L'hydrogène blanc est-il vraiment une solution bas carbone pour la transition énergétique ?
Introduction
Le secteur minier et énergétique joue un rôle central dans la transition vers des systèmes énergétiques à faible émission de carbone. Au-delà de l’extraction des minéraux critiques nécessaires aux technologies propres, de nouvelles ressources énergétiques issues du sous-sol attirent désormais l’attention des acteurs industriels et des investisseurs.
Parmi elles, l’hydrogène blanc, aussi appelé hydrogène naturel géologique, se distingue par son origine naturelle et par les faibles émissions associées à son extraction. Issu de processus géologiques continus, il ne requiert pas de transformations industrielles lourdes ni de procédés énergivores majeurs. Cette particularité se traduit par une empreinte carbone globale particulièrement faible, aujourd’hui estimée parmi les plus basses de l’ensemble des voies de production d’hydrogène selon les premières analyses disponibles.
L'hydrogène dans la transition énergétique : un vecteur énergétique aux multiples visages
L'hydrogène est considéré comme un vecteur énergétique essentiel pour décarboner les secteurs difficiles à électrifier, notamment le transport lourd, l'industrie lourde et la production de chaleur industrielle. Des études récentes montrent que les émissions de gaz à effet de serre sur le cycle de vie des camions alimentés par des piles à hydrogène sont inférieures à celles des camions diesel conventionnels [3]. Cette capacité à remplacer les combustibles fossiles dans des applications exigeantes fait de l'hydrogène un élément clé de la transition énergétique mondiale.
Cependant, l'impact environnemental de l'hydrogène dépend entièrement de sa méthode de production. Contrairement à une idée reçue, l'hydrogène n'est pas automatiquement une solution propre : son empreinte carbone varie considérablement selon le processus utilisé pour le produire.
Les différentes couleurs de l'hydrogène et leurs empreintes carbone
L'industrie utilise un code couleur pour distinguer les différents types d'hydrogène selon leur mode de production et leur impact environnemental.
L'hydrogène gris, le plus courant actuellement, est produit par vaporeformage du méthane sans capture du CO₂. Ce procédé présente une empreinte carbone d'environ 10,13 kg CO₂eq/kg [1], ce qui en fait la méthode la plus polluante. Ressources Naturelles Canada précise que l'hydrogène gris est le type d'hydrogène pour lequel on ne capture pas le CO₂ et on ne le stocke pas sous terre [4].
L'hydrogène bleu utilise le même procédé de vaporeformage que l'hydrogène gris, mais intègre une technologie de capture et stockage du CO₂ à 90%. Son empreinte carbone est donc réduite jusqu'à 2,45 kg CO₂eq/kg [1], mais demeure significative en raison des émissions résiduelles et de l'énergie nécessaire au processus de capture.
L'hydrogène vert est produit par électrolyse de l'eau en utilisant de l'électricité renouvelable. Son empreinte varie entre 1,0 et 4,5 kg CO₂eq/kg selon les conditions de production, notamment la source d'électricité utilisée et l'efficacité du processus d'électrolyse.
L'hydrogène blanc, une source d'énergie naturelle
Contrairement aux autres formes d'hydrogène qui nécessitent des procédés industriels énergivores, l'hydrogène blanc provient de réactions géochimiques naturelles dans le sous-sol terrestre, ce qui lui confère des caractéristiques environnementales uniques.
Les mécanismes naturels de formation de l'hydrogène blanc
Cette ressource est principalement produit par des réactions naturelles telles que la serpentinisation, où l'eau réagit avec des minéraux riches en fer à des températures élevées [2]. Ce processus géologique transforme les roches ultramafiques en présence d'eau, générant de l'hydrogène comme sous-produit de cette réaction chimique.
La radiolyse de l'eau constitue une autre source d'hydrogène naturel. Ce processus implique des éléments radioactifs présents dans la croûte terrestre qui scindent les molécules d'eau en raison du rayonnement ionisant [2]. Ces mécanismes géologiques se produisent continuellement dans certaines zones du globe, créant des réservoirs naturels d'hydrogène renouvelable qui se reconstituent au fil du temps.
Avantages environnementaux
Avec une empreinte carbone encore peu documentée quantitativement, l’hydrogène naturel géologique pourrait néanmoins présenter une intensité carbone inférieure à celle des filières conventionnelles. Certaines études suggèrent que son empreinte carbone pourrait être plus faible que celle des procédés actuels, bien que des analyses de cycle de vie plus approfondies soient encore nécessaires pour confirmer ces estimations.
Cette performance carbone s’explique principalement par la nature même du procédé d’extraction, qui repose sur la valorisation d’un gaz déjà présent dans le sous-sol, sans nécessiter de transformation énergétique lourde ni de procédés industriels complexes.
Dans ce contexte, l’hydrogène blanc renouvelable offre une opportunité de production avec des émissions de CO₂ très limitées, tout en ne nécessitant pas une utilisation intensive d’énergie ou d’infrastructures industrielles lourdes comparables aux installations de vaporeformage ou d’électrolyse. Cette simplicité opérationnelle contribue à réduire à la fois les besoins en capital, les coûts d’infrastructure et l’empreinte environnementale globale du système de production.
-> Aussi lire : Découvrez comment l'hydrogène blanc se distingue des autres formes d'hydrogènes de l'industrie.
Analyse du cycle de vie : une empreinte carbone minimale de l'extraction à l'utilisation
L'analyse du cycle de vie (ACV) est une méthodologie standardisée qui évalue l'ensemble des impacts environnementaux d'un produit ou d'un service, de l'extraction des matières premières jusqu'à la fin de vie. Cette approche permet d'éviter le transfert d'impacts d'une phase à une autre et assure une évaluation complète et équitable.
Les analyses de cycle de vie actuellement disponibles suggèrent que l’empreinte carbone de l’hydrogène blanc se répartit de manière hétérogène entre les différentes phases du projet, certaines étapes concentrant une part plus importante des émissions que d’autres.
Exploration et évaluation
Les phases initiales, qui comprennent la prospection géologique, l’évaluation des ressources et les premiers forages, génèrent peu d’émissions. Leur contribution au bilan carbone global demeure marginale, en raison de la durée limitée de ces activités et de leurs besoins énergétiques relativement faibles.
Développement des infrastructures
La phase de développement, qui comprend la mise en place des infrastructures de production et des équipements de forage, génère elle aussi une contribution limitée à l’empreinte carbone globale. Les étapes amont du projet demeurent secondaires par rapport aux émissions associées aux phases ultérieures.
Production et traitement du gaz
La phase de production représente la principale source d’émissions. Cette concentration s’explique principalement par les opérations de traitement du gaz et par les choix technologiques associés à la séparation et à la purification de l’hydrogène.
Composantes opérationnelles de la production
Au sein de la phase de production, la filtration et la purification du gaz constituent la principale source d’émissions. Les émissions fugitives, liées aux pertes d’hydrogène ou de méthane, demeurent marginales. Les opérations courantes, telles que la maintenance et la surveillance des installations, contribuent de façon négligeable à l’empreinte globale.
Fermeture et fin de vie du site
Les émissions associées à la fermeture du site sont considérées comme très faibles, voire négligeables, en raison de la simplicité relative des opérations de fin de vie comparativement à des installations industrielles lourdes.
Dans leur ensemble, ces éléments montrent que l’empreinte carbone globale de l’hydrogène blanc demeure faible à l’échelle de son cycle de vie, avec une structure d’émissions favorable et concentrée sur des étapes techniques clairement identifiées, offrant des marges d’optimisation à mesure que la filière se développe.
Note: Les phases et ordres de grandeur présentés ci-dessus reposent sur des analyses de cycle de vie issues de la littérature scientifique et de scénarios de référence. Ils peuvent varier selon les caractéristiques géologiques, les choix technologiques et les conditions opérationnelles propres à chaque site d’exploitation. Ils ne préjugent pas nécessairement du cycle de vie ou des pratiques qui seront mises en œuvre dans les projets spécifiques développés par Squatex.
Technologies de forage carboneutre au Québec
L’innovation développée au Québec contribue également à explorer des pistes permettant de réduire l’empreinte environnementale associée aux activités de forage, y compris dans le contexte de l’hydrogène blanc. Caron Technologies International (CTI) s’inscrit dans cette dynamique par le développement de plateformes de forage électrifiées visant à limiter les émissions directes, la consommation énergétique et l’empreinte au sol. Des équipements compacts, tels que des foreuses sur chenilles conçues pour des forages de précision pouvant atteindre des profondeurs de l’ordre de 1 000 mètres, illustrent une approche orientée vers la réduction des impacts opérationnels. Ce type d’innovation technologique reflète les efforts en cours pour adapter les pratiques de forage aux exigences environnementales croissantes du secteur minier et énergétique.
Conclusion
Les travaux de cycle de vie actuellement disponibles suggèrent que l’hydrogène blanc pourrait occuper une place singulière parmi les options bas carbone émergentes, en raison de son origine naturelle et de la simplicité relative de son mode de production. Sans nécessiter de transformation énergétique lourde, il invite à repenser le rôle de l’hydrogène non plus uniquement comme vecteur, mais comme une ressource énergétique potentielle issue du sous-sol, sous réserve de conditions géologiques et opérationnelles favorables.
Dans ce contexte, le développement de l’hydrogène naturel géologique repose sur une approche progressive, fondée sur l’exploration, la validation scientifique et l’adaptation des pratiques industrielles aux réalités locales. C’est dans cette dynamique que s’inscrivent les travaux et réflexions menés par Squatex, visant à mieux comprendre le potentiel de cette ressource et son rôle possible dans les systèmes énergétiques de demain. Pour en savoir plus sur les avancées liées à l’hydrogène blanc et découvrir comment Squatex contribue à l’évolution de cette filière, suivez-nous sur LinkedIn afin de rester informé des développements récents dans le secteur des énergies bas carbone.
Références
[1] IEA GHG. "Gold, Geologic, White, Native, Hidden, Natural: Hydrogen - Does Earth Hold Extensive Stores of Untapped Carbon-Free Fuel?" IEA Greenhouse Gas R&D Programme, 2024, https://ieaghg.org/insights/gold-geologic-white-native-hidden-natural-hydrogen-does-earth-hold-extensive-stores-of-untapped-carbon-free-fuel/.
[2] Rystad Energy. "White Gold Rush: The Pursuit of Natural Hydrogen." Rystad Energy News, 2024, https://www.rystadenergy.com/news/white-gold-rush-pursuit-natural-hydrogen.
[3] U.S. Department of Energy. "GREET Hydrogen Fact Sheet." Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, janvier 2025, https://www.energy.gov/sites/default/files/2025-01/rd-greet-hydrogen-fact-sheet_january-2025.pdf.
[4] Ressources Naturelles Canada. "Natural Hydrogen: A Solution for the Energy Transition?" Simply Science, 2024, https://natural-resources.canada.ca/stories/simply-science/natural-hydrogen-solution.
