Des scientifiques et des start-up estiment que l'hydrogène présent naturellement dans le sous-sol pourrait constituer la prochaine grande percée géologique, libérant d'immenses quantités d'hydrogène pour alimenter la transition énergétique propre. Des chercheurs aux États-Unis, au Canada et en Australie cartographient et découvrent des sources potentielles de ce qu'on appelle l'hydrogène géologique, ou hydrogène blanc, qui serait extrait par forage plutôt que produit par électrolyse à partir d'électricité renouvelable — le procédé à l'origine de l'hydrogène dit vert.

L'intérêt pour l'hydrogène blanc repose en partie sur son avantage potentiel en matière de coût : comme il ne nécessite pas d'électrolyse alimentée par des énergies renouvelables, ses partisans espèrent qu'il pourrait être produit à moindre coût que l'hydrogène vert, si des gisements exploitables commercialement sont découverts. Le concept a gagné en notoriété après qu'un puits au Mali, produisant du gaz hydrogéné depuis les années 1980, a été publiquement identifié comme une source d'hydrogène naturel, stimulant l'exploration au-delà des cercles académiques.

Plusieurs découvertes majeures ces derniers mois ont accru l'espoir que l'hydrogène naturel extrait des roches du sous-sol puisse offrir une alternative à la production encore coûteuse de l'hydrogène vert. Celui-ci n'a pas tenu ses promesses ces dernières années, avec un écart important entre les projets planifiés et ceux effectivement lancés, dans un contexte de coûts élevés et de difficultés à sécuriser des contrats d'achat.

Alors que l'enthousiasme pour l'hydrogène vert s'est quelque peu estompé, chercheurs et sociétés minières explorent une autre voie de production d'hydrogène : l'extraction d'hydrogène naturel des roches souterraines.

Percée australienne dans le Pilbara

La percée la plus récente, susceptible d'engendrer une toute nouvelle industrie, a été annoncée en Australie, où des scientifiques ont identifié une source d'hydrogène potentiellement énorme dans les gisements de minerai de fer d'Australie-Occidentale, dans la région du Pilbara.

L'étude, publiée dans l'International Journal of Hydrogen Energy par des chercheurs de l'École d'ingénierie de l'Edith Cowan University (ECU), portait sur le minéral magnétite, présent dans les gisements de minerai de fer.

Les chercheurs ont mené une expérience consistant à exposer des échantillons de magnétite à de l'eau à une température de 200°C et sous haute pression pendant 60 jours, afin de reproduire l'environnement found profondément sous la surface terrestre. Ils affirment avoir trouvé un moyen de stimuler la production d'hydrogène en injectant une solution dans les formations de fer rubané, ce qui accroît considérablement le potentiel d'exploitation de cette ressource naturelle.

Selon l'équipe, ces travaux offrent l'un des éclairages les plus précis à ce jour sur la formation de l'hydrogène naturel dans le sous-sol et sur les conditions nécessaires pour soutenir la production.

« L'Australie-Occidentale possède certaines des plus vastes formations de fer rubané au monde. Si nous pouvons exploiter cette ressource à grande échelle, cela pourrait être transformateur pour notre avenir énergétique », a déclaré le premier auteur, Kaveh Moghanirahimi.

L'expérience pourrait combler le fossé entre la recherche en laboratoire et l'exploration d'hydrogène sur le terrain, a indiqué le professeur Stefan Iglauer, de l'École d'ingénierie de l'ECU.

« Nos résultats montrent que la production d'hydrogène dépend non seulement de la quantité de magnétite présente, mais aussi de la facilité avec laquelle l'eau peut accéder à des surfaces minérales fraîches par les fractures, les pores et les voies perméables », a commenté le professeur Iglauer.

Accumulation d'hydrogène dans le Bouclier canadien

L'étude australienne intervient peu après que des géochimistes canadiens des universités de Toronto et d'Ottawa ont découvert, plus tôt cette année, que de l'hydrogène gazeux s'accumule régulièrement dans le Bouclier canadien, au sein de certaines des roches les plus anciennes de la Terre. Ils ont cartographié la concentration d'hydrogène naturel et suivi son accumulation à long terme en un seul site, permettant d'évaluer le potentiel d'exploration hydrogène.

« Les données de cette étude suggèrent qu'il existe des opportunités critiques inexploitées pour accéder à une source nationale d'énergie rentable produite à partir des roches sous nos pieds », a déclaré la première auteure de l'étude, Barbara Sherwood Lollar, professeure à l'université au département des sciences de la Terre de la Faculté des arts et des sciences de l'Université de Toronto.

« L'hydrogène naturel se forme au fil du temps par des réactions chimiques souterraines entre les roches et les eaux souterraines qu'elles contiennent », a expliqué Mme Sherwood Lollar. « Le Canada a la chance que de vastes portions de son territoire, notamment sur le Bouclier canadien, contiennent les roches et minéraux appropriés pour créer cet hydrogène naturel. »

Au Canada, la société locale Max Power Mining explore déjà l'hydrogène blanc et a entamé le forage d'un troisième puits de validation jusqu'à 2 278 mètres (7 473 pieds) de profondeur au complexe Lawson, dans le sud de la Saskatchewan.

Exploration américaine et première cartographie nationale

L'exploration a également commencé aux États-Unis. HyTerra, cotée en Australie, procède à des tests de production d'hydrogène blanc dans son projet Nemaha au Kansas et à des essais de puits dans son projet Geneva au Nebraska.

« La mise en place d'un projet commercial d'hydrogène géologique demeure notre objectif clair », a déclaré le mois dernier Riley Kemp, PDG de HyTerra, en commentant les résultats des tests de production au puits McCoy-1 à Nemaha.

L'an dernier, l'U.S. Geological Survey (USGS) a publié la première carte des localisations potentielles des ressources d'hydrogène géologique naturel aux États-Unis. La carte a révélé des zones d'intérêt susceptibles de contenir des accumulations d'hydrogène géologique, notamment une région du centre du continent couvrant le Kansas, l'Iowa, le Minnesota et le Michigan ; les États du « Four Corners » que sont l'Arizona, le Colorado, le Nouveau-Mexique et l'Utah ; la côte californienne ; et des zones le long du littoral Est.

Pour l'heure, cette industrie émergente en est au stade de l'exploration et de la validation, et la question clé en suspens est de savoir si l'un de ces puits — en Saskatchewan, au Kansas ou au Nebraska — pourra démontrer des flux d'hydrogène durables et rentables commercialement.

Par Tsvetana Paraskova pour Oilprice.com