ENTREPRISES & STRATÉGIES — Technologies

Vendredinnovation (1/10)

Comment le List travaille à l’hydrogène propre



L’hydrogène vert devrait susciter jusqu’à 470 milliards d’euros d’investissements d’ici 2050… et générer 630 milliards d’euros de chiffre d’affaires. Et le List est en pointe pour fabriquer cet hydrogène du futur. (Photo: Shutterstock)

L’hydrogène vert devrait susciter jusqu’à 470 milliards d’euros d’investissements d’ici 2050… et générer 630 milliards d’euros de chiffre d’affaires. Et le List est en pointe pour fabriquer cet hydrogène du futur. (Photo: Shutterstock)

Tout au long de cet été «pas comme les autres», Paperjam vous emmène dans les travaux de recherche qui vont changer notre quotidien. Aujourd’hui, à l’heure où l’Europe se lance dans l’hydrogène, le Luxembourg Institute of Science and Technology travaille sur des matériaux révolutionnaires.

Au Luxembourg, on n’a pas de pétrole, mais on a des idées. Même des idées qui pourraient un jour remplacer le pétrole. Comme l’hydrogène. L’hydrogène vert exactement, qui n’est pas produit à partir de produits pétroliers, mais à partir d’énergie renouvelable.

Selon le plan que la Commission européenne a dévoilé ce mercredi , les investissements en Europe pourraient atteindre 180 à 470 milliards d’euros d’ici 2050 et, surtout, générer un chiffre d’affaires annuel de 630 milliards d’euros.

Alors que le ministre de l’Énergie, Claude Turmes (Déi Gréng), confiait récemment que le Luxembourg commencerait par monter des accords avec le Portugal , capable de fournir ce carburant «new age» pour favoriser un verdissement du mix énergétique du pays, les chercheurs du Luxembourg Institute of Science and Technology (List) travaillent sur différents axes pour positionner le Luxembourg au centre de la carte mondiale.

Plusieurs finalités

Le carburant peut aussi bien servir dans le cadre de la mobilité, que ce soit pour nos voitures que pour des camions ou de gros bateaux, que dans un contexte industriel, où les procédés actuels sont gourmands en électricité et en chaleur.

Si l’hydrogène pouvait être stocké correctement comme le CO2, les industriels pourraient les combiner pour se substituer à toute une série de carburants, tous issus du pétrole. L’initiative de la Commission européenne pose aussi le cadre pour une interopérabilité des systèmes dans cette perspective.

Source solaire

Il existe plusieurs manières de produire de l’hydrogène. À partir de produits pétroliers, mais cela ne fait pas avancer le schmilblick. Ou par électrolyse de l’eau, mais ça n’aide pas encore beaucoup, puisqu’il faut de l’électricité pour séparer le dihydrogène du dioxygène et que le coût de cet hydrogène est encore trop élevé d’un point de vue économique.

D’autres utilisent la lumière du soleil avec un objectif: rendre la photosynthèse artificielle plus «efficace» que la photosynthèse du soleil. Cela permettrait en même temps de réduire le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère.

Une illustration de la manière dont se déroule la photosynthèse, ou comment les plantes vertes synthétisent des matières organiques grâce au soleil, en absorbant le gaz carbonique de l’air et en rejetant de l’oxygène. (Photo: Shutterstock)

Une illustration de la manière dont se déroule la photosynthèse, ou comment les plantes vertes synthétisent des matières organiques grâce au soleil, en absorbant le gaz carbonique de l’air et en rejetant de l’oxygène. (Photo: Shutterstock)

C’est exactement ce que cherche à faire un éminent chercheur du département Recherche et technologies des matériaux du List, Nicolas Boscher, qui, en fin d’année, a obtenu une bourse de 1,9 million d’euros du Conseil européen de la recherche afin de créer des «polymères photocatalytiques assemblés à partir de dérivés de chlorophylle».

Début avril, le List a signé un autre partenariat, pour quatre ans, avec la société française 3D-Oxides autour de nouveaux matériaux fonctionnels aux propriétés extraordinaires .

«Ce qui est assez remarquable dans ce partenariat est la possibilité de renforcer notre stratégie globale au département Matériaux du List centrée sur le développement accéléré de nouveaux matériaux fonctionnels. Imaginez l’évaluation d’une dizaine de compositions chimiques différentes en une seule expérience, et le couplage entre la puissance de ces procédés de fabrication et la modélisation avancée par HPC de ces mêmes matériaux. Nous offrons tout cela sous un même toit!», relève Dr Damien Lenoble, directeur du département Matériaux du List.

Une Sybilla 450 qui permet de déposer de la vapeur par faisceau chimique sur de très petites molécules. (Source: 3D-Oxides)

Une Sybilla 450 qui permet de déposer de la vapeur par faisceau chimique sur de très petites molécules. (Source: 3D-Oxides)

Les deux partenaires veulent fractionner de l’eau, c’est-à-dire la décomposer en oxygène et en hydrogène, via un nouveau matériau, le NaTaO3. Le List se dotera d’un équipement de dépôt de vapeur par faisceau chimique Sybilla 450, une machine unique qui peut traiter des substrats de diamètres allant jusqu’à 450mm, une taille qui permet de générer des photoélectrodes en grand nombre ou de taille suffisante pour des tests d’usage pertinents. Le projet Hephoto est confié à Bianca Rita Pistillo.

Et comme le projet CleanH2 du Dr Boscher, il est soutenu par le Fonds national de la recherche, via le programme européen Bridges (autrefois Core-PPP) à hauteur de 400.000 euros.

Objectif 2026-2028

«Notre recherche sur des électrolyseurs à très forte efficacité doit aboutir entre 2026 et 2028», explique le directeur du département Matériaux du List, Damien Lenoble, à Paperjam. «Les technologies de rupture qui s’appuient sur la conversion photocatalytique directe de l’eau en oxygène et hydrogène sous irradiation solaire sont au cœur de notre recherche en matériaux et devraient aboutir vers des systèmes fonctionnels à forte maturité technologique vers 2030.»

Il faudra ensuite utiliser cet hydrogène. «Cela s’appuie sur les technologies de pile à combustible qui restent encore beaucoup trop chères pour un déploiement à grande échelle et impliquent des familles de matériaux (catalyseurs rares, membrane, etc.) qui demandent une recherche active pour les remplacer ou améliorer l’efficacité globale des systèmes (Wh/kg/$)», explique-t-il encore. «Ces recherches, si elles aboutissent, seront dans un premier temps protégées par des brevets afin de pouvoir les valoriser par des licences auprès des industriels concernés ou par la création de spin-off.»

Pour le patron du département, le List a commencé très tôt ces recherches, est reconnu au niveau européen et est connecté aux industriels du pays. «Je n’ai pas connaissance d’un potentiel écosystème avec les atouts du Luxembourg dans la Grande Région. Le Luxembourg a la taille critique pour faire en sorte que notre recherche s’intègre dans des prototypes pouvant être testés en environnement réel et pertinent pour valider l’usage de ces technologies… Avoir des technologies ‘made in Luxembourg’, une taille suffisante pour éprouver en réel (test bed) ces technologies et faire en sorte d’établir rapidement les cadres juridiques et fiscales de l’utilisation de l’hydrogène en tant que source complémentaire de son mix énergétique», conclut-il avec confiance.