Energie et matière

Une histoire Allemande :

      La synthèse des hydrocarbures a déjà plus d’un siècle d’histoire, fruit de la nécessité de s’affranchir de ressources limitées de pétrole en Europe. C’est avant tout en Allemagne qu’a émergé cette branche de l’industrie chimique dans un pays qui a raflé la plupart des prix Nobel de Physique et de Chimie entre 1896 et 1939, grâce à une importante communauté scientifique.

     Plusieurs solutions ont été découvertes, toutes à partir du charbon, alors la principale source d’énergie et de matière carbonée. En 1923, au Kaiser Wilhem Institut, Franz Fischer et Hans Tropsch découvrent la synthèse F-T, qui obtient alors de l’essence, principal carburant. Il s’agit d’une évolution à partir de la découverte initiale de deux français, Paul Sabatier et Senderens qui obtiennent dès 1897 du méthane. Rapidement, plusieurs firmes industrielles développent d’autres variantes : en 1937, une quinzaine de démonstrateurs industriels offre une large gamme d’hydrocarbures liquides de synthèse : essence, gazole, . . . Trop compliquée et coûteuse, cette famille de solutions ne sera pas déployée massivement durant la Deuxième Guerre Mondiale, mais fera l’objet d’un important transfert de technologie après 1945 au profit des Alliés (notamment dans le cadre de l’Opération Paperclip), sans avoir été médiatisé comme les fusées de von Braun .

     Depuis lors, une adaptation à d’autres sources d’énergies et de matières hydrocarbonées a offert de nouvelles possibilités : à partir du gaz naturel dans les années 70, puis à partir de la biomasse dans les années 90. Toutefois, la neutralité carbone ne peut pas être obtenue avec le gaz naturel ; le potentiel quantitatif de la biomasse est quant à lui très limité sur une planète qui va devoir nourrir 10 milliards d’habitants.

Des pistes nouvelles pour le XXIème siècle :

     Pour parvenir à produire ces hydrocarbures de synthèse non fossiles conformes aux critères de la neutralité carbone, il suffit de partir de sources d’énergies et matières hydrocarbonées non fossiles. La principale solution développée en Allemagne depuis une dizaine d’années recourt à de l’hydrogène produit par électrolyse, l’électricité étant la source d’énergie, qui se doit d’être d’origine non fossile. Quand au carbone, on ne peut compter uniquement sur la réutilisation du CO2 émis par les activités industrielles : il faut également partir de sources non fossiles, c’est à dire qui n’ajoutent pas de carbone issues d’un stockage géologique. Le CO2 déjà présent dans l’atmosphère le permet, la difficulté étant de le concentrer, c’est à dire via le procédé DAC. Plusieurs solutions ont été explorées et ont dépassé le stade de faisabilité, la seule ayant atteint un stade préindustrielle est la solution Suisse d’une petite start-up : ClimeWorks .

     C’est une autre start-up Allemande, Sunfire qui a produit quelques barils de gazole en 2015.

     La source d’énergie étant l’électricité, dont la principale origine dans les décennies à venir sera de plus en plus renouvelable, peut être obtenue de différentes manières, soit à partir des excès de puissance électrique qui commencent à apparaître dans les réseaux électriques Européens, qui vont permettre de faire émerger les usages de type Power-to-X, développés en Allemagne dans le cadre du « Kopernikus Projekte », soit par l’établissement d’importantes capacités de production d’électricité primaire renouvelable entièrement dédiées, dans les régions où les coûts de production sont les moins élevés, d’autant que le coût de l’électricité représente la moitié du coût des hydrocarbures ainsi synthétisés.

      Un premier site industriel doit commencer à produire en Norvège, dès 2020 environ 8000 t par an : « Nordic Blue Crude ».
     Le développement de la production de carburants de synthèse est organisé en Allemagne par un regroupement d’industriels appelé Power to X Allianz.
      De même, il existe un grand projet à l’échelle mondiale mené par les Allemands : Global Alliance Powerfuels.

Des perspectives à long terme :

      Encore plus surprenant, d’autres pistes sont également possibles. Il s’agit d’utiliser directement l’énergie du soleil, plus que surabondante, sans passer par la coûteuse étape intermédiaire de l’électricité pour obtenir l’hydrogène. Cette piste est explorée depuis une vingtaine d’années, en Suisse, aux Etats-Unis. De multiples pistes sur des principes scientifiques novateurs sont à l’étude dans des laboratoires de recherche de réputation internationale.

     Tout aussi surprenant est la possibilité d’obtenir du carbone à partir d’une autre source, moins coûteuse : en concentrant le bicarbonate de sodium dissout dans la couche superficielle océanique. Imaginée il y a plus de cinquante ans, au cœur de la Guerre Froide, cette solution a également atteint le stade de faisabilité en 2014, il s’agit d’une découverte américaine.