Omtrent 95 % av verdens hydrogenproduksjon produseres ved hjelp av dampmetanreformeringsteknologi (SMR) fra naturgass eller gjennom kullforgassingsprosessen. Dette hydrogenet er klassifisert som «grå» fordi produksjonen avgir store mengder CO2. Det er stadig snakk om «grønt» hydrogen produsert ved elektrolyse av vann fra fornybare energier som sol- eller vindkraft. Det er også en tredje måte, ikke industrielt utviklet, på grunn av vanskelig økonomisk gjennomføring, og som består i pyrolyse av metan. Dette hydrogenet som vi kaller «turkis», tror Materia Nova mye på. Dette forskningsinstituttet, med base i Mons i Belgia, utvikler for tiden en ny såkalt hybrid plasmapyrolyseteknologi med sikte på å industrialisere den.

Flere teknologiske løsninger kan implementeres for å utføre metanpyrolyse. Den utviklet av Materia Nova er en tilpasning av en prosess kalt Kværner, utviklet i 1990, og nå kommersialisert av det amerikanske selskapet Monolith. Men ifølge Fabrizio Maseri, Materia Novas programleder, lider denne teknologien av begrenset utbytte og plasma blir misbrukt: «Dette plasmaet brukes faktisk til å varme opp gassen til nesten 2000 grader Kelvin for å implementere konvensjonell termisk pyrolyse., han sier. For vår del bruker vi andre typer såkalte hybridplasmaer, hvis navn jeg ikke kan avsløre av hensyn til konfidensialitet, for å bruke ikke bare den termiske energien de inneholder, men også elektronisk og vibrerende energi. Denne forskjellen gjør at metanet kan dissosieres uten å øke temperaturen. Dette unngår problemer med slitasje på materialer som har vanskelig for å tåle så høye temperaturer og det er ikke nødvendig å avbryte prosessen hver dag for å rengjøre den. Vi kan dermed utvikle en industriell prosess som fungerer 24 timer i døgnet og til lave kostnader. «

Molekyler av metan lettere å dissosiere enn molekyler av vann

Ifølge det belgiske instituttet bruker teknologien deres i seg selv nesten åtte ganger mindre energi enn elektrolyse av vann: 18,5 MJ (Megajoule) per kg produsert hydrogen mot 143. Denne forskjellen forklares av det faktum at den gjør det mye lettere å dissosiere molekylene fra metan. kontra fra vann. Plasmapyrolyse har også fordelen av å ikke forbruke vann, en fordel gitt denne begrensede ressursen. Du bør vite at det tar omtrent 10 tonn vann for å produsere ett tonn grønt hydrogen og mellom 20 og 2 tonn grått hydrogen.

Når det gjelder CO2-utslipp, produserer ikke denne nye teknologien noen fordi plasmapyrolyse skjer i fravær av oksygen. SMR-teknologi slipper ut 10 til 12 tonn per tonn hydrogen. «Når det gjelder elektrolyse av vann, er det feil å si at det er karbonnøytralt, eksplisitt Fabrizio Maseri. Det er faktisk nødvendig å integrere CO2 som produseres for å bygge utstyret som skal produsere strøm. Basert på en livssyklusanalyse er utslippet fra en vindpark 11 g CO2-ekvivalent per kWhe (kilowatttime elektrisitet) og utslippet fra en solpark er 50. Videre er det ikke mulig å bruke avløpsvann eller sjø vann for å utføre elektrolysen, fordi vannet må være veldig rent. Det er derfor nødvendig å utføre vannbehandlinger, som omvendt osmose for å rense det, men som produserer CO2. «

Fra 2022 ønsker Materia Nova å starte realiseringen av et prosjekt rettet mot produksjon av hydrogen ved plasmapyrolyse takket være et partnerskap av industrifolk, med mål om å skape en førindustriell pilot som produserer 1000 tonn hydrogen per år. Mye av metanet som brukes til denne piloten vil komme fra naturgass og vil derfor være av fossil opprinnelse. «Vi er tvunget til å favorisere naturgass fordi den er tilgjengelig i store mengder og vi trenger store volumer», komplett Fabrizio Maseri.

Gruvegass for å drive plasmapyrolyse

En liten brøkdel av metanet vil også ha originaliteten av å komme fra gruvegass, for selv når de er stengt, fortsetter kullgruvene som ligger i Wallonia, men også andre steder i Europa, å produsere grisù som slipper ut i friluft. «Det er veldig nyttig å unngå disse utslippene ved å øke dem, fordi metan er en kraftig drivhusgass, 23 ganger kraftigere enn CO2 ifølge IPCC, Fabrizio Maseri forhåndsvisning. For vår del tror vi den også er opptil 40 ganger kraftigere.. Biometan vil også bli brukt til å drive plasmapyrolyse. Siden den inneholder en høy andel CO2, vil det derfor foretas forbehandlinger for å konsentrere den i metan i konsentrasjoner tilsvarende naturgass.

Materia Novas mål er å kunne produsere dette turkise hydrogenet til en pris like konkurransedyktig som grå hydrogen og å delta i avkarboniseringen av den belgiske industrien. Av denne grunn har instituttet også til hensikt å benytte fast karbon, produsert som hydrogen, ved pyrolyse av metan. Denne forbindelsen, også kalt «karbonsvart», brukes faktisk til å lage dekk eller fargestoffer som deretter inkorporeres i svart maling og plast. Den kan også brukes til jordgjødsling i landbruket. «Den produseres i dag av petroleumsrester og spilloljer, men produksjonen slipper ut mellom 3 og 4 tonn CO2 per tonn produsert fast karbon. Konsortiet av industrifolk som følger Materia Nova vil derfor kommersialisere denne carbon black karbonfri, men også andre mer avanserte former for karbon, tilgjengelig gjennom hybrid plasmapyrolyse og uten CO2-utslipp, som grafen «, komplett Fabrizio Maseri.