Vers une production « biologique » d’hydrogène à grande échelle ?

De la chimie à l'hydrogène

De la biomasse est convertie en hydrogène grâce au « cocktail » d'enzymes des chercheurs de Virginia Tech. (©Virginia Tech)

Début mars, une équipe de chercheurs de l’université américaine de Virginia Tech a présenté un nouveau moyen de production d’hydrogène à partir de biomasse. Cette méthode pourrait être sensiblement moins coûteuse et plus respectueuse de l’environnement que celles employées à ce jour.

Une matière première abondante : les résidus de maïs

Les chercheurs de Virginia Tech ont trouvé un procédé enzymatique pour produire de l’hydrogène (appellation courante du dihydrogène, de formule H2) à partir de deux sucres : le xylose (C5H10O5) et le glucose (C6H12O6). Il s’agit des sucres les plus abondants contenus dans la biomasse. Ils peuvent notamment être extraits, après différents traitements, à partir de cannes de maïs qui fournissent les principaux résidus de l’agriculture aux États-Unis.

Cette réaction est obtenue en faisant intervenir 11 enzymes combinées qui optimisent son rendement et sa vitesse. Grâce un « algorithme génétique » ayant permis de préciser la combinaison des enzymes, les chercheurs annoncent avoir triplé les taux de production durant leurs essais (à hauteur de 32 mmol d’hydrogène/litre/heure, sachant qu’une mole d’hydrogène pèse 2 grammes).

Selon les chercheurs de Virginia Tech, l’usage d’une matière première abondante permettrait à ce procédé d’être beaucoup moins coûteux que les méthodes actuelles de production d’hydrogène (reformage de combustibles fossiles fossiles pour l’essentiel de la production mondiale, électrolyse de l’eau, etc.). En considérant que la quantité de CO2 émise au cours de la conversion de la biomasse en hydrogène est à peu près équivalente à celle provenant de la photosynthèse, les chercheurs mettent par ailleurs en avant un bilan carbone quasiment nul. 

Les résultats complets des chercheurs ont été restitués dans un article publié le 10 mars dernier par l’Académie américaine des sciences (PNAS).

Le premier pas vers une économie de l'hydrogène ?

La prochaine étape sera de tester ce nouveau procédé au sein d’un démonstrateur produisant de l’hydrogène à grande échelle. Cette voie est prise très au sérieux et a reçu de nombreux financements, le groupe Shell faisant notamment partie des contributeurs de ce programme.

De nombreuses applications pourraient se développer si ce procédé tient ses promesses. Dans le secteur des transports, certains véhicules utilisent d’ores et déjà des moteurs à hydrogène bien que la plupart des voitures dites à « hydrogène » soient équipées de piles à combustible et ne consomment pas directement l’hydrogène mais de l’électricité.

A plus long terme, certains postulent l’avènement d’une économie basée sur l’hydrogène. Pour cela, la production mondiale d’hydrogène devrait très fortement augmenter. Elle avoisine aujourd’hui 50 millions de tonnes par an, de quoi satisfaire théoriquement 1,5% de la demande mondiale d’énergie(1).

 
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Sources / Notes

(1) La production d’hydrogène est aujourd’hui principalement consacrée à l’industrie.

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