Quels sont les principaux types d'hydrogène et comment les distinguer ?
L’hydrogène occupe une place croissante dans les stratégies énergétiques, mais toutes les filières ne reposent ni sur les mêmes ressources ni sur les mêmes procédés. Hydrogène gris, bleu, vert, turquoise, rose ou blanc : ces appellations permettent de distinguer différentes voies de production et leurs profils environnementaux.
Ce que l’on appelle « hydrogène vert », « hydrogène gris » ou « hydrogène blanc » ne correspond pas à une couleur visible, mais à une étiquette conventionnelle adoptée par le secteur de l’énergie. Ces désignations ne sont toutefois pas universelles et peuvent varier selon les pays, les organismes et les usages.
Comprendre ces couleurs de l’hydrogène permet de mieux comparer les technologies, leur intensité carbone, leur maturité et leurs perspectives, depuis les filières fossiles établies jusqu’à l’hydrogène naturel, une ressource géologique encore en phase d’exploration.
Le système de codes couleur : une convention pour distinguer les filières
Avant de comparer les différents types d’hydrogène, il est utile de comprendre ce que représentent leurs couleurs. Cette classification sert avant tout à distinguer les principales méthodes de production, les sources d’énergie utilisées et, dans une certaine mesure, leur profil environnemental.
Pourquoi parle-t-on de couleurs pour l'hydrogène gazeux ?
À l’état naturel, l’hydrogène est un gaz incolore et inodore. Les appellations comme hydrogène gris, bleu ou vert ne décrivent donc aucune caractéristique physique. Elles constituent plutôt des raccourcis utilisés par le secteur énergétique pour identifier différentes filières selon leur source et leur mode de production [2].
Cette nomenclature est largement utilisée dans l’industrie et les politiques énergétiques, mais elle ne repose pas sur une convention universelle. Une même couleur peut parfois avoir des significations différentes selon les pays ou les organismes, et les définitions peuvent évoluer avec le temps [2]. Parmi les catégories les plus courantes figurent notamment l’hydrogène gris, bleu, vert, jaune, rose ou violet, turquoise et blanc, auxquelles s’ajoutent parfois d’autres appellations comme l’hydrogène brun ou noir.
L’intensité carbone : un indicateur clé pour comparer les filières
La couleur renseigne principalement sur la source d’énergie et le procédé de production. Pour comparer leur impact climatique, l’un des indicateurs les plus utiles est toutefois l’intensité carbone. Celle-ci correspond à la quantité de gaz à effet de serre générée pour produire un kilogramme d’hydrogène et s’exprime généralement en kilogrammes de CO₂ équivalent par kilogramme d’hydrogène produit, soit kg CO₂ éq./kg H₂.
Les résultats peuvent varier sensiblement selon les technologies et les hypothèses retenues dans les analyses de cycle de vie. À titre indicatif :
Hydrogène gris : certaines configurations dépassent 12 kg CO₂ éq./kg H₂, notamment lorsque l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement en gaz naturel est pris en compte [4].
Hydrogène vert : lorsqu’il est produit par électrolyse alimentée par des sources renouvelables, son intensité carbone peut être nettement plus faible, mais elle varie selon l’origine de l’électricité utilisée.
Hydrogène naturel ou blanc : puisqu’il est généré par des processus géologiques et n’a pas à être synthétisé industriellement, une faible empreinte carbone est attendue. Son bilan complet dépend toutefois du forage, du traitement, de la compression, du transport et des éventuelles fuites liées à son exploitation.
Ces écarts montrent que la couleur de l’hydrogène donne une indication utile sur la filière, mais ne suffit pas à elle seule pour déterminer son empreinte environnementale. Les frontières de l’analyse, la provenance de l’énergie, les émissions en amont et, dans le cas de l’hydrogène bleu, le taux de captage du carbone peuvent fortement influencer le résultat final [1][4].
Tableau 1 : Comparaison des principaux types d’hydrogène selon leur source
| Couleur | Source d'énergie ou ressource | Méthode de production | Intensité carbone indicative | Maturité |
|---|---|---|---|---|
| Gris | Gaz naturel | Vaporeformage du méthane (SMR) | Environ 9 à 14 kg CO₂ éq./kg H₂ selon la chaîne d'approvisionnement | Commercial |
| Bleu | Gaz naturel + captage du carbone | SMR avec captage et stockage du CO₂ (CCS) | Très variable selon le taux de captage et les émissions en amont | Émergent/commercial |
| Vert | Électricité renouvelable | Électrolyse de l'eau | Généralement faible, selon la source d'électricité | En croissance/commercial |
| Jaune | Solaire selon certaines définitions, réseau électrique selon d'autres | Électrolyse | Variable selon la définition et la source d'électricité | Commercial |
| Rose/violet | Électricité nucléaire | Électrolyse | Faible, selon le cycle de vie de l'électricité nucléaire | Niche/émergent |
| Turquoise | Méthane | Pyrolyse du méthane | Variable selon l'énergie utilisée, les fuites et la gestion du carbone solide | R&D |
| Blanc/or | Ressource géologique naturelle | Extraction, traitement et conditionnement | Faible empreinte attendue | Exploration |
L’hydrogène gris et l’hydrogène bleu : deux filières issues du gaz naturel
Une part importante de l’hydrogène produit à l’échelle mondiale repose encore sur des combustibles fossiles. Parmi ces filières, l’hydrogène gris est principalement obtenu à partir de gaz naturel, tandis que l’hydrogène bleu utilise une voie similaire en y ajoutant le captage et le stockage d’une partie du CO₂ produit. Leur différence tient donc moins à la matière première utilisée qu’à la gestion des émissions associées à leur production.
L’hydrogène gris : une production fondée sur le gaz naturel
L’hydrogène gris est généralement produit par vaporeformage du méthane, ou SMR (Steam Methane Reforming). À haute température, le méthane contenu dans le gaz naturel réagit avec de la vapeur d’eau pour former de l’hydrogène. Le procédé génère également du dioxyde de carbone, qui est rejeté dans l’atmosphère lorsqu’aucun système de captage n’est utilisé.
Les données historiques reprises dans la référence [3] montrent l’importance des ressources fossiles dans la production mondiale d’hydrogène :
environ 76 % provenait du reformage du gaz naturel;
environ 23 % provenait de la gazéification du charbon [3].
Ces deux voies sont fossiles, mais elles ne correspondent pas à la même couleur dans la nomenclature courante. L’hydrogène issu du gaz naturel sans captage est généralement qualifié de gris, tandis que celui produit à partir du charbon est souvent désigné comme brun ou noir [2].
L’empreinte du gris dépend aussi de l’approvisionnement en gaz naturel. Une analyse de cycle de vie estime son intensité à environ :
12,3 kg CO₂ éq./kg H₂ lorsque le gaz est acheminé par pipeline;
13,9 kg CO₂ éq./kg H₂ lorsqu’il est fourni sous forme de gaz naturel liquéfié (GNL) transporté par voie maritime [4].
Les émissions ne proviennent donc pas uniquement de la réaction de reformage. Dans l’une des analyses recensées par Roy et al., environ 77,75 % étaient attribuées au procédé de production et 22,13 % à l’approvisionnement en gaz naturel [3]. Ces proportions varient toutefois selon la provenance du gaz, les infrastructures et les frontières retenues dans l’analyse.
L’hydrogène bleu : réduire les émissions par captage du carbone
L’hydrogène bleu repose lui aussi sur le gaz naturel et, le plus souvent, sur le vaporeformage du méthane. La principale différence est l’ajout d’un système de captage et de stockage du carbone, ou CCS (Carbon Capture and Storage). Une partie du CO₂ généré est captée avant son rejet dans l’atmosphère, puis transportée vers un site de stockage géologique.
La performance climatique de cette filière dépend fortement du taux de captage du CO₂ et des émissions produites ailleurs dans la chaîne. Parmi les études recensées par Roy et al. [3] :
un taux de captage de 56 % est associé à environ 6,87 kg CO₂ éq./kg H₂;
un taux de captage de 90 % est associé à environ 3,97 kg CO₂ éq./kg H₂.
Ces valeurs ne sont toutefois pas universelles. Une autre analyse de cycle de vie évalue l’hydrogène bleu à 7,6 kg CO₂ éq./kg H₂ avec un approvisionnement par pipeline et à 9,3 kg avec une chaîne fondée sur le GNL. Dans cette étude, la réduction des émissions atteint environ 25 à 38 % par rapport à l’hydrogène gris [4]. D’autres configurations recensées dans la littérature montrent des réductions plus limitées, de l’ordre de 18 à 25 % [3].
L’un des intérêts de cette filière est la possibilité d’adapter certaines installations de SMR existantes pour y intégrer le captage du carbone. Selon l’étude [4], cette conversion pourrait réduire leur impact climatique d’environ 25 à 40 %. Pour cette raison, l’hydrogène bleu est souvent étudié comme une option intermédiaire de décarbonation, notamment dans les secteurs où les infrastructures de production à partir de gaz naturel sont déjà en place [4].
Comparison of CO2 equivalent emissions. Source: R. Howarth, Mark Jacobson. How green is blue hydrogen, 2021
L’hydrogène vert : produire de l’hydrogène avec de l’électricité renouvelable
L’hydrogène vert se distingue des filières fossiles par son mode de production. Il est obtenu par électrolyse de l’eau à partir d’électricité renouvelable, notamment solaire, éolienne ou hydroélectrique. Cette combinaison permet de réduire fortement les émissions associées à la production d’hydrogène, à condition que l’électricité utilisée provienne effectivement de sources à faible empreinte carbone.
La production d’hydrogène à faibles émissions continue de progresser à l’échelle mondiale. Selon l’AIE, elle a atteint près de 1 million de tonnes en 2025, contre moins de 0,6 million de tonnes en 2020 [5]. La croissance devrait se poursuivre en 2026, année où ces filières pourraient représenter pour la première fois plus de 1 % de la production mondiale d’hydrogène [5]. Cette catégorie comprend plusieurs technologies bas carbone et ne correspond donc pas exclusivement à l’hydrogène vert.
Comment est produit l’hydrogène vert ?
L’électrolyse de l’eau est un procédé électrochimique qui utilise de l’électricité pour séparer une molécule d’eau (H₂O) en hydrogène et en oxygène. Cette réaction se déroule dans un électrolyseur. Lorsque l’électricité utilisée provient de sources renouvelables, l’hydrogène obtenu est généralement qualifié de vert.
L’empreinte carbone de cette filière dépend principalement de la manière dont cette électricité est produite. Une analyse de cycle de vie citée dans la référence [4] estime par exemple l’intensité carbone de l’hydrogène vert à environ :
0,6 kg CO₂ éq./kg H₂ avec une alimentation éolienne;
2,5 kg CO₂ éq./kg H₂ avec une alimentation solaire;
1,5 kg CO₂ éq./kg H₂ avec un mix solaire-éolien [4].
Dans les configurations étudiées, ces valeurs correspondent à une réduction des émissions d’environ 80 à 95 % par rapport à l’hydrogène gris [4]. Les résultats peuvent néanmoins varier selon la technologie d’électrolyse, la fabrication des équipements, la source d’électricité et les frontières retenues dans l’analyse de cycle de vie.
L’hydrogène naturel : une filière d’intérêt
Au-delà des filières grise, bleue et verte, plusieurs formes d’hydrogène reposent sur des sources ou des procédés différents. Parmi elles, l’hydrogène naturel, aussi appelé hydrogène blanc, occupe une place particulière. Contrairement aux autres catégories, il n’a pas à être synthétisé à partir d’une autre source d’énergie puisqu’il est généré directement par des processus géologiques dans le sous-sol.
L’hydrogène naturel : une ressource géologique primaire
L’hydrogène naturel se distingue des hydrogènes gris, bleu ou vert, qui sont produits industriellement à partir de gaz naturel, d’électricité ou d’autres ressources. Il constitue plutôt une ressource énergétique primaire susceptible de migrer dans les formations géologiques et, lorsque les conditions sont favorables, de s’accumuler dans des réservoirs souterrains [6].
Également désigné comme hydrogène géologique, géogénique, natif ou parfois hydrogène or, il peut être généré par plusieurs mécanismes naturels. Parmi les principaux processus étudiés figurent :
la serpentinisation, une réaction entre l’eau et certaines roches riches en fer, notamment les roches ultramafiques. L’oxydation du fer au cours de cette transformation peut libérer de l’hydrogène ;
la radiolyse de l’eau, au cours de laquelle le rayonnement produit par la désintégration naturelle d’éléments radioactifs présents dans les roches peut dissocier les molécules d’eau et générer de l’hydrogène ;
Cette origine géologique lui confère plusieurs caractéristiques distinctives. L’hydrogène n’a pas à être produit par électrolyse ou par reformage d’un combustible fossile, ce qui évite certaines étapes énergivores propres aux autres filières. Son exploitation nécessite néanmoins des opérations de forage, de traitement, de compression et de transport. Son empreinte environnementale complète dépendra donc des caractéristiques du gisement et des technologies employées.
L’IEA Hydrogen TCP considère l’hydrogène naturel comme une source potentiellement faible en carbone et souligne que ses coûts pourraient être inférieurs à ceux de plusieurs voies de production conventionnelles si des accumulations commercialement exploitables sont identifiées [6].
Les autres couleurs de l’hydrogène : turquoise, rose et jaune
En complément de l’hydrogène gris, bleu, vert et naturel, d’autres appellations sont utilisées pour désigner des filières plus spécifiques. Parmi les plus courantes figurent l’hydrogène turquoise, l’hydrogène rose et l’hydrogène jaune. Leur définition repose principalement sur la source d’énergie utilisée et sur le procédé de production.
Hydrogène turquoise
L’hydrogène turquoise est produit par pyrolyse du méthane, un procédé thermique qui décompose le méthane en hydrogène et en carbone solide. Contrairement au vaporeformage, cette réaction ne génère pas directement de CO₂ gazeux comme principal coproduit. Le carbone obtenu peut ensuite être stocké ou valorisé dans certaines applications industrielles.
Son empreinte carbone dépend toutefois de l’origine du méthane, de l’énergie utilisée pour chauffer le procédé et de la gestion du carbone solide. Dans l’analyse de cycle de vie présentée dans la référence [4], les émissions atteignent environ :
6,1 kg CO₂ éq./kg H₂ avec un approvisionnement en gaz par pipeline;
8,3 kg CO₂ éq./kg H₂ avec une chaîne reposant sur le GNL.
Ces configurations représentent une réduction d’environ 35 à 54 % par rapport à l’hydrogène gris [4]. Le potentiel de cette filière à faibles émissions est donc étroitement lié à l’utilisation d’une énergie bas carbone et à une gestion durable du carbone solide [2]. Son développement demeure principalement au stade de la recherche et de la démonstration [1].
Hydrogène rose, violet ou rouge
L’hydrogène rose est obtenu par électrolyse de l’eau à partir d’électricité nucléaire [2]. Selon les sources, les appellations violet ou rouge peuvent également être utilisées pour désigner cette même famille de production.
Comme pour l’hydrogène vert, aucune émission directe de CO₂ n’est associée à la réaction d’électrolyse elle-même. L’intensité carbone globale dépend toutefois du cycle de vie de l’électricité nucléaire, de la fabrication des équipements et des infrastructures nécessaires [1]. Cette filière reste aujourd’hui relativement spécialisée et son niveau de déploiement varie selon les marchés et les politiques énergétiques.
Hydrogène jaune
L’hydrogène jaune désigne souvent un hydrogène produit par électrolyse de l’eau alimentée par de l’électricité solaire. Dans cette configuration, l’électricité générée par l’énergie solaire est utilisée pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène [2].
Cette définition n’est toutefois pas universelle. Certaines sources, comme National Grid, associent l’hydrogène jaune à une électrolyse alimentée par l’énergie solaire [2], tandis que d’autres publications utilisent ce terme pour désigner un hydrogène produit par électrolyse à partir de l’électricité du réseau [1]. Dans ce cas, son intensité carbone dépend directement du mix électrique utilisé.
Cette variation illustre l’une des limites du système de couleurs : une même appellation peut désigner des voies de production différentes selon les pays, les organismes ou les publications. Pour évaluer l’empreinte d’une filière, il est donc essentiel de considérer la source réelle d’électricité et le procédé de production, plutôt que la couleur seule.
Une diversité de solutions pour la filière hydrogène
Le paysage de l’hydrogène est plus nuancé qu’il n’y paraît au premier abord. Le système de codes couleur, bien qu’imparfait et non universellement standardisé, offre un cadre utile pour mieux comprendre la diversité des filières. À mesure que les technologies évoluent, que les coûts se transforment et que de nouvelles ressources sont explorées, certaines voies de production pourraient gagner en importance tandis que d’autres occuperont une place plus limitée.
Cette diversité reflète la complexité de la transition énergétique : selon les ressources disponibles, les infrastructures, les besoins industriels et le contexte économique, différents types d’hydrogène peuvent présenter des avantages distincts. Squatex suit de près les développements dans ce domaine, notamment ceux liés aux ressources naturelles, aux filières à faible empreinte carbone et au potentiel de l’hydrogène naturel.
Suivez Squatex sur LinkedIn pour rester informé des avancées dans les énergies renouvelables, l’exploration de nouvelles ressources et le développement de l’hydrogène naturel.
Références
[1] Kundu, Debajyoti, et al. "Green hydrogen pathways for a net-zero future: technologies, circular economy integration, life-cycle performance and safety dimensions." RSC Adv. 2026, pp 13471–13514. https://doi.org/10.1039/d5ra09599a
[2] National Grid. "The Hydrogen Colour Spectrum." National Grid, 23 Feb. 2023, https://www.nationalgrid.com/stories/energy-explained/hydrogen-colour-spectrum.
[3] Roy, Riya, et al. "Comparative Techno-Environmental Analysis of Grey, Blue, Green/Yellow and Pale-Blue Hydrogen Production." International Journal of Hydrogen Energy, vol. 116, 2025, pp. 200–210. Elsevier, http://catalysis.eprints.iitm.ac.in/4396/1/Comparative_techno_environmental_analysi.pdf.
[4] Patel, Gulam Husain, et al. "Climate Change Performance of Hydrogen Production Based on Life Cycle Assessment." Green Chemistry, vol. 26, 2024, pp. 992–1006. Royal Society of Chemistry, https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2024/gc/d3gc02410e.
[5] International Energy Agency (IEA). Global Hydrogen Review 2026. IEA, 18 June 2026. https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2026
[6] Natural Hydrogen (Task 49 Workplan). IEA Hydrogen Technology Collaboration Programme, version 2024/03/14, https://www.ieahydrogen.org/wp-content/uploads/2025/08/2024_Workplan_Task-49_Natural-Hydrogen_H2TCP.pdf
