L'hydrogène vert et les usines de pâte

L'hydrogène « vert » (H2V) sera important à l'avenir car il peut jouer un rôle clé dans la décarbonisation des processus difficiles à électrifier.

Il est produit en utilisant de l'électricité renouvelable telle que l'énergie éolienne, solaire ou hydroélectrique pour électrolyser l'eau. Lorsqu'il est brûlé ou utilisé dans des piles à hydrogène, l'hydrogène ne produit que de l'eau, ce qui en fait une source d'énergie très propre.

H2V : H₂O + électrolyse → H₂ + ½ O₂

Il y a quelques années, un système de classification a été établi qui décrit les différentes méthodes de production d'hydrogène en « couleurs » différentes (l'hydrogène, bien sûr, est un gaz incolore). La méthode traditionnelle, soit le vaporeformage du gaz naturel, est surnommée hydrogène « gris » et émet du CO₂ dans le processus. En raison du faible poids moléculaire de l'hydrogène, 1 tonne d'hydrogène gris émet un minimum de 5,5 tonnes de CO₂ et jusqu'à 12 tonnes si un combustible fossile est utilisé pour produire la vapeur.

CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂

L’hydrogène « bleu » est produit à partir du processus gris, mais avec captage et stockage du carbone (CSC) pour enlever le CO₂. Une installation d'hydrogène gris en Alberta est actuellement en cours d'être adaptée pour produire 300 000 tonnes d'hydrogène bleu par an d'ici 2029. Jusqu'à 12 couleurs d'hydrogène, c'est-à-dire 12 processus de production d'hydrogène, ont été définis.

Contrairement aux combustibles fossiles, qui doivent être extraits et qui s'épuiseront théoriquement un jour, l'eau est disponible partout ; 99,9% des atomes de H du monde se trouvent dans les molécules de H₂O.

Bien qu’on ait annoncé jusqu'à 1 500 projets H2V dans le monde, seuls quelques-uns sont opérationnels à ce jour. De nombreux projets ont été abandonnés, annulés ou reportés, principalement pour des raisons économiques. Le tableau suivant résume quelques usines H2V en exploitation aujourd'hui. Lorsque l'énergie verte est une source intermittente (par exemple, l'énergie solaire ou éolienne), les installations ont généralement des batteries à grande échelle pour stocker l'énergie afin de fonctionner en continu.

L'hydrogène vert et les usines de pâte

Maintenant que nous avons établi le contexte, parlons de l’H2V et des usines de pâte. Comme vous pouvez le voir dans l'équation chimique au début de l'article, le processus H2V produit également quatre tonnes d'oxygène pour chaque tonne d'hydrogène. Il s'agit d'une opportunité unique, car une usine de pâte qui utilise de l'oxygène dans son usine de blanchiment peut utiliser cet oxygène au lieu de l'acheter d’un fournisseur de gaz. L'hydrogène peut être utilisé pour remplacer une partie du gaz naturel dans le four à chaux, réduisant ainsi les émissions de GES. En utilisant les prix courants typiques, les économies d'exploitation pour une installation H2V de 10 MW produisant 7000 tonnes par an de H2V peuvent être estimées comme suit :

• Économies sur le gaz naturel acheté : 540 000 $ CA
• Économies en oxygène acheté : 2,2 M $ CA
• Taxes fédérales sur le carbone réduites : 770 000 $ CA en 2026, passant à 1,19 M $ en 2030
• Économies de chaleur possibles

Ainsi, il y a un incitatif annuel dans le voisinage de 4 M $ CA pour exploiter une usine de H2V. Quels sont les principaux risques?

• Coût en capital – il s'élèvera à plusieurs millions de dollars, en fonction des détails de l'installation ; la réutilisation des équipements et des bâtiments existants aidera à réduire les coûts, et toute incitation gouvernementale à installer de nouveaux processus respectueux de l'environnement aidera également.
• Source d'électricité – tant que l'électricité verte est autoproduite à l'usine de pâte à partir de la biomasse et des turbines, la production de H2V est une bonne utilisation de cette énergie renouvelable et ses coûts sont prévisibles. Mais aussitôt que l'électricité est utilisée à partir du réseau, le projet est vulnérable aux augmentations de coûts, qui sont inévitables compte tenu de la demande croissante d'électricité alors que le monde tente de se décarboniser. En fait, la fabrication d'hydrogène à partir de l'électricité du réseau est considérée comme « jaune », et non « verte », même si elle provient principalement de sources renouvelables telles que l'hydroélectricité.
• Survie – en raison de nombreux facteurs, l'avenir des usines de pâte de résineux du Canada est menacé. Le risque de se lancer dans un projet H2V sans assurance à long terme de l'exploitation d'une usine de pâte doit être pris en compte.

Comme a dit Kermit la grenouille : « Ce n’est pas facile d’être vert ».

Martin Fairbank a travaillé dans le domaine de la foresterie depuis plus de 35 ans, y compris de nombreuses années pour un producteur de pâtes et papier et deux ans avec Ressources Naturelles Canada. Détenteur d'un PhD en chimie et d'une expérience en amélioration de procédés, développement de produits, gestion d'énergie et de production rentable, Martin est actuellement un conseiller indépendant basé à Montréal. Il a aussi publié Resolute Roots qui relate les 200 ans d'histoire de la compagnie Produits forestiers Résolu et de ses prédécesseurs. Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

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