L'hydrogène, longtemps perçu comme une solution énergétique propre, pourrait avoir un impact indirect sur le réchauffement climatique bien plus important qu'on ne le pensait. De nouvelles recherches révèlent que l'augmentation de sa concentration atmosphérique contribue à prolonger la durée de vie du méthane, un puissant gaz à effet de serre.
Points Clés
- L'hydrogène n'est pas directement un gaz à effet de serre, mais il altère la chimie atmosphérique.
- Il prolonge la durée de vie du méthane en consommant des molécules nettoyantes.
- L'hydrogène réchauffe indirectement l'atmosphère 11 fois plus vite que le CO2 sur 100 ans.
- La production industrielle d'hydrogène et les fuites sont des sources importantes.
- Une meilleure gestion des fuites d'hydrogène et des émissions de méthane est cruciale.
L'hydrogène : une molécule aux effets inattendus
L'hydrogène est souvent présenté comme le carburant de l'avenir, une alternative « propre » aux combustibles fossiles. Il brûle sans émettre de dioxyde de carbone et s'évapore facilement. Cependant, des études récentes remettent en question cette image idyllique. La molécule la plus petite du monde, bien que non directement piégeuse de chaleur, interagit avec d'autres gaz atmosphériques de manière complexe, contribuant ainsi au réchauffement.
Ces interactions modifient l'équilibre chimique de l'atmosphère. Des substances chimiques naturelles agissent comme des détergents, décomposant le méthane, un gaz ayant un fort potentiel de réchauffement. Lorsque les niveaux d'hydrogène augmentent, ces détergents sont consommés plus rapidement. Le méthane persiste alors plus longtemps dans l'atmosphère, intensifiant son effet de serre.
Un Chiffre Frappant
L'hydrogène réchauffe indirectement l'atmosphère environ 11 fois plus vite que le dioxyde de carbone sur une période de 100 ans, et environ 37 fois plus vite au cours des 20 premières années après son émission. Cet effet est dû à la chimie atmosphérique, et non à un piégeage direct de la chaleur.
Le cycle complexe de l'hydrogène et du méthane
Pendant des décennies, les scientifiques ne disposaient pas d'une compréhension complète du cycle global de l'hydrogène dans l'atmosphère. Il était difficile de savoir d'où il venait, où il allait et comment il se comportait une fois libéré. La petite taille de la molécule d'hydrogène la rend particulièrement volatile, lui permettant de s'échapper facilement des pipelines, des installations de production et des sites de stockage.
Rob Jackson, scientifique à l'Université de Stanford et auteur principal de l'étude, souligne l'importance de ces fuites. « La meilleure façon de réduire le réchauffement dû à l'hydrogène est d'éviter les fuites et de réduire les émissions de méthane, qui se décompose en hydrogène dans l'atmosphère », explique-t-il.
« Plus d'hydrogène signifie moins de détergents dans l'atmosphère, ce qui fait que le méthane persiste plus longtemps et, par conséquent, réchauffe le climat plus longtemps. »
Zutao Ouyang, professeur adjoint de modélisation des écosystèmes à l'Université d'Auburn
Le rôle central du méthane
Le méthane joue un rôle double dans ce cycle. Non seulement il est un puissant gaz à effet de serre, mais sa décomposition dans l'atmosphère génère également de l'hydrogène. Ce processus crée une boucle de rétroaction : l'augmentation du méthane entraîne une augmentation de l'hydrogène, qui à son tour prolonge la durée de vie du méthane.
Depuis 1990, la croissance annuelle du volume d'hydrogène produit par la décomposition du méthane est estimée à environ 4 millions de tonnes, atteignant environ 27 millions de tonnes en 2020. Cette augmentation est principalement d'origine humaine.
Sources d'Hydrogène Atmosphérique
Outre la décomposition du méthane, d'autres sources d'hydrogène liées à l'activité humaine incluent les fuites de la production industrielle d'hydrogène et la fixation de l'azote utilisée en agriculture, notamment pour le soja. Les incendies de forêt, bien que sources naturelles, n'ont pas montré de tendance nette à la hausse ou à la baisse.
Une augmentation significative des niveaux d'hydrogène
Les niveaux d'hydrogène dans l'atmosphère ont augmenté d'environ 70 % entre l'ère préindustrielle et 2003. Après une brève pause, cette augmentation a repris autour de 2010. Entre 1990 et 2020, la majeure partie de cette hausse provient des activités humaines.
Une fois dans l'air, le sol absorbe la majeure partie de cet hydrogène. Environ 70 % des émissions au cours de la dernière décennie étudiée ont été absorbées par des bactéries du sol qui utilisent l'hydrogène comme source d'énergie. Cependant, une quantité suffisante persiste pour modifier la chimie atmosphérique.
Conséquences sur la formation des nuages et l'ozone
Ces réactions ne se limitent pas à affecter le méthane. Elles contribuent également à la création d'ozone et de vapeur d'eau en haute atmosphère. Elles peuvent aussi influencer la formation des nuages. Tous ces phénomènes ajoutent au réchauffement de manière subtile mais réelle.
Jusqu'à présent, l'augmentation de l'hydrogène a contribué à environ 0,02 degré Celsius au réchauffement climatique depuis la révolution industrielle. Cela peut sembler minime, mais c'est comparable au réchauffement total causé par les émissions cumulées d'un grand pays industrialisé comme la France sur une vie entière. Chaque fraction de degré compte, surtout alors que le monde approche déjà de seuils de température dangereux.
L'avenir de l'hydrogène comme énergie propre
L'hydrogène est promu comme un carburant propre pour l'industrie lourde, les transports et le transport maritime. Pourtant, aujourd'hui, plus de 90 % de l'hydrogène est produit à partir de la gazéification du charbon ou du reformage du méthane à la vapeur. Ces processus sont énergivores et émettent de grandes quantités de carbone.
En théorie, l'hydrogène peut être produit à partir de sources d'énergie renouvelables, avec des émissions de gaz à effet de serre quasi nulles. On s'attend à ce que ce type d'hydrogène, souvent appelé « hydrogène vert », se développe rapidement dans les décennies à venir. Cependant, les nouvelles découvertes suggèrent que ces plans nécessitent des contrôles plus stricts.
- Réduction des fuites : Essentielle pour minimiser l'impact indirect de l'hydrogène sur le climat.
- Contrôle des émissions de méthane : Crucial, car le méthane est à la fois un puissant gaz à effet de serre et une source d'hydrogène atmosphérique.
- Compréhension approfondie : Nécessité d'une meilleure connaissance du cycle global de l'hydrogène pour une économie de l'hydrogène durable et sûre pour le climat.
Sans une gestion attentive, l'hydrogène destiné à réduire les émissions pourrait annuler une partie de ses propres avantages. Même la plus petite molécule peut laisser une empreinte significative si elle s'échappe dans l'atmosphère. Ces recherches, publiées dans la revue Nature, soulignent la complexité des défis climatiques et la nécessité d'une approche holistique pour la transition énergétique.
