AquaOil srls
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Recherche appliquée pour l'innovation et le développement
AquaOil
INSTALLATION NON ÉLECTROLYTIQUE POUR LA PRODUCTION D'HYDROGÈNE VERT À PARTIR DE L'EAU
c’est une technologie innovante basée sur l'utilisation du plasma froid
Applications actuelles et développement de l'hydrogène
L'hydrogène est un élément clé de la transition vers une énergie plus durable.
Plusieurs secteurs s'intéressent aux utilisations finales de l'hydrogène.
Mobilité (maritime, ferroviaire, équipements de manutention, bus et camions, mobilité légère avec piles à combustible et véhicules légers de transport de marchandises)
Industrie (comme alternative aux carburants conventionnels en raison de ses faibles émissions ; dans la synthèse de produits chimiques, par exemple l'ammoniac et le méthanol ; dans le raffinage du pétrole ; dans les processus d'hydrogénation des hydrocarbures pour augmenter l'octane et donc la valeur ajoutée ; dans la réduction directe du minerai de fer pour la production d'acier ; comme combustible pour les processus industriels à haute température, par exemple dans les fours de traitement de l'acier, de la céramique et du verre).
Résidentiel (pour la production d'énergie thermique en hiver).
Infrastructures (dans la distribution d'énergie dans le secteur du réseau de gaz).
Le marché de l'hydrogène se développe rapidement, avec de nombreux investissements dans la recherche et le développement pour améliorer l'efficacité et réduire les coûts de production.
À l'avenir, l'hydrogène pourrait devenir un élément clé d'une économie à faibles émissions de carbone, transformant non seulement le secteur de l'énergie, mais aussi la manière dont nous produisons et utilisons l'énergie en général.
L'utilisation de l'hydrogène comme vecteur énergétique présente certains facteurs positifs et bénéfiques.
Par exemple, la densité énergétique élevée par unité de masse et l'absence d'émissions de dioxyde de carbone ou d'émissions polluantes qui modifient le climat. Ou encore la possibilité de stocker l'hydrogène sous différentes formes, telles que liquide, gazeuse ou solide et liquide (avec des hydrures métalliques et des liquides organiques). Ou encore la possibilité d'exploiter les infrastructures existantes pour le transport et la distribution, avec des coûts de commande inférieurs à ceux des lignes électriques pour la même quantité d'énergie transportée. Sans oublier les temps de recharge plus courts pour les véhicules à pile à combustion par rapport à ceux nécessaires pour les véhicules à batterie, ainsi qu'une plus grande autonomie.
Technologies actuelles
Aujourd'hui, plus de 95 % de l'hydrogène est produit à partir de sources fossiles, principalement par le « reformage à la vapeur » du gaz naturel (méthane), qui entraîne l'émission de dioxyde de carbone.
Les technologies actuelles de production d'hydrogène diffèrent par leurs caractéristiques, leur efficacité et leurs limites environnementales et économiques.
Reformage du gaz naturel : cette méthode, qui utilise du méthane et de la vapeur à haute température, est la plus courante et a un rendement d'environ 65 à 75 %. Cependant, elle émet une quantité importante de CO2, contribuant ainsi au changement climatique. Elle est relativement bon marché, mais la dépendance à l'égard des combustibles fossiles est une contrainte environnementale importante.
Électrolyse de l'eau : ce procédé utilise l'électricité pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène, avec un rendement de 60 à 70 %. Si l'électricité provient de sources renouvelables, l'hydrogène produit est « vert » et a un très faible impact sur l'environnement. La principale limitation est le coût élevé, dû à la nécessité de disposer d'électricité renouvelable et à la relative inefficacité du processus.
Gazéification du charbon ou de la biomasse : cette méthode convertit les matières carbonées en hydrogène avec un rendement de 45 à 55 %. Elle peut être améliorée par le captage et le stockage du carbone (CSC), ce qui permet de réduire les émissions de CO2. Il s'agit toutefois d'un processus coûteux et complexe, dont l'impact sur l'environnement est important si le CSC n'est pas mis en œuvre efficacement.
Production biologique : elle utilise des microbes pour produire de l'hydrogène par le biais de processus naturels. Cette technologie en est encore au stade expérimental et présente une efficacité variable mais généralement faible. Les coûts de recherche et de développement sont élevés et l'échelle de production est actuellement limitée.
Craquage thermique des hydrocarbures : ce processus décompose les molécules d'hydrocarbures en hydrogène et autres composés à des températures élevées. Il a un rendement de 50 à 60 % et, bien que moins répandu, il a un coût énergétique élevé et produit d'importantes émissions de CO2.
En résumé, si le reformage du gaz naturel est la méthode la moins chère et la plus courante, l'électrolyse est l'option la plus durable à long terme, malgré son coût élevé. D'autres technologies, telles que la gazéification et la production biologique, offrent des solutions innovantes potentielles, mais nécessitent un développement plus poussé pour devenir économiquement et écologiquement durables.
L'innovation
Il s'agit d'un nouveau procédé technologique hydrodynamique qui consiste à enflammer le plasma directement dans le flux d'un mélange fluide biphasé, composé d'eau et de vapeur gazeuse, afin de scinder immédiatement les composants moléculaires et de séparer l'hydrogène de l'oxygène. Il s'agit d'une technologie déjà validée à d'autres fins, notamment pour la purification de l'eau et l'épuration de l'eau potable, et qui fait actuellement l'objet de tests avancés pour la séparation des éléments constitutifs de l'eau et pour la pureté des produits.
Le mélange biphasé est obtenu par l'action hydrodynamique et la cavitation provoquées par la construction spéciale des tuyères entrant dans le réacteur, en régime transsonique, en raison de la poussée de pression dans la zone de vide du réacteur lui-même.
Le plasma (essentiellement un gaz ionisé) est généré par des décharges électriques à haute tension entre des électrodes situées dans la chambre de réaction en régime transsonique. Il agit complètement sur l'ensemble du liquide à traiter et pas seulement sur la surface exposée à l'air, comme peuvent le faire les systèmes actuels.
Les phénomènes physico-chimiques déclenchés par l'action hydrodynamique et cavitationnelle ainsi que le plasma froid (non équilibré, c'est-à-dire non thermique) produisent, dans le fluide à traiter, de puissants effets combinés de sonoluminescence, d'ondes de choc, d'émission de photons de rayonnement lumineux de différentes longueurs d'onde (rayonnement de toutes les fréquences du spectre, de l'ultraviolet à l'infrarouge) et une « électrolyse » très spéciale de l'eau, contribuant à la scission moléculaire.