Sur la chaîne de fer du Minnesota, les producteurs explorent le carburant hydrogène pour réduire les émissions

Republié par Platon

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L'article suivant a été produit par Energy News Network en collaboration avec KAXE/KBXE, une station de radio communautaire indépendante à but non lucratif du nord du Minnesota.

Le leader d’un partenariat régional sur l’hydrogène explore l’utilisation de cette source de carburant émergente pour contribuer à faire d’Iron Range du Minnesota un leader dans la production d’acier vert.

"Oui, cela a certainement un grand potentiel", a déclaré Tom Erickson, président et directeur de l'exploitation du Heartland Hydrogen Hub, l'un des sept projets régionaux récemment financé par le ministère américain de l’Énergie pour relancer la production d’hydrogène. "La première utilisation évidente de l'hydrogène dans l'industrie (minière) de la taconite est simplement de produire de l'électricité."

Le gouvernement américain investit des milliards pour développer des pôles régionaux de production d’hydrogène, destinés à stimuler l’infrastructure nécessaire pour augmenter l’offre et réduire suffisamment les coûts pour la rendre commercialement viable.

L’hydrogène n’émet que de la vapeur d’eau et de l’air chaud lorsqu’il est brûlé, mais il est généralement produit à partir de gaz naturel selon un processus qui génère d’importantes émissions de gaz à effet de serre. Le Centre d'hydrogène du Heartland utilisera les énergies renouvelables et l’énergie nucléaire pour tenter de réduire l’impact climatique, ainsi que le prix.

L'accent initial sera mis sur la fourniture d'hydrogène pour les engrais ammoniaqués, mais Erickson a déclaré que la même production pourrait également remplacer les carburants à plus forte intensité de carbone utilisés pour chauffer et alimenter les opérations minières de taconite sur l'Iron Range.

"Cette industrie utilise beaucoup de gaz naturel pour le chauffage et les systèmes thermiques, pour produire les granulés", a déclaré Erickson. "Il faudrait concevoir (les systèmes) un peu différemment, mais vous pourriez certainement y ajouter un peu d'énergie hydrogène et réduire les émissions de ce point de vue."

Manipuler des molécules

Élément le plus abondant dans l’univers, l’hydrogène a toujours été difficile à exploiter en énergie. La catastrophe de Hindenburg en 1937 est un exemple tristement célèbre démontrant les qualités explosives de l’hydrogène.

« Vous ne pouvez pas l’exploiter. Vous ne pouvez pas enfoncer un tuyau dans le sol, puis faire remonter de l’hydrogène. Il faut le produire à partir d'autre chose. C’est la plus petite molécule, la plus difficile à piéger », a expliqué Erickson. "C'est le plus difficile à déplacer une fois que vous l'avez produit, nous avons donc certaines choses que nous devons surmonter et soutenir pour trouver de nouvelles idées innovantes pour vraiment réduire les coûts."

Aujourd’hui, la majeure partie de l’hydrogène commercial est produite en séparant les atomes d’hydrogène du méthane sous une chaleur et une pression élevées, de nombreuses installations industrielles utilisant le gaz naturel comme source de méthane. Cette méthode produit de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et une quantité relativement faible de dioxyde de carbone.

Il s’avère que le Minnesota est très compétitif pour la production de fer et d’acier verts, par rapport aux autres États du pays.

L'électrolyse sépare l'hydrogène de l'eau à l'aide d'un courant électrique. Cette méthode ne crée aucun sous-produit ou émission autre que l’oxygène et l’hydrogène. Il s’agit de l’objectif principal des investissements du ministère de l’Énergie dans l’énergie hydrogène.

Les projets du Heartland Hydrogen Hub devraient réduire les émissions de carbone d’environ 1 million de tonnes par an, soit l’équivalent de 220,000 XNUMX voitures à essence.

Erickson – qui est également directeur de la recherche exploratoire à l’Université du Dakota du Nord – a déclaré que l’infrastructure nécessaire à l’utilisation de l’hydrogène à plus grande échelle était dans le futur.

« Le transport maritime – qu’il s’agisse de trains ou de navires transportant de grandes quantités de pétrole – constitue une cible encore plus importante », a-t-il déclaré. "Peut-être même des objectifs un peu plus faciles pour l'application du carburant hydrogène."

Erickson, dont le grand-père et de nombreux autres membres de la famille travaillaient dans les mines de taconite d'Iron Range, a déclaré que la technologie permettant de produire des granulés de taconite de meilleure qualité avait été étudiée à Keewatin, où U.S. Steel prévoit d'investir 150 millions de dollars dans une nouvelle usine de taconite de meilleure qualité.

"Les gens de Range ont examiné (les granulés de taconite de qualité supérieure) produits à partir de gaz naturel, de gaz dérivés du charbon et bien sûr d'hydrogène", a déclaré Erickson.

Le Heartland Hydrogen Hub est actuellement en phase de développement de concept, et Erickson s'est déclaré enthousiasmé par les progrès technologiques en matière d'énergie pour l'avenir.

« Ce qui me passionne le plus, c’est de commencer à voir une production d’hydrogène à plus grande échelle », a-t-il déclaré. « Une fois que nous aurons commencé à le produire, nous pourrons commencer à trouver d’autres façons d’utiliser les choses qui profitent à la société, différentes façons de manipuler la molécule…. fournir une énergie propre, fiable et durable.

Sentir la chaleur

L'acier est fabriqué en utilisant beaucoup de chaleur, et les hauts fourneaux alimentés au charbon représentent encore 57 % de la capacité mondiale de production d'acier. C’est une diminution par rapport à l’année précédente, où 67 % de la capacité mondiale d’acier était produite à l’aide de hauts fourneaux. marquant une transition vers la technologie des fours à arc électrique dans le monde entier.

Les fournitures de la gamme Iron les trois quarts du minerai de fer du pays, à partir duquel l'acier est fabriqué. Les sidérurgistes tels que U.S. Steel et Cleveland-Cliffs, qui possèdent les opérations minières d’Iron Range, subissent une pression croissante de la part des gouvernements, des investisseurs et des clients pour réduire leurs émissions climatiques. Il ne s’agit pas seulement du potentiel de futures réglementations environnementales. De plus en plus d’entreprises sont prêtes à payer plus cher pour un acier dont l’empreinte carbone est moindre.

La réduction des émissions provenant des mines et autres industries lourdes devrait constituer un défi plus important que le nettoyage des voitures ou des centrales électriques. Cela est dû à la nécessité d’alimenter des fours massifs et d’autres équipements pour lesquels les alternatives électriques ne sont pas largement disponibles.

Ces facteurs amènent de nombreux fabricants à explorer le potentiel de l’hydrogène carburant. Cleveland-Cliffs, qui possède et exploite Hibbing Taconite, a déjà engagé à financer un projet d'énergie à hydrogène dans son usine de Tolède. Sans aucune modification à l’usine, l’entreprise affirme qu’elle pourrait remplacer jusqu’à 30 % de sa consommation de gaz naturel par de l’hydrogène. Et avec la modernisation des équipements et d’autres investissements, ce chiffre pourrait atteindre 70 %, représentant 1 million de tonnes de gaz à effet de serre chaque année.

Cleveland-Cliffs fait également partie d'un pôle d'hydrogène financé par le gouvernement fédéral et basé dans le nord de l'Indiana. En octobre, l'entreprise a été reconnue par le Département américain de l'énergie pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre de plus d’un tiers.

La société n’a pas répondu aux demandes de commentaires sur ce que ses efforts de réduction des émissions pourraient signifier pour le nord du Minnesota, mais le chercheur Rolf Weberg a déclaré que l’industrie minière de l’État est bien placée pour utiliser l’hydrogène comme carburant.

"Il s'avère que le Minnesota est de loin très compétitif pour la production de fer et d'acier verts, par rapport aux autres États du pays", a déclaré Weberg, directeur exécutif de l'Institut de recherche sur les ressources naturelles de l'Université du Minnesota-Duluth. « Nous disposons de pratiquement toutes les ressources, y compris les infrastructures nécessaires à l’énergie du futur et à l’accès à l’eau. Tout ce dont vous avez besoin pour une approche basée sur l’hydrogène dans la préparation du fer et de l’acier verts.

Les conversations autour de l'avenir de l'énergie hydrogène ne font que commencer.

« L'industrie du Minnesota a investi pour se préparer à cela », a déclaré Weberg. « C’est une opportunité passionnante à saisir pour le Minnesota, et la conversation ne fait que commencer. C’est l’occasion de vraiment mener la charge dans ce domaine, et également de le faire en tandem avec l’hydrogène vert et l’acier vert.