L’hydrogène naturel dissous
FDE n’est plus au stade de la recherche d’hydrogène… il a été trouvé !
Jamais de telles quantités n’avaient été mesurées auparavant.
Où FDE a trouvé l’hydrogène ?
L’hydrogène est une molécule instable dans l’atmosphère : elle ne se concentre pas dans notre environnement quotidien. En revanche, dans le milieu géologique profond, privé d’oxygène (milieu anaérobique), cette molécule reste stable. Pour trouver des concentrations significatives d’hydrogène, il faut donc aller explorer le sous-sol.
À l’origine, une découverte scientifique lorraine…
En explorant le sous-sol lorrain avec FDE, deux chercheurs du CNRS et de l’Université de Lorraine, Philippe de Donato et Jacques Pironon, ont fait une découverte inattendue. Au fur et à mesure de la descente dans le sous-sol, les instruments de mesure (développés par les partenaires du consortium Regalor dont Solexperts) ont mis en évidence une concentration accrue d’hydrogène naturel dissous dans l’eau. Jamais de telles quantités n’avaient été mesurées auparavant.
…et une avancée à portée mondiale
À 1 000 mètres de profondeur, les analyses ont révélé une concentration de 20 % d’hydrogène naturel dissous dans l’eau. Après avoir échantillonné cet hydrogène naturel pendant plusieurs mois et réalisé de nombreuses analyses sur sa nature, sa composition… les chercheurs ont formulé l’hypothèse qu’à 3 000 mètres, ce taux pourrait atteindre 77 %. Une découverte qui ouvre la voie à des perspectives énergétiques majeures pour la Région Grand Est et plus largement la France.
Pourquoi trouve-t-on de l’hydrogène dans le sous-sol lorrain ?
Des molécules d’hydrogène se sont accumulées dans les aquifères profonds du carbonifère lorrain. Une hypothèse avancée par les chercheurs est qu’elles proviennent d’une réaction géochimique entre l’eau et certains minéraux riches en fer. Cette réaction d’oxydoréduction pourrait se reproduire en continu et constituer ainsi une source renouvelable d’hydrogène. Sa formation exige toutefois des conditions extrêmes : une température d’au moins 150 °C et une forte pression, que l’on retrouve typiquement à 4 000 mètres de profondeur.
Les programmes de recherche à venir auront pour objectif de confirmer cette hypothèse et d’en évaluer tout le potentiel.
Comment capter l’hydrogène dissous dans l’eau ?
La base de la technologie utilisée est la même que celle de la sonde utilisée par notre équipe de scientifiques pour aller mesurer directement dans le sol les teneurs en gaz.
Un forage va permettre de descendre jusqu’à 4 000 mètres de profondeur pour atteindre l’aquifère. Une fois le puits réalisé, une membrane semi-perméable sépare le gaz de l’eau en profondeur. La différence de pression entre les couches souterraines et l’atmosphère entraîne alors la remontée naturelle de tous les gaz vers la surface. On peut comparer ce phénomène à l’ouverture d’une bouteille de champagne : le gaz s’échappe, tandis que le liquide reste dans le flacon.
« On ne touche à rien, on ne remonte pas d'eau, on ne remonte pas de matière. Donc, dans l'état actuel, on ne peut pas faire moins traumatique vis-à-vis du sous-sol, de la géosphère, de ce qui est en dessous de nos pieds, que ce type d'extraction. »
Docteur en Physico-chimie - Laboratoire GeoRessources - Université de Lorraine / CNRS
« Si on regarde la situation de la France, le coût de l'électricité est élevé. En conséquence, le coût de l'hydrogène électrolytique est lui aussi élevé. Nous sommes sur des prix dépassant souvent 10eu/kg. Pour l'instant, il ne trouve pas son marché. L'avantage de l'hydrogène naturel, c'est qu'au niveau de son coût, il est ultra compétitif et que son bilan carbone est exceptionnel. Son prix le positionnera comme un concurrent direct du gaz importé de l’étranger. »
Directeur RID Cryo Pur / Responsable Département R&D de FDE
Une opportunité majeure pour le territoire
Par sa taille exceptionnelle (16 000km2 x 3km d’épaisseur), le bassin carbonifère saro-lorrain pourrait abriter le plus grand gisement d’hydrogène naturel dissous au monde.
Cet hydrogène est une énergie primaire. Elle ne nécessite donc pas de transformation qui impacterait son bilan carbone ou son économicité. L’hydrogène naturel dissous a donc un intérêt économique compétitif par rapport au gaz naturel ou au pétrole importé.
Nous savons que des secteurs clés comme la sidérurgie, la cimenterie, la verrerie ou encore les transports pourraient en être les premiers utilisateurs et trouver un levier décisif pour relever leurs défis de décarbonation.