Présenté comme un pilier de la décarbonation des industries lourdes (sidérurgie, chimie ou production d’engrais), l’hydrogène vert se heurte à un paradoxe économique et environnemental. Sa production par électrolyse repose sur l’utilisation d’une eau ultra-pure, coûteuse à produire et fortement consommatrice d’énergie. Une contrainte – parmi tant d’autres – qui limite son déploiement à grande échelle.
Une avancée majeure issue de la Princeton Engineering pourrait toutefois rebattre les cartes. Publiée le 24 septembre dans Water Research, cette recherche démontre la faisabilité de l’alimentation des électrolyseurs à partir d’eaux usées traitées. À la clé : une double promesse. D’une part, la préservation des ressources locales en eau potable. D’autre part, une réduction des coûts de traitement de l’eau pouvant atteindre 47 % dans le cadre de la production d’hydrogène.
Une ressource locale et abondante
Le principal obstacle à l’électrolyse conventionnelle réside dans l’exigence d’une eau extrêmement purifiée, généralement obtenue par des procédés lourds comme l’osmose inverse. Ces traitements visent à éliminer les impuretés susceptibles de perturber la réaction électrochimique, mais ils renchérissent considérablement le coût final de l’hydrogène.
Pour le professeur Z. Jason Ren, auteur principal de l’étude, la solution est pourtant à portée de main. « Chaque ville dispose d’une station d’épuration », rappelle-t-il, soulignant le potentiel d’une ressource décentralisée, disponible localement et en volumes importants. Jusqu’à présent, les tentatives d’utilisation d’eaux recyclées se soldaient par des échecs rapides. En cause : la présence d’ions calcium et magnésium, responsables du tartre domestique, qui finissaient par obstruer la membrane de l’électrolyseur.
Réduire les coûts, sans compromettre la performance
Pour contourner cet écueil, le doctorant Lin Du et son équipe ont développé une approche innovante reposant sur l’acidification contrôlée de l’eau à l’aide d’acide sulfurique. Ce tampon acide génère un flux de protons dominant, qui neutralise l’effet des ions indésirables, maintient la conductivité du système et permet une production continue d’hydrogène pendant plus de 300 heures, sans dégradation notable des performances.
Au-delà de la faisabilité technique, les bénéfices économiques sont significatifs. Cette méthode permettrait de réduire de 62 % les coûts énergétiques liés au traitement de l’eau. L’acide utilisé reste par ailleurs confiné dans un circuit fermé, limitant les rejets et l’impact environnemental du procédé.
Cette avancée ouvre des perspectives concrètes pour une stratégie nationale de l’hydrogène. À terme, les unités de production pourraient être directement localisées avec les stations de traitement des eaux usées, optimisant à la fois les flux de ressources et les infrastructures. L’équipe de Princeton travaille désormais avec des partenaires industriels afin de tester la technologie à une échelle plus large et d’en évaluer la transposition à d’autres sources, notamment l’eau de mer prétraitée.
