Le canular de l’hydrogène : Confessions d’un ancien hydrogéniste

Article original de Ugo Bardi , publié le 21 Décembre 2020 sur le site CassandraLegacy
Traduit par le blog http://versouvaton.blogspot.fr

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L’« économie de l’hydrogène » est comme un zombie : peu importe le nombre de fois qu’il est tué, il continue à vous tomber dessus. Comme un film de zombies à Hollywood, l’hydrogène semble exercer une énorme fascination car son histoire est vendue aux gens comme un moyen de continuer à faire tout ce que nous faisons sans avoir besoin de faire des sacrifices ou de changer nos habitudes. Malheureusement, la réalité n’est pas un film, et l’inverse est également vrai. L’hydrogène est une tarte à la crème qui retarde la véritable innovation qui permettrait d’éliminer progressivement les combustibles fossiles du bouquet énergétique mondial.

Ceci est une version retravaillée et mise à jour d’un billet que j’ai publié en 2007, en italien, à l’occasion d’un autre des retours périodiques de l’« économie de l’hydrogène », une idée à la mode qui ne mène nulle part. Pour plus d’informations techniques sur l’arnaque de l’hydrogène, voir le traitement exhaustif par Antonio Turiel dans trois articles sur son blog « Crash Oil », en espagnol, « The Hydrogen Fever », un, deux, et trois, tous écrits par Beamspot.

Confessions d’un ancien hydrogéologue

Je pense que c’est en 2004 qu’une entreprise italienne basée en Toscane a développé une voiture à hydrogène et a organisé une présentation pour le président du gouvernement régional toscan. J’ai été invité à assister à la démonstration en tant qu’expert local en matière de piles à combustible.

 

Je me suis donc présenté dans la cour du bâtiment du gouvernement toscan où un camion avait déchargé la voiture. Il s’agissait d’une Fiat Multipla modifiée qui, comme vous le savez peut-être, a reçu le prix 2014 de la voiture la plus moche jamais fabriquée. Bien sûr, la laideur de la voiture n’était pas un problème, mais toute l’idée l’était. Ce n’était pas une voiture à pile à combustible, mais simplement une voiture ordinaire équipée de deux cylindres d’hydrogène comprimé sous la carrosserie. L’hydrogène allait directement dans le carburateur pour faire fonctionner le moteur à combustion interne.

Avant l’apparition du Président, j’ai eu l’occasion de conduire cette voiture. J’ai réussi à faire une visite complète de la cour du bâtiment, mais c’était comme monter un cheval asthmatique, la voiture avançant d’un hoquet à l’autre. Le technicien de l’entreprise m’a dit que, oui, la régulation du carburateur devait être un peu améliorée et je ne pouvais qu’être d’accord sur ce point.

Lorsque le président est arrivé, il n’avait manifestement aucune idée de ce qui se passait et de ce qu’il était censé faire. Il s’est assis au volant, a conduit la voiture pendant quelques mètres dans de fortes secousses, puis il a abandonné et s’est juste assis là pendant un moment pour être photographié par les journalistes, puis il est parti. Le lendemain, les journaux locaux ont montré les photos du président au volant de la « voiture à hydrogène ». Puis la voiture elle-même a disparu à jamais dans la poubelle de l’histoire, avec la longue liste de prototypes à hydrogène qui ont été fabriqués, montrés et mis au rebut au fil des ans.

Ce n’était qu’une partie de l’histoire qui avait commencé pour moi en 1981, lorsque je suis arrivé à Berkeley, en Californie, pour faire un stage post-doctoral au Lawrence Berkeley Laboratory. À cette époque, le pire de la première crise pétrolière était passé, mais le choc était encore présent, et partout aux États-Unis et dans le monde, c’était une floraison de projets de recherche consacrés aux nouvelles formes d’énergie.

À Berkeley, j’ai travaillé pendant deux ans sur les piles à combustible, la technologie qui devait être utilisée pour transformer l’hydrogène en électricité et qui était – et est toujours – essentielle au concept d’« économie basée sur l’hydrogène ». L’idée était déjà bien connue dans les années 1980, Rifkin n’a rien inventé avec son livre de 2002. C’était un domaine intéressant, voire fascinant, mais très difficile. Nous étudiions le « cœur » de l’appareil, le catalyseur. Comment il fonctionnait et ce qui pouvait être fait pour améliorer ses performances. Je pense que nous avons fait un bon travail de recherche, même si nous n’avons rien trouvé de révolutionnaire.

À l’approche de la fin de mon contrat au Lawrence Berkeley Lab, j’ai commencé à chercher un emploi. Je me souviens qu’on m’a dit qu’il y avait quelqu’un au Canada qui avait créé une entreprise dédiée au développement de nouvelles piles à combustible. J’ai vaguement pensé à leur envoyer un CV mais, finalement, je ne l’ai pas fait. Pour ce qu’on m’a dit, cette entreprise n’était guère plus qu’un garage avec quelques passionnés à l’intérieur, travaillant sur des gadgets bizarres. Ce n’est pas le genre de chose qui promettait un avenir brillant à un chercheur.

C’était une erreur de ma part. Plus tard, l’entreprise s’est développée et son dirigeant, Geoffrey Ballard, est devenu célèbre. Ils ont amélioré une conception de pile à combustible qui avait été développée plus tôt par la NASA avec le programme Gemini, et le résultat a été une avancée majeure. Il a notamment permis de construire le premier autobus à pile à combustible au monde (1993). Cela a permis à Ballard d’être nommé « héros de la planète » en 1999.

Dans les années 1990, il m’est venu à l’esprit à plusieurs reprises que si j’avais envoyé ce CV à Ballard en 1982, j’aurais peut-être pu être l’un des promoteurs de ce qui – à l’époque – semblait être la révolution du siècle. La pile à combustible à membrane polymère (PEMFC) était le dispositif qui aurait rendu possible l’économie basée sur l’hydrogène : une prospérité propre pour tous. J’aurais aussi gagné beaucoup d’argent !

Mais, comme cela m’est souvent arrivé dans ma vie, je me suis retrouvé au mauvais endroit et en décalage avec le reste du monde. En 1982, alors que je cherchais un emploi, la crise du pétrole semblait être terminée et le prix du pétrole avait fortement baissé. L’intérêt pour les énergies alternatives diminuait et, avec la clairvoyance propre à l’homme, les programmes de recherche sur les nouvelles formes d’énergie ont été abandonnés. Il y a donc peu de place pour un expert en piles à combustible. Le mieux que j’ai pu trouver aux États-Unis a été une offre de travail dans un centre de recherche du Montana. Cela ne m’a pas tellement attiré et, finalement, j’ai décidé de retourner dans mon université, en Italie. Là-bas, j’ai essayé de mettre en place un programme de recherche sur les piles à combustible, mais personne n’était intéressé (encore une fois, la prévoyance typique des êtres humains). Au bout de quelques années, je suis donc passé à d’autres sujets.

Entre-temps, l’intérêt pour les nouvelles formes d’énergie a augmenté et diminué avec les aléas du prix du pétrole. En 1991, la première guerre du Golfe était déjà un signal d’alarme, mais les attentats du 11 septembre 2001 ont montré clairement à tous que l’approvisionnement de l’Occident en pétrole brut n’était pas garanti. C’est peut-être en conséquence qu’est paru en 2002 le livre de Jeremy Rifkin « The Hydrogen Based Economy ». Promue par une campagne très médiatisée, il a connu un énorme succès et l’idée est rapidement devenue populaire. Elle était comprise comme le moyen de résoudre tous les problèmes en un seul coup : non seulement l’hydrogène était propre et renouvelable, mais il ne nécessitait aucun changement dans le mode de vie ou les habitudes des gens. Il suffisait de remplir le réservoir de sa voiture avec quelque chose qui n’était pas de l’essence, et tout le reste restait inchangé. Il était en parfait accord avec ce que George W. Bush avait dit : « Le mode de vie américain n’est pas négociable ».

Même si je n’avais pas travaillé sur les piles à combustible en Italie, le succès de Rifkin m’a fait briller par la lumière réfléchie. Il s’est avéré que j’étais l’un des rares chercheurs en Italie à avoir une expérience pratique des piles à combustible et du concept de l’économie de l’hydrogène. J’ai été invité à prendre la parole lors de conférences et de présentations publiques et certaines personnes ont même commencé à m’appeler « professeur hydrogène ». ( !)

Je dois admettre qu’au début, je parlais comme si je croyais à l’idée de l’économie basée sur l’hydrogène, et c’était peut-être le cas. Mais, peu à peu, j’ai commencé à avoir de sérieux doutes. J’ai même eu la chance de rencontrer Rifkin en personne en 2006, lors d’une conférence que j’avais organisée en Toscane. Je ne m’attendais pas à ce qu’il soit un expert en détails techniques, mais son discours était tout en battage et sans substance. Lorsqu’on lui posait des questions techniques, tout ce qu’il pouvait répondre était quelque chose comme « ayez confiance » et ensuite il changeait de sujet.

Comme je commençais à être de plus en plus gêné par le battage publicitaire sur l’hydrogène, j’ai vite compris quel était le vrai problème. Dans les années 80, à Berkeley, nous savions déjà que la caractéristique essentielle des piles à combustible du type pouvant fonctionner à température ambiante (appelées PEM, piles à membrane d’électrode polymère) est la nécessité d’un catalyseur au niveau des électrodes. Sans catalyseur, la pile ne fonctionne pas à température ambiante et le seul catalyseur qui peut la faire fonctionner est le platine.

Bien sûr, le platine est cher, mais ce n’est pas le principal problème, comme je l’ai découvert lorsque j’ai commencé à participer à des études sur l’épuisement des minéraux. Si vous deviez remplacer les véhicules actuels par des piles à combustible, il n’y aurait aucun moyen de produire suffisamment de platine à partir des mines (pour plus de détails, vous pouvez consulter mon article de 2014). En effet, les deux années que j’ai passées au Lawrence Berkeley Lab ont été consacrées à trouver des moyens d’utiliser moins de platine, ou quelque chose d’autre à la place du platine, comme catalyseur. Il n’y avait pas que moi qui y travaillait, mais tout un groupe de recherche, l’un des nombreux groupes engagés sur le sujet.

Il existe plusieurs astuces pour réduire la charge de platine dans les piles à combustible. Vous pouvez utiliser de petites particules et exploiter leur grand rapport surface/volume. Mais les petites particules sont très actives, elles se déplacent, réagissent entre elles pour former des particules plus grosses et, finalement, votre électrode ne fonctionne plus. Bien sûr, il existe des astuces pour stabiliser les petites particules : l’une des choses sur lesquelles j’ai travaillé était les alliages de platine. Parfois, certains de ces alliages semblaient faire de petits miracles, suscitant de grands espoirs. Mais le problème était que le miracle ne fonctionnait que pendant un certain temps, puis quelque chose se produisait, l’alliage se « désalliait » et le catalyseur ne fonctionnait plus. Ce n’est pas le bon type de comportement pour quelque chose que vous vous attendez à voir fonctionner pendant au moins dix ans.

Aujourd’hui, le problème n’est pas résolu. J’ai regardé une étude récente sur ce sujet et j’ai vu que les gens se débattent toujours avec les mêmes problèmes que j’avais lorsque je travaillais comme jeune post-doctorant à Berkeley : réduire la charge de platine sur l’électrode en utilisant des alliages. Je suis sûr que de bons progrès ont été réalisés en près de 40 ans, mais le progrès technologique est soumis à des rendements décroissants, tout comme de nombreuses activités humaines. Vous pouvez aller de l’avant, mais plus vous allez loin, plus cela devient coûteux – sans parler des problèmes de fiabilité des technologies très sophistiquées qui traitent des nanoparticules dispersées. Et aucun moyen n’a été trouvé, jusqu’à présent, pour remplacer le platine par un autre métal dans les piles à combustible à basse température. Sans un substitut au platine, l’économie basée sur l’hydrogène reste une tarte à la crème.

Notez également que l’approvisionnement en platine n’est qu’un des problèmes qui entravent l’idée d’une « économie de l’hydrogène ». Il y en a beaucoup d’autres : stockage, sécurité, durabilité, efficacité, rendement énergétique, et probablement plus encore. Pas étonnant que j’aie cessé de croire en cette idée. Je suis devenu un « ancien hydrogéniste », une de ces personnes qui avaient abordé l’idée de l’hydrogène avec beaucoup d’espoirs, mais qui ont vite été désabusées.
Cela ne signifie pas qu’il n’existe pas de marchés de niche pour l’hydrogène en tant que technologie de stockage de l’énergie, mais les piles à combustible sont encore principalement utilisées pour les prototypes ou les jouets. Il existe une voiture commerciale à hydrogène, la Toyota Mirai, une entité coûteuse et exotique dans un monde où les batteries au lithium offrent les mêmes performances à un coût bien moindre, sans parler du fait que, contrairement au platine, le lithium est un élément abondant dans la croûte. Les avions à hydrogène sont une possibilité, mais ils sont aussi un cauchemar pour l’ingénierie. Une bonne utilisation de l’hydrogène pourrait être l’alimentation des navires, bien qu’ils soient peut-être trop chers pour cela. En tant que systèmes de stockage d’énergie, le couplage de l’électrolyse et des piles à combustible peut faire l’affaire, mais ils sont plus chers que les batteries et leur efficacité est également beaucoup plus faible.

Alors, que reste-t-il de la grande idée d’une « économie basée sur l’hydrogène », la promesse d’un monde à la fois prospère et propre ? Très peu, me semble-t-il. Néanmoins, de nos jours, l’idée semble connaître une renaissance, du moins en ce qui concerne le battage médiatique qui l’entoure, cette fois avec l’étiquette « hydrogène bleu ». Il s’agit de l’hydrogène qui devrait être créé à partir de combustibles fossiles, tandis que le carbone généré dans le processus devrait être capturé et stocké sous terre. Il est clair que ce n’est qu’une astuce pour permettre à l’industrie des combustibles fossiles de continuer à fonctionner pendant un certain temps encore.

Et pourquoi l’hydrogène « bleu » ? Ah…. eh bien, c’est le miracle de notre temps : la propagande. Tout comme nous pouvons avoir des « révolutions colorées », il semble que nous puissions inventer des « technologies colorées ». Nous avons aussi l’« hydrogène vert » et l’« hydrogène gris » et la dernière mode semble être le « kérosène vert ». Karl Rove l’avait bien compris quand il disait que « de nos jours, nous créons notre propre réalité ». C’est si puissant qu’on peut rendre l’hydrogène bleu et vous pouvez lire ici comment ce miracle a été réalisé. Mais il sera plus difficile de créer du platine qui n’existe tout simplement pas.

Ugo Bardi