Produire de l’hydrogène avec le grisou des anciennes mines : c’est possible !

Dans les Hauts-de-France et en Wallonie, du gaz s’échappe toujours des veines de charbon présentes dans les anciennes mines désaffectées. Auparavant redouté des mineurs, ce « grisou » est composé en majorité de méthane. Le centre de recherche Materia Nova projette de l’exploiter pour fabriquer de l’hydrogène ‘propre’.

Le dernier puits de mine du Valenciennois a fermé à Arenberg en 1989. Mais du gaz continue à se libérer lentement dans les milliers de kilomètres des galeries désaffectées d’où il peut s’échapper dans l’atmosphère via des conduits naturels ou artificiels, des failles, des effondrements miniers ou par des roches perméables. C’est le fameux grisou, auparavant tant redouté des mineurs. Sa libération dans l’atmosphère présente un risque d’inflammation ou d’explosion pour les personnes vivant à proximité. Raison pour laquelle, à la fermeture des charbonnages, des forages de décompression ont été aménagés. Ils agissent comme des soupapes de sécurité en relâchant régulièrement et de façon contrôlée le grisou à la manière d’une cocotte-minute.

Appelé maintenant gaz de mine, il contient majoritairement du méthane (CH4), comme le gaz naturel. Problème : le potentiel de réchauffement global (PRG) du méthane est 28 fois plus élevé que celui du CO₂. En d’autres termes, le méthane est, à quantités égales, beaucoup plus néfaste pour le climat que le CO₂.

Le gaz de mine est déjà valorisé à plusieurs endroits en Europe, notamment dans les Hauts-de-France et en Wallonie par la société Gazonor, une ancienne filiale de Charbonnage de France, rachetée par la Française de l’Energie. Le procédé consiste à capter le gaz de mine dans les anciennes galeries et à l’injecter dans un moteur pour produire de l’électricité. Mais cette combustion émet du CO₂ qui, comme on le sait est un gaz à effet de serre. Pas top pour le climat !

Une troisième voie : la production d’hydrogène par pyrolyse plasma

Materia Nova, un institut de recherche basé à Mons, au centre de l’ancien bassin minier wallon, a une autre idée : utiliser le gaz de mine pour produire, non pas de l’électricité, mais de l’hydrogène.

Le moins que l’on puisse dire c’est que cet hydrogène est à la mode. Depuis quelques mois, on ne compte plus les annonces de gouvernements, de multinationales ou de start up qui veulent en faire le vecteur d’énergie ‘verte’ du futur. Mais aujourd’hui, l’écrasante majorité de l’hydrogène utilisé dans l’industrie est encore produit à partir de méthane par un processus fortement générateur de CO₂. C’est ce qu’on appelle l’hydrogène ‘gris’.

L’hydrogène peut aussi être fabriqué par électrolyse de l’eau en utilisant de l’électricité renouvelable. Mais pour produire cet hydrogène ‘vert’ « il faut quatre fois plus d’énergie et la technique coûte en moyenne trois à quatre fois plus cher que la recette classique » rappelle Luc Langer, directeur de Materia Nova.

D’où l’idée de faire appel à une autre procédé : la pyrolyse plasma.  Cette troisième voie suscite un intérêt croissant car à partir du méthane (CH₄), elle permet d’extraire de l’hydrogène d’une part et du carbone solide d’autre part, sans émissions de CO₂, donc. Le principal avantage de cette méthode est qu’elle est thermodynamiquement beaucoup moins énergivore que la dissociation de l’eau. Un autre atout est qu’elle permet la fabrication de deux produits valorisables, l’hydrogène et le carbone solide appelé « noir de carbone ». Celui-ci est en effet utilisé abondamment dans l’industrie « comme par exemple pour la fabrication des pneus » explique Luc Langer. « Mais il est aussi incorporé comme colorant dans les peintures et les plastiques noirs. Et dans l’agriculture, il peut fertiliser les sols en les structurant ».

Triple intérêt

Le projet de Materia Nova consiste à utiliser le gaz de mine pour générer de l’hydrogène par pyrolyse plasma. L’intérêt est triple : il permet d’éviter la fuite de méthane dans l’atmosphère, de fabriquer deux produits fort prisés par l’industrie et de consommer moins d’énergie que l’électrolyse de l’eau.

Le projet de recherche initié par Materia Nova rassemble un consortium d’industriels wallons : des producteurs de chaux, de verre et d’engrais, trois secteurs grands consommateurs d’hydrogène. Pour l’instant, leur but est d’identifier les mines wallonnes, dans lesquelles du gaz de mine pourrait être exploité pour de la production d’hydrogène ‘propre’. Mais cette innovation pourrait aussi être appliquée dans les mines françaises abandonnées et ailleurs en Europe.

Plus d’info sur la pyrolyse du méthane par plasma thermique