Traduction d’un article d’@Alicatscientific sur la production d’hydrogène à partir de l’hydrogène orange et blanc.

Entre préoccupations climatiques, et débats géopolitiques autour de la transition énergétique, de plus en plus d’industries se tournent naturellement vers l’hydrogène, qui se veut être plus propre que les énergies fossiles.

Mais est-il possible de produire de l’hydrogène propre ?

D’abord, qu’est-ce qu’hydrogène et quel est son potentiel ?

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers, mais n’existe que très rarement à l’état naturel. C’est un gaz très léger. L’atome d’hydrogène correspond au premier élément de la classification périodique, et c’est aussi le plus simple. En effet, il est composé d’un proton et d’un électron. Voici sa formule chimique : H2.

Sa particularité est d’être toujours lié à d’autres éléments chimiques plus précisément dans des molécules comme l’eau, et les hydrocarbures pour ne citer qu’eux.

L’hydrogène est un vecteur énergétique. Il est classifié en plusieurs couleurs, qui reflètent l’impact environnemental propre aux différents procédés de fabrication. Nous connaissons l’hydrogène gris, bleu, turquoise et vert. Cependant, moins de 1 % de l’hydrogène total produit dans le monde est considéré comme de l’hydrogène vert.

La recherche constante d’un hydrogène propre et durable avec des coûts de production bas, nous dirige vers des procédés révolutionnaires de génération d’hydrogène :

L’hydrogène blanc et orange.

Qu’est-ce que l’hydrogène blanc ?

Également nommé hydrogène natif, il s’agit de l’hydrogène pur, qui ne résulte d’aucune transformation issue du gaz ou de l’électrolyse. L’hydrogène blanc est extrait à partir des sources souterraines, on parle d’une capture passive d’hydrogène naturel.

C’est avec les forages pétroliers, gaziers et dans les extractions des métaux précieux comme l’or et le diamant que des quantités abondantes d’hydrogène gazeux naturel ont été recensés.

C’est notamment dans les kimberlites, une roche d’origine volcanique, présente dans les mines de diamants, que l’on trouve une réserve d’hydrogène sous forme gazeux.

On essaye toujours de déterminer où l’hydrogène blanc est le plus répandu. Les chercheurs travaillent sur les méthodes de détection de l’hydrogène blanc.

Il y a un accroissement pertinent de l’utilisation de l’hydrogène blanc. On peut citer des pays comme l’Islande ou le Mali par exemple, qui l’utilisent comme source d’électricité depuis 2012. La Mali possède d’importantes réserves d’hydrogène blanc, et a pour ambition de devenir « la première économie décarbonée du continent africain ». On peut parler d’une révolution énergétique silencieuse.

L’avantage majeur de l’hydrogène blanc, c’est son coût faible et son abondance.

Qu’est-ce que l’hydrogène orange ?

L’hydrogène orange est apparenté à l’hydrogène blanc, et combine les principes de séquestration du carbone et de chauffage géothermique.

A l’inverse de l’hydrogène blanc, l’hydrogène orange nécessite plus d’énergie pour fonctionner, car il est formé par des réactions chimiques. Plus précisément, dans des formations rocheuses souterraines riches en fer, en stockant du CO2 sous une chaleur et une pression géothermiques suffisantes.

On va faire interagir une solution d’eau riche en CO2 avec le fer, le magnésium et l’oxyde de calcium, sous une chaleur et une pression géothermique. Cela va créer une formation de carbonates solides et d’hydrogène gazeux. En quelques jours, on peut récupérer l’hydrogène sous forme liquide.

Il y a de l’avenir dans l’hydrogène orange tant qu’il y aura des ressources en fer sur la Terre.

L’hydrogène orange pourrait être une bonne solution aux problèmes de pollution lié à l’énergie.

L’avantage indéniable de l’hydrogène orange est qu’il ne requiert pas une source d’eau spécifique. Ainsi les eaux salées et les eaux usées peuvent être utiles. Les économies seraient donc indéniables et pourraient inciter les Etats à investir dans ces nouvelles énergies.

En quoi les produits Alicat sont utiles dans ces procédés ?

Alicat s’adapte aux nouvelles technologies et propose une vaste gamme de produits, pour une utilisation optimale dans les industries de l’hydrogène blanc et orange. On va se concentrer sur 4 types d’utilisations :

Contrôler l’injection de fluide lors d’essais de réaction de fluide in situ :

« Pour trouver des emplacements de forage appropriés pour la production d’hydrogène orange, en suivant des procédures similaires aux processus de forage d’énergie géothermique, les contrôleurs de débit massique Alicat peuvent être utilisés pour des tests hydrauliques tels que l’injection d’impulsions, le débit constant, la tête constante et l’injection d’eau cyclique. En exécutant ces séries de tests, les chercheurs peuvent étudier comment les réponses de pression et les débits variables induisent des contraintes ou des réactions chimiques dans les formations rocheuses, atténuant les problèmes pouvant survenir lors du forage, tels que les tremblements de terre artificiels. En conséquence, les scientifiques peuvent identifier la pression, la température, le débit et les compositions de fluides idéaux pour une production d’hydrogène et une minéralisation du carbone optimales. 

Étant donné que ces tests impliquent souvent des formations rocheuses à faible perméabilité, une large gamme de faibles débits est souvent testée sur de longues périodes. Par rapport aux contrôleurs de débit massique thermique également utilisés dans ces tests, les produits de débit massique d’Alicat offrent des avantages tels que : 

• Rapports de variation supérieurs pour tester des plages de débit plus larges
• Temps de préchauffage quasi instantanés
• Précision améliorée
• Options d’orientation illimitées 

En particulier, la série CODA KC d’Alicat est optimale pour les tests hydrauliques car elle est compatible avec une large gamme de liquides et de gaz à des pressions allant jusqu’à 4000 PSIA avec des débits à pleine échelle de 40 g/h à 100 kg/h, assurant des tests d’injection de fluide reproductibles.

L’arrosage de Co2 dans l’eau d’injection :

« De plus, les contrôleurs de débit massique Alicat tels que la série MC peuvent être utilisés pour arroser jusqu’à 5000 L/min de CO ₂ ou d’autres hydrocarbures dans les fluides d’eau d’injection, les séquestrant simultanément dans le sol et libérant de l’hydrogène et d’autres sous-produits précieux. Les fonctionnalités utiles de l’appareil Alicat telles que le traitement par lots et la totalisation permettent un suivi précis de la quantité de carbone conservée, fournissant un enregistrement pour maximiser les crédits réglementaires démontrant la réduction des émissions de carbone ».

Analyser des échantillons de fluides dans des systèmes de chromatographie, et de spectroscopie :

« Les dispositifs Alicat peuvent également être utilisés dans les industries émergentes de l’hydrogène blanc et orange pour améliorer la précision des données de chromatographie en phase gazeuse, de chromatographie liquide et de spectroscopie de masse interprétant les échantillons de fluide de forage. Lors de l’utilisation de systèmes de chromatographie en phase gazeuse-spectroscopie de masse (GC-MS) ou de chromatographie liquide-spectroscopie de masse (LC-MS) utilisant des dispositifs Alicat comme composants pour la régulation du débit et de la pression, la précision de l’échantillonnage est améliorée, permettant aux chercheurs de déterminer tous les composants d’un solution gazeuse ou liquide et leurs concentrations relatives les unes par rapport aux autres ». 

Purification et séparation des fluides :

« Une autre façon potentielle d’utiliser les dispositifs Alicat dans les systèmes à hydrogène orange et blanc consiste à purifier et à séparer les fluides. Par exemple, dans l’adsorption modulée en pression d’hydrogène , les dispositifs Alicat peuvent être utilisés pour la régulation de la pression et du débit, garantissant que les pressions de la chambre sont stabilisées et que les gaz sont correctement purgés et circulent à l’aide d’un certain nombre d’ options de communication . De ce fait, la purification de l’hydrogène (ou d’autres gaz) peut être plus précisément automatisée ».