairement aux énergies fossiles (pétrole, gaz et charbon), ne peut être produit qu’à partir d’une autre source d’énergie.

Cependant, la découverte de puits d’hydrogène naturel, ces dix dernières années, ouvrent des nouveaux axes de développement.

L’origine et l’étendu des ressources en hydrogène naturel dont des traces ont été trouvées dans plusieurs endroits de l’écorce terrestre et dans les océans sont en cours d’étude.

Il est à noter que le premier puits a été découvert à proximité de Bourakébougou, au Mali. Depuis plusieurs années, il alimente ce village en électricité.

Entre autres applications de l’Hydrogène : La pile à Hydrogène                     

Entre autres applications de l’hydrogène : la pile à hydrogène. La pile à hydrogène utilise l’hydrogène et l’oxygène comme combustibles et produit directement de l’Energie en fournissant de l’eau et de la chaleur.

La production de pile à hydrogène, partant de l’hydrogène blanc (après évaluation de l’étendue des ressources) et de l’hydrogène vert, est un enjeu majeur pour une alternative aux énergies fossiles pour les carburants qui alimentent les transports.

Fusion nucléaire ou reproduction de soleil artificiel dans les centrales électriques

La fusion nucléaire, objet de recherche depuis environ 70 ans, semble être la solution comme source d’énergie durable illimitée. Il s’agit de reproduire du soleil artificiel, dans les centrales électriques, en utilisant une source d'énergie sans limite et sans risque de déchet à vie longue.

La fusion nucléaire est une énergie propre qui use d’un combustible quasi inépuisable, sans carbone ni déchets à longue durée.  

• Le principe de la fusion nucléaire consiste à faire fusionner deux noyaux atomiques légers d'hydrogène pour en créer un lourd, de l'hélium, afin de libérer de l'énergie. La fusion nucléaire n’émet pas de gaz à effet de serre mais de l’hélium (He) stable.

Par opposition, le principe de la fission nucléaire, utilisée dans les centrales nucléaires actuelles, qui consiste  à rompre  des liaisons de noyaux atomiques lourds radioactifs entrainant la pollution radioactives

La fusion nucléaire utilise comme source d’énergie des atomes légers isotopes de l’hydrogène qui constituent un carburant quasi inépuisable :

• le Deutérium   , disponible en quantité illimitée dans la mer
• le Tritium , qui n’existe pas à l’état naturel. Il est extrait du lithium   qui est présent dans l’écorce terrestre, et à l'état de traces, dans les océans.

D’évidence la mise en œuvre de la fusion est complexe en particulier  :

• atteindre une température très élevée  de l’ordre de 100 Millions de degrés soit 10 fois plus qu’au cœur du soleil
• maintenir le plasma (milieu totalement ionisé) sur la durée.

Deux méthodes de fusion sont utilisées pour atteindre le seuil de rentabilité énergétique à savoir ; libérer une énergie de fusion supérieure à celle produite pour amorcer la réaction.

• Fusion par confinement magnétique
• Fusion par confinement inertiel

Fusion par confinement magnétique.

Les atomes légers d'hydrogène (deutérium et tritium) sont chauffés et le plasme obtenu est confiné par des champs magnétiques intenses à l’aide d’aimants.

Cette configuration est la plus proche d’un futur réacteur à fusion destiné à fournir de l’électricité. Elle est celle utilisée par plusieurs projets dont le projet ITER issu   de la coopération internationale qui a débuté dans les années 80.

Le projet ITER regroupe 35 pays dont les Etats-Unis, l'Union européenne le Japon, la Chine, la Corée du Sud ITER - une énergie pour notre avenir

Le réacteur ITER devrait générer son premier plasma au début des années 2030.

Fusion par confinement inertiel.

Des lasers de très forte énergie sont envoyés à l'intérieur d'une capsule cylindre, de la taille d'un dé à coudre, contenant l'hydrogène.

Le but de cette méthode est de démontrer le principe physique de la fusion nucléaire.

Cette méthode est utilisée par le NIF (National Ignition Facility,) un laser de recherche extrêmement énergétique, construit par le laboratoire américain LLNL (Laboratoire national Lawrence Livermore). Laboratoire national Lawrence Livermore — Wikipédia (wikipedia.org)

Le 5 décembre 2022, le NIF   a atteint pour la première fois le seuil de rentabilité énergétique où l'énergie produite est supérieure à l'énergie consommée. Cet exploit a été renouvelé le 07 août 2023

Émergence de startups en Fusion

Aujourd’hui, la course à la fusion fait rage. En raison de l’évolution technologique, en plus des projets internationaux et nationaux, on assite, dans la course, à une émergence de starts up.

Les enjeux de la transition énergique et celle du numérique sont une chance à saisir pour les pays en développement et pour l’Afrique en particulier.

L’hydrogène est la source d’Energie incontournable à l’horizon 2050. Tel est le message de Cheikh Anta il y a plus de 60 ans.

 L’évolution technique a brisé les frontières entre les pays et favorisé le partage du savoir, du savoir-faire et du faire-savoir à travers le cyber espace, ce qui offre l’opportunité pour l’Afrique et le Sénégal en particulier d’être des références techniques mondiales à l’image des GAFAM (Google Facebook, Amazon, Apple, Microsoft).