CONTROVERSES SUR LA PILE A COMBUSTIBLE

CONTROVERSES SUR LA PILE A COMBUSTIBLE
2003

Le développement des piles à combustible pourrait avoir des effets sur l'environnement

1) Source T-T (juin):

Les voitures à hydrogène n'atteindront pas des performances écologiques meilleures que les véhicules hybrides - à alimentation diesel/électrique - avant l'horizon 2020. Ce constat ressort d'une étude menée au célèbre Massachusetts Institute of Technology (Mit). Sauf révolution majeure, les véhicules hybrides resteront les plus propres dans un avenir prévisible, parce que la transformation d'hydrocarbures en hydrogène requiert beaucoup d'énergie et émet des gaz à effet de serre. «Ignorer les émissions et la consommation énergétique liée à la production et la distribution du carburant ainsi qu'à la fabrication du véhicule suscite une impression trompeuse», a expliqué Malcom Weiss, un des responsables de cette recherche au laboratoire sur l'énergie et l'environnement du Mit.

Mais à plus long terme, dans 30 ou 50 ans, l'hydrogène s'imposera de toute façon comme la seule alternative aux carburants fossiles et il faut donc poursuivre les recherches sur les piles à combustibles. On peut aussi produire de l'hydrogène par électrolyse de l'eau, mais cette opération n'est innocente en terme de réchauffement climatique que si elle est réalisée à base d'électricité renouvelable ou... nucléaire (Tiens, pour le nucléaire, "on" ignore... les émissions et la consommation énergétique liée à la production et la distribution - du "carburant nucléaire" - ainsi qu'à la fabrication?! N. d. webmaistre)
Pour en savoir plus: http://web.mit.edu/newsoffice/tt/2003/mar05/hydrogen.htmlAthena 190 / Avril 2003

2) LE MONDE, 14.06:

    Selon des chercheurs américains, le remplacement des énergies fossiles par l'hydrogène pourrait affecter les hautes couches de l'atmosphère. En cause : le stockage et le transport du gaz.
    Pour pallier les effets de l'activité humaine sur le climat, l'hydrogène ne serait pas la panacée. Les conclusions d'une étude menée par des chercheurs américains et publiée, vendredi 13 juin, dans la revue Science suggèrent en effet que le remplacement des énergies fossiles par l'hydrogène pourrait avoir un sérieux impact sur l'environnement. Les résultats du travail mené par ces scientifiques du California Institute of Technology et du Jet Propulsion Laboratory (JPL) mettent notamment en évidence une augmentation de la quantité de vapeur d'eau dans la stratosphère - propice à l'altération de la couche d'ozone - provoquée par l'introduction de grandes quantités d'hydrogène dans l'atmosphère.
    La réaction chimique à la base du fonctionnement de la pile à combustible - l'oxydation de l'hydrogène stocké dans ces piles produit de l'eau et de l'électricité - n'est, en effet, pas directement en cause. L'étude se fonde au contraire sur l'imperfection des techniques actuelles de production et de distribution des gaz légers. Les fuites dans l'atmosphère sont inévitables lors de ces deux processus. "Sur la base de notre expérience des technologies associées au transport de gaz comme le gaz naturel, il semble plausible que les systèmes de production, de stockage et de distribution de l'hydrogène impliqueront des pertes dans l'atmosphère", écrivent les auteurs de l'étude.
    Or si le principe de la pile à hydrogène suppléait à tous les systèmes utilisant les énergies fossiles, les quantités d'hydrogène à produire et à distribuer seraient considérables. Les pertes aussi. Les auteurs de la publication estiment ainsi que ces déperditions seraient de l'ordre de 10% à 20% de la production totale de l'hydrogène nécessaire. Soit, estiment les scientifiques, entre 60 et 120 millions de tonnes par an. L'introduction de telles quantités d'hydrogène au niveau du sol bouleverserait les équilibres chimiques des hautes couches de l'atmosphère.
    Selon le modèle utilisé par les chercheurs, cet impact porte principalement sur l'augmentation de la quantité de vapeur d'eau dans la stratosphère (entre 15 et 45 kilomètres d'altitude). Au cours de son ascension dans l'atmosphère, l'hydrogène subit en effet une oxydation qui le transforme partiellement en eau.

    La quantité de vapeur d'eau stratosphérique pourrait donc, selon l'étude, croître d'environ 30%. Sans contester le caractère novateur de l'étude - ni ses résultats qualitatifs - un spécialiste français d'aéronomie estime cependant que l'augmentation prévue par l'étude est "très importante au regard des hypothèses sur l'augmentation de l'hydrogène à la surface". Et, assure ce chercheur, ces résultats "ont besoin d'être confirmés par d'autres groupes de modélisation atmosphérique".
    Cette augmentation de la vapeur d'eau pourrait aussi provoquer la formation de nuages en haute altitude. Dans le cas particulier de la stratosphère polaire de l'hémisphère Nord - et en raison des basses températures qui y règnent -, la formation accrue de ces nuages aurait pour conséquence de catalyser les réactions de transformation de composés bromés et chlorés inactifs en molécules nocives pour l'ozone. En outre, la formation de ces nuages modifierait, dans des proportions qui restent à évaluer, l'indice de réflexivité (ou albedo) de l'atmosphère terrestre. Celle-ci pourrait alors absorber moins de radiations solaires, même si un tel effet resterait relativement marginal dans le bilan thermique de la Terre.
    Le travail de Tracey Tromp, Run-Lie Shia, Mark Allen, John Eiler et Yuk Yung ouvre, de plus, de nouvelles pistes de recherche. Notamment, expliquent les chercheurs, l'augmentation du taux d'hydrogène à la surface de la Terre pourrait provoquer la fixation d'une plus grande quantité de ce gaz dans les sols. Or, poursuivent les scientifiques, l'hydrogène compte parmi les éléments propices au développement des populations bactériennes. Charge, donc, à des biologistes d'en évaluer quantitativement l'impact potentiel.
    Les chercheurs américains incitent par ailleurs à explorer de nouvelles voies de production et de transport de l'hydrogène. Ce préalable, à la lumière de leur étude, semble nécessaire au développement d'une "économie hydrogène". "Il est vraisemblable que -les émissions d'hydrogène- pourraient être limitées, ou même rendues négligeables, à un coût qui devra être comparé à leur impact potentiel sur l'environnement", expliquent en effet les auteurs. Le développement de la pile à combustible n'est donc pas, en soi, facteur de détérioration environnementale. Le développement d'une "économie hydrogène", qui suscite beaucoup d'espoirs ("Le Monde des livres" du 6 décembre 2002), apparaît cependant plus complexe que ne le pensent certains.

Stéphane Foucart

3) Même sujet en anglais , source ADIT: Hydrogen Leakage Could Expand Ozone Depletion

PASADENA, California, June 13, 2003 (ENS) - Hydrogen is generally considered an environmentally friendly alternative to gasoline as a transportation fuel, but new research indicates that leakage of hydrogen gas could cause problems in the Earth's ozone layer.
    In an article appearing this week in the journal "Science," researchers from the California Institute of Technology (CalTech) report that the accumulation of leaked hydrogen gas resulting from a hydrogen economy could indirectly cause as much as a 10 percent decrease in atmospheric ozone.
    The ozone layer is a concentration of ozone molecules in the stratosphere which extends from about six to 30 miles above the Earth's surface. Stratospheric ozone is a naturally occurring gas that filters the sun's ultraviolet (UV) radiation. A depleted ozone layer allows more radiation to reach the Earth's surface, exposing people to skin cancer, cataracts, and weakened immune systems. Increased UV can lead to reduced crop yields and disruptions in the marine food chain.
    While a hydrogen fuel cell economy would almost certainly improve urban air quality, the researchers found, it has the potential for unexpected consequences due to the "inevitable" leakage of hydrogen from cars, hydrogen production plants, and the transportation of the fuel.
    If hydrogen were to replace all fossil fuels for transportation and to power buildings, the CalTech researchers estimate that 60 to 120 trillion grams of hydrogen would be released each year into the atmosphere, four to eight times as much hydrogen as is released today by human sources. The scientists assumed a 10 to 20 percent loss rate due to leakage.
    The researchers say that would create a doubling or tripling of hydrogen input to the atmosphere from all sources.

    Because molecular hydrogen freely moves up and mixes with stratospheric air, the result would be the creation of additional water at high altitudes and, consequently, an increased dampening of the stratosphere, and, indirectly, destruction of ozone.
    Uncertainty remains about the effects on the atmosphere because scientists still have a limited understanding of the hydrogen cycle. At present, it seems likely such emissions could accumulate in the air.
    In this respect, hydrogen leakage would parallel that of chlorofluorocarbons (CFCs) - once the standard substances used for air conditioning and refrigeration. They were intended to be contained within their devices but in practice CFCs leaked into the atmosphere and attacked the stratospheric ozone layer, causing the annual holes over the South and North poles.
    "We have an unprecedented opportunity this time to understand what we are getting into before we even switch to the new technology," said Tracy Tromp, a CalTech research scientist and the study's lead author. "It will not be like the case with the internal combustion engine, when we started learning the effects of carbon dioxide decades later."
    Understanding the effects of hydrogen on the environment now should help in choosing the technologies that will be the basis of a hydrogen economy. "If hydrogen emissions present an environmental hazard, then recognizing that hazard now can help guide investments in technologies to favor designs that minimize leakage, Tromp said.
    "On the other hand," she said, "if hydrogen is shown to be environmentally friendly in every respect, then designers could pursue the most cost effective technologies and potentially save billions in needless safeguards."