Après les panneaux solaires, bientôt des panneaux à hydrogène sur les toits ?

Les panneaux à hydrogène du chercheur Johan Martens produisent de l’hydrogène doré, pas vert. « Les possibilités d’application sont presque illimitées », affirme-t-il.

Il n’y a pas si longtemps, ils étaient rares, mais aujourd’hui, les panneaux solaires font partie du décor au même titre que les réverbères et les voitures garées. Les panneaux à hydrogène suivront-ils la même voie ? C’est ce que prévoit Johan Martens. Le professeur de chimie des surfaces et de catalyse (Ku Leuven) a fait de la recherche d’hydrogène vert l’œuvre de sa vie. Il y a trois ans, son équipe de recherche a présenté un panneau qui prélève de la vapeur d’eau dans l’air et produit de l’hydrogène à partir de celle-ci en utilisant la lumière du soleil. Entre-temps, le prototype a été profondément modifié en vue d’une transposition à l’échelle industrielle. Johan Martens et son équipe travaillent à la création de Solhyd, une spin-off de la KU Leuven qui espère lancer une production à grande échelle d’ici 2026.

Le résultat intermédiaire, qui ressemble à première vue à un panneau solaire doté d’une couche supplémentaire pour aspirer et convertir l’air, a été présenté la semaine dernière lors d’un événement sur les technologies propres organisé pour les représentants de Flanders Investment and Trade. Les possibilités d’exportation ont suscité un grand enthousiasme, car l’hydrogène vert doit devenir le prochain grand pas en avant dans la transition énergétique. L’innovation suscite également un grand intérêt au niveau international. Ces dernières années, le laboratoire de Martens a vu défiler des collègues et des entrepreneurs de la communauté de l’hydrogène en plein essor. Parallèlement, avec les chercheurs postdoctoraux Jan Rongé et Tom Bosserez, il a été nominé par l’Office européen des brevets pour l’European Inventor Award 2022.

Où se trouve exactement le génie de l’innovation ?

Johan Martens : Entre-temps, l’hydrogène vert a évolué vers un niveau macroscopique. Des projets de plusieurs centaines de mégawatts, voire de plus d’un gigawatt, soit la taille d’une centrale nucléaire, sont en préparation dans le monde entier. Ils associent généralement des parcs éoliens offshore et l’électrolyse, et parfois l’énergie solaire fournit l’électricité. Ces grandes installations sont absolument nécessaires, car sans elles, nous ne pourrons pas produire suffisamment d’hydrogène pour réussir la transition énergétique. C’est précisément pour cette raison que nous devons exploiter toutes les possibilités.

Notre panneau à hydrogène est complémentaire de ces méga-installations, mais en tant que concept, il est presque à l’opposé. A petite échelle et modulaire, il est parfait pour une production décentralisée telle que nous la connaissons déjà d’installations PV (NDLR : panneaux photovoltaïques ou solaires). Et ce qui est vraiment unique, c’est que chaque panneau peut fonctionner de manière autonome, car toutes les fonctions sont intégrées. De la vapeur d’eau et du soleil, c’est tout ce dont vous avez besoin. On pourrait qualifier ce processus de photosynthèse artificielle.

Je ne parle pas d’hydrogène vert, mais d’hydrogène doré, puisé directement dans le soleil. C’est un atout pour notre indépendance énergétique, un sujet sensible de nos jours. Pour répondre à l’énorme augmentation de la demande d’hydrogène, nous comptons principalement sur les importations d’Amérique du Sud ou d’Australie, où les conditions sont idéales pour des usines gigantesques. Grâce à notre méthode de production décentralisée, nous pouvons limiter cette dépendance. En Europe, il y a assez de soleil partout pour faire fonctionner notre panneau à hydrogène.

Quelles applications voyez-vous ?

Elles sont presque illimitées. Nous sommes préoccupés par l’impact sur le climat et la biodiversité. Je vois deux domaines importants. Dans le Sud, quelque trois milliards de personnes dépendent du bois pour leurs besoins énergétiques. Résultat : une déforestation désastreuse pour le climat et la biodiversité. Les ONG tentent d’y remédier avec du LPG, mais au niveau logistique c’est difficile et, de plus, le LPG est un combustible fossile. Les panneaux à hydrogène sont une bien meilleure solution. Beaucoup de ces personnes vivent dans des zones tropicales. Un climat humide et ensoleillé, c’est l’idéal pour nos panneaux, qui n’ont besoin d’aucune alimentation externe en électricité ou en eau. Avec quatre ou cinq panneaux, vous pouvez approvisionner une famille, et même dans les villages reculés, ils peuvent utiliser l’hydrogène comme gaz pour cuisiner ou pour refroidir une pièce.

Je vois également un énorme potentiel dans le monde industrialisé. Je ne suis pas sceptique quant aux voitures à batterie ; nous pouvons encore électrifier beaucoup de choses. Mais il est également clair que beaucoup de choses ne peuvent pas être électrifiées. Les processus industriels, les véhicules lourds, la navigation : il faudra beaucoup d’hydrogène pour les décarboniser.

Les tropiques sont l’idéal. Votre panneau fonctionne-t-il aussi bien dans d’autres zones climatiques?

Oui, sauf peut-être dans des zones extrêmement sèches comme la Vallée de la Mort en Californie. Mais saviez-vous que dans la plupart des régions désertiques, le taux d’humidité est élevé la nuit ? Ensuite, nos panneaux stockent l’eau jusqu’à ce que le soleil brille et que l’hydrogène puisse être produit par électro catalyse.

Les toits de nos maisons seront-ils bientôt couverts de panneaux à hydrogène ?

Dans un premier temps, je pense à des installations collectives, par exemple sur des bâtiments publics. Mais la technologie va encore évoluer considérablement : d’ailleurs, dans notre laboratoire nous travaillons sur une deuxième innovation, tout aussi pionnière, pour le stockage de l’hydrogène. Il faut maintenant le comprimer sous forme de gaz à une pression énorme afin de le stocker efficacement. On peut aussi le liquéfier, mais il faut alors le refroidir à -253 degrés. Nous avons une bien meilleure alternative : la glace.

Comment ça?

La glace est très ouverte, c’est pourquoi elle flotte sur l’eau. Cette propriété confère à la glace un immense potentiel de fixation des molécules d’hydrogène. Nous travaillons sur une batterie de glace qui peut stocker jusqu’à dix fois plus d’énergie par mètre cube que les batteries domestiques actuellement installées sur les installations solaires privées. Nous n’en sommes pas encore là, mais la glacière revient.

Avez-vous de l’espoir face à la crise climatique ?

Oui, les scientifiques peuvent résoudre ce problème. Cependant, il n’y a pas de remède miracle et nous devons y consacrer tout ce que nous avons. Sciences et technologies, mais aussi consommation durable et production circulaire. Dans mon laboratoire, 40 chercheurs et techniciens travaillent sur différents projets, tous sélectionnés pour leur impact.

L’agriculture circulaire est un autre de mes chevaux de bataille. Il est inacceptable que 70% des engrais artificiels épandables ne finissent pas dans les cultures mais dans l’air ou les eaux de surface, provoquant une énorme pollution. Luttons contre ce problème de manière plus efficace, par exemple en équipant les étables de meilleures laveuses. Nous travaillons actuellement sur une méthode permettant de capturer efficacement l’ammoniac et de le convertir immédiatement en nitrate d’ammonium, un engrais de qualité supérieure qui se vend actuellement très cher. Circulaire, c’est ainsi que je vois l’agriculture du futur. Les agriculteurs joueront également un rôle important dans la transition vers l’hydrogène.

Comment ça?

En couvrant partiellement les champs de panneaux d’hydrogène. C’est parfaitement possible, car de nombreuses cultures se développent mieux sans exposition excessive au soleil, et la canopée protège contre les précipitations extrêmes. De cette manière, les agriculteurs deviennent non seulement des fournisseurs de viande, de produits laitiers et de légumes, mais aussi d’hydrogène.