Produire de l'hydrogène est un gaspillage. L'« hydrogène vert », produit par électrolyse de l'eau, coûte plus de 20 000 wons le kilogramme. Pour que les bus à hydrogène soient compétitifs face aux bus diesel, leur coût doit être inférieur à 9 000 wons, et pour une utilisation dans les aciéries et les centrales électriques, inférieur à 4 400 wons (4 dollars). Or, la réalité est bien différente.
Lee Yong-hee, 33 ans, PDG d'Enclyan, dissocie le méthane à l'aide d'un plasma à des milliers de degrés Celsius, produisant ainsi de l'« or noir » et de l'hydrogène. Chaque kilogramme d'hydrogène produit également 3 kilogrammes de carbone solide. La vente de ce carbone comme matériau de blindage électromagnétique permet de réduire le coût de production de l'hydrogène à environ 1 dollar. Fondée pendant ses études doctorales à l'Université nationale de Jeju, son entreprise, qu'il dirige avec deux employés, développe actuellement une technologie permettant de convertir annuellement 60 000 mètres cubes de biogaz résiduaire en 6 000 tonnes d'hydrogène bleu-vert.
« Plutôt que d'être une entreprise de production d'hydrogène, nous deviendrons une entreprise de matériaux carbonés. Le carbone solide sera notre produit principal, l'hydrogène étant un sous-produit. »
Dès qu'une masse de méthane se décompose en hydrogène et en or noir, l'économie de l'hydrogène change.
L'hydrogène gris émet du CO2, et l'hydrogène vert est trop cher.
L'hydrogène semble être une source d'énergie propre, mais la réalité est tout autre. La majeure partie de l'hydrogène produit aujourd'hui est de l'« hydrogène gris ». Il est obtenu par la réaction du méthane (CH4) et de l'eau (H2O), un processus qui libère du dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. Paradoxalement, plus on produit d'hydrogène, plus le réchauffement climatique s'intensifie.
L’« hydrogène vert », produit par électrolyse de l’eau, apparaît comme une alternative, mais son coût pose problème. À Jeju, l’hydrogène vert coûte plus de 20 000 wons le kilogramme. Un autre problème se pose : 1,7 million de tonnes de méthane, un sous-produit des usines pétrochimiques, sont gaspillées chaque année. Initialement utilisé comme combustible, le méthane a fait l’objet d’une crise liée à la surproduction en provenance de Chine, ce qui a incité l’industrie à se tourner vers des procédés plus écologiques. Par conséquent, la combustion n’est plus envisageable. Le méthane est 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone comme gaz à effet de serre, ce qui rend son rejet impraticable.
Le PDG Lee Yong-hee a découvert la solution à ce problème lors de ses recherches sur la technologie plasma pendant son doctorat à l'Université nationale de Jeju. « J'étais convaincu que la pyrolyse plasma deviendrait la technologie clé de l'industrie énergétique de demain. J'ai donc décidé de créer une entreprise pour changer le monde grâce à la technologie. » Après s'être lancé dans la recherche et le développement à long terme depuis 2020, il dirige aujourd'hui une entreprise hébergée au sein de l'incubateur de startups de l'Université nationale de Jeju, réalisant un chiffre d'affaires annuel de 50 à 70 millions de wons. Il entrevoit cependant un marché potentiel de 80 000 milliards de wons.
Décomposition du méthane pour produire simultanément de l'hydrogène et du carbone
La technologie de base d'Enclient est la pyrolyse, qui consiste à décomposer le méthane par une chaleur intense, sans eau. Ce procédé sépare le méthane (CH4) en hydrogène (H2) et en carbone solide (C), sans émettre de dioxyde de carbone. L'hydrogène ainsi produit est appelé « hydrogène vert ». L'électricité utilisée est également issue d'énergies renouvelables, comme l'énergie solaire et éolienne, ce qui rend l'ensemble du processus de production respectueux de l'environnement.
Le cœur de la technologie qu'il a développée est le « plasma thermique ». Le plasma est un gaz chaud atteignant des températures de plusieurs milliers de degrés, et cette chaleur provoque la décomposition du méthane. « Le plasma peut atteindre des températures de plusieurs milliers de degrés en quelques secondes, permettant une production rapide d'hydrogène. Comme il subit une décomposition thermique sans catalyseur, il offre également des avantages en termes de pureté et de récupération du carbone solide. »
Le point crucial ici est la « double structure de revenus ». La production d'1 kg d'hydrogène permet théoriquement d'obtenir 3 kg de carbone solide. Ce carbone est un matériau à haute valeur ajoutée qui peut être utilisé dans les conducteurs de batteries, les pneumatiques et les matériaux de blindage électromagnétique. « Même si nous vendons le carbone solide à seulement 1,50 $ le kg, le coût unitaire de production d'hydrogène chute à environ 1 $. Le carbone solide produit par Enclient est hautement conducteur, ce qui permet de le vendre entre 3 et 5 $ (voire plus) comme matériau de blindage électromagnétique. À terme, le carbone solide, et non l'hydrogène, deviendra la principale source de revenus. »
Des centaines de modules plasma CC peuvent être connectés en parallèle, permettant ainsi la création d'installations à grande échelle.
Il a opté pour le courant continu (CC) comme méthode de production de plasma. « Le plasma radiofréquence (RF) convient aux industries à haute valeur ajoutée exigeant une grande précision, comme la fabrication de semi-conducteurs, mais son alimentation électrique est coûteuse. Dans le secteur de l'énergie, le coût unitaire des équipements et les coûts d'exploitation déterminent directement la compétitivité. » Le plasma CC, quant à lui, présente un faible coût d'alimentation et génère un flux de type jet à grande vitesse, permettant un mélange rapide et homogène du méthane et du plasma. Ceci est essentiel pour garantir une qualité constante du carbone solide.
Même pour le passage à des installations de grande envergure, la stratégie reste claire : « Il s’agit d’une structure modulaire déployant en parallèle des centaines d’unités plasma à courant continu, chacune d’une puissance de plusieurs dizaines de kilowatts. Comme des centaines de ces unités fonctionnent déjà de manière fiable dans des usines de semi-conducteurs, cette approche minimise les risques liés à la mise à l’échelle. »
Le défi technique résidait dans le fonctionnement continu. « Du carbone solide, issu de la décomposition du méthane, s'accumulait sur les parois du réacteur, compromettant son intégrité. La surveillance précise de la température intérieure du réacteur, supérieure à 1 500 °C, représentait également un défi. » Ce problème a été résolu grâce à la simulation thermofluidique. « La maîtrise de l'écoulement turbulent à l'intérieur du réacteur était essentielle. Nous l'avons validée par simulation et avons optimisé le procédé. »
En commençant par le biogaz de Jeju, puis en s'étendant à une usine pétrochimique.
Le premier marché cible d'Enclient est celui des installations de biogaz domestiques inutilisées. Chaque année, 60 000 mètres cubes de biogaz sont brûlés et rejetés dans l'atmosphère, alors qu'ils pourraient être convertis en 6 000 tonnes d'hydrogène bleu-vert. « Le marché du biogaz est en pleine expansion, ce qui nous permet d'acheter du méthane à des prix très bas. Le procédé d'extraction d'hydrogène à partir du biogaz étant déjà commercialisé, nous pouvons simplement utiliser l'infrastructure existante et adapter le procédé de production d'hydrogène gris, qui émet du CO₂, à notre technologie. »
Jeju, en particulier, constitue un terrain d'expérimentation idéal. Il a expliqué : « Étant donné que Jeju est une île, le transport de l'hydrogène depuis le continent est coûteux. L'autoproduction est essentielle, mais Jeju dispose d'abondantes ressources en énergies renouvelables et d'une politique de gestion de la demande (Plus DR) qui permet d'utiliser le surplus d'électricité à moitié prix. » Il a ajouté : « Si la technologie de production d'hydrogène vert à partir du surplus d'énergies renouvelables et de biogaz s'avère efficace, elle deviendra le modèle le plus rentable. »
La stratégie consiste à s'étendre aux installations pétrochimiques. Alors que les centrales à biogaz (SOM) peuvent atteindre une puissance de plusieurs centaines de kilowatts, les centrales pétrochimiques (SAM) peuvent atteindre plusieurs dizaines de mégawatts. Il a souligné : « Nous allons garantir des revenus à court terme et valider notre technologie sur le marché des SOM, puis adapter progressivement la capacité du système lorsque le marché des SAM sera disponible. » Il est actuellement prévu de commencer par un module de 60 kW, puis de passer à un système pilote de 200 kW et à un système de démonstration de 500 kW.
Les indicateurs les plus importants pour ce représentant sont le rendement et la performance du carbone solide. « Dans notre procédé, l'hydrogène est un sous-produit, et le carbone solide sera le produit principal. Notre objectif est d'accroître la production en augmentant le rendement en carbone solide et en le transformant en un matériau à haute valeur ajoutée. » L'entreprise collabore déjà avec plusieurs instituts de recherche afin d'explorer les applications potentielles dans d'autres secteurs, et à partir de 2026, elle prévoit d'augmenter le nombre d'échantillons d'évaluation de carbone solide et le volume des ventes afin de vérifier son potentiel de marché.
La taille du marché a également été précisée : « Le marché total adressable (TAM) est d’environ 80 000 milliards de wons, et le marché cible (SAM) d’environ 4 000 milliards de wons. Cela représente les revenus prévus issus de la conversion du méthane et du biogaz, sous-produits de la production, en hydrogène et en carbone solide, puis de leur commercialisation. Le marché du biogaz est en constante croissance, porté par la demande croissante de valorisation énergétique des déchets, ce qui crée un marché potentiel encore plus important. »
Ce PDG envisage un avenir pour Enclyan qui dépasse celui d'une simple entreprise de production d'hydrogène. « Notre vision est de fournir une plateforme qui transforme les combustibles fossiles en ressources écologiques (hydrogène, carbone solide) grâce aux énergies renouvelables. D'ici dix ans, les pays producteurs de pétrole, comme ceux du Moyen-Orient, utiliseront la plateforme Enclyan pour exporter des ressources écologiques à forte valeur ajoutée, exploitant à la fois les combustibles fossiles et les énergies renouvelables. Nous créerons un monde où le développement humain durable est possible, même en utilisant des combustibles fossiles. »
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