L’hydrogène est le combustible idéal pour les piles à combustibles. Dans un contexte international très concurrentiel, des équipes du monde entier tentent de mettre au point des catalyseurs à bas coûts, capables de couper les liaisons C-C des composés organiques issus de sources renouvelables, afin de produire de l’hydrogène à basse température. Dans ce contexte, des chercheurs de l’Unité de Catalyse et de Chimie du Solide (CNRS / Université Lille 1/ Ecole nationale supérieur de chimie de Lille / Ecole centrale de Lille / Université d’Artois) viennent de mettre au point un catalyseur et un procédé de production d’H2 à température ambiante, à partir d’éthanol issu de la biomasse. Ces résultats viennent de paraître dans la revue Angewandte Chemie International Edition comme « Very important paper  ».

Les besoins énergétiques sont en constante augmentation. Aujourd’hui, cette énergie est apportée à plus de 80 % par les énergies fossiles (charbon, pétrole et gaz). Au moment où notre société industrielle commence à entrevoir la fin du pétrole bon marché, et où la prise de conscience collective évolue en faveur de la lutte contre l’effet de serre, l’utilisation de la biomasse et des déchets comme source d’énergie constitue une alternative particulièrement attrayante et un enjeu majeur pour notre avenir.

L’hydrogène a un rôle clé à jouer dans l’équation énergétique du futur, comme vecteur d’énergie et comme carburant. En effet, l’hydrogène est un vecteur énergétique comme l’électricité : contrairement aux sources primaires d’énergie, il n’existe pas sous forme de gisement et doit donc être fabriqué avant d’être stocké et utilisé.

Aujourd’hui l’hydrogène est produit essentiellement à partir d’hydrocarburesvaporéformage (réformage à la vapeur) du gaz naturel, ou par gazéification de résidus pétroliers ou de charbon. Actuellement, les voies les plus attractives pour produire de l’hydrogène à partir d’énergies fossiles passent par la transformation de charges légères d’hydrocarbures en gaz de synthèse, mélange de H2, CO, CO2, CH4 et H2O. Ce gaz est obtenu par réaction des hydrocarbures avec de la vapeur d’eau en présence d’un catalyseur au nickel. Cette transformation a lieu à haute température (840 à 950 °C) et à pression modérée (de l’ordre de 20 à 30 bars).

Des chercheurs de l’Unité de Catalyse et de Chimie du Solide de Lille viennent de synthétiser un nouveau catalyseur de type nano-oxyhydrure à base de cérium et nickel (oxydes de nickel et de cérium contenant des hydrures (H-), espèces hautement réactives), et ont ainsi pu mettre au point un procédé de production d’hydrogène innovant, à température ambiante et pression atmosphérique, à partir d’éthanol issu de la biomasse. C’est l’utilisation de l’énergie chimique issue de la grande réactivité entre les espèces hydrures stockées dans le catalyseur et du dioxygène(O2) qui conduit à un procédé ne nécessitant que peu d’apport d’énergie externe, la réaction s’auto-entretenant à température ambiante.
La compréhension du mécanisme de fonctionnement du catalyseur, décrypté grâce à des expériences menées à l’Institut Laue Langevin de Grenoble, est le fruit d’une collaboration entre les chercheurs lillois et une équipe de l’Institut de Recherches sur la Catalyse et l’Environnement de Lyon.

Ce résultat marque une avancée importante pour la production d’hydrogène à bas coût, à partir de matières premières renouvelables et dans des conditions réactionnelles nécessitant d’une faible quantité d’énergie.