La decarbonation de l’industrie lourde est l’un des plus grands defis de la transition energetique. Siderurgie, chimie, raffinage : ces secteurs, qui representent pres de 20 % des emissions de CO2 en France, commencent a deployer l’hydrogene comme levier de decarbonation a grande echelle. Les premiers projets industriels sont lances.
L’industrie lourde : le defi des hautes temperatures
L’industrie lourde — siderurgie, cimenterie, chimie, verrerie, raffinage — est responsable d’environ 80 millions de tonnes de CO2 par an en France, soit pres de 20 % des emissions nationales. Ces secteurs consomment massivement du gaz naturel et du charbon, souvent a des temperatures de 500 a 1 500 °C ou l’electrification directe est difficile voire impossible.
L’hydrogene offre une alternative : il peut remplacer le gaz naturel comme source de chaleur haute temperature, ou servir d’agent reducteur en siderurgie (a la place du coke de charbon). C’est la raison pour laquelle les strategies nationales hydrogene font de l’industrie la priorite numero un.
Siderurgie : la revolution DRI
La siderurgie est le secteur ou l’hydrogene peut avoir l’impact le plus massif. La production d’acier par haut-fourneau au coke (voie BF-BOF) emet environ 1,8 tonne de CO2 par tonne d’acier. La voie alternative, la reduction directe du minerai de fer (DRI — Direct Reduced Iron) a l’hydrogene, emet moins de 0,1 tonne de CO2 par tonne d’acier si l’hydrogene est decarbone.
ArcelorMittal, premier producteur d’acier en Europe, a lance un projet pilote DRI sur son site de Dunkerque, le plus grand site siderurgique de France. L’objectif est de remplacer progressivement les hauts-fourneaux par des fours a arc electrique alimentes en DRI. Le projet est soutenu par le plan France 2030 et par le programme europeen PIIEC Hy2Use.
A l’echelle europeenne, la course au DRI hydrogene est lancee. SSAB/HYBRIT en Suede a produit le premier acier sans energie fossile en 2021. ThyssenKrupp en Allemagne, Salzgitter, et Tata Steel aux Pays-Bas ont tous annonce des projets similaires. La France, avec ArcelorMittal Dunkerque et ses 6 millions de tonnes de capacite annuelle, est un acteur majeur de cette transition.
Chimie et raffinage : le remplacement de l’hydrogene gris
L’industrie chimique et les raffineries sont deja de gros consommateurs d’hydrogene — environ 900 000 tonnes par an en France. Mais cet hydrogene est quasi-exclusivement « gris », produit a partir de gaz naturel par vaporeformage, avec des emissions significatives de CO2.
Le remplacement de cet hydrogene gris par de l’hydrogene decarbone (vert ou rose) est l’usage le plus « facile » de l’hydrogene dans l’industrie, car les procedes industriels existent deja — seule la source d’hydrogene change. C’est pourquoi c’est souvent le premier usage cible par les strategies nationales.
Les raffineries de Donges, Feyzin, Grandpuits et Lavera ont toutes annonce des projets de substitution, avec des electrolyseurs sur site ou a proximite. La chimie (Air Liquide, Arkema, BASF France) suit la meme trajectoire, avec des projets integres dans les PIIEC hydrogene.
L’ammoniac vert : le premier marche massif ?
L’ammoniac (NH3), produit a partir d’hydrogene et d’azote, est l’un des produits chimiques les plus fabriques au monde. Il sert principalement a produire des engrais azotes, mais aussi des explosifs et certains produits chimiques. La production d’ammoniac represente a elle seule environ 1,2 % des emissions mondiales de CO2.
L’ammoniac vert — produit a partir d’hydrogene decarbone — est considere comme l’un des premiers marches ou l’hydrogene peut atteindre une echelle significative. En France, les usines de Grandpuits (TotalEnergies) et de GPN (Borealis) sont candidates a cette transition. A l’echelle mondiale, des projets geants sont annonces en Australie, au Chili, en Arabie saoudite (NEOM) et au Maroc.
Les electrolyseurs : le goulot d’etranglement
Pour alimenter ces projets industriels, il faut des electrolyseurs de grande puissance. Les technologies disponibles — alcalin, PEM (Proton Exchange Membrane), SOEC (a haute temperature) — sont matures mais pas encore produites a l’echelle necessaire.
La course aux gigafactories d’electrolyseurs est engagee, avec des projets de McPhy, John Cockerill, Elogen, et des acteurs chinois qui commencent a proposer des equipements a des prix agressifs. Le passage de projets pilotes (quelques MW) a des projets industriels (100+ MW) est le defi technologique et financier des prochaines annees.
Le cadre europeen : PIIEC Hy2Use
Le PIIEC Hy2Use, autorise par la Commission europeenne en 2022, est specifiquement dedie a l’utilisation de l’hydrogene dans l’industrie. Il mobilise 5,2 milliards d’euros d’aides d’Etat pour 35 projets dans 13 pays. La France y participe avec plusieurs projets de decarbonation industrielle, notamment dans la siderurgie et le raffinage.
Ce cadre europeen est essentiel pour les projets dont le retour sur investissement reste incertain aux prix actuels de l’hydrogene. Sans soutien public, la plupart des projets de decarbonation industrielle a l’hydrogene ne sont pas viables economiquement — le cout de l’hydrogene decarbone (4-6 euros/kg) reste deux a trois fois superieur a celui de l’hydrogene gris (1,5-2 euros/kg).
France Hydrogene estime que la parite de cout entre hydrogene gris et hydrogene decarbone pourrait etre atteinte entre 2028 et 2032, grace a la baisse du cout des electrolyseurs, a l’augmentation du prix du carbone (ETS) et aux economies d’echelle. D’ici la, le soutien public est indispensable pour amorcer les projets.
Ce qu’il faut retenir
- L’industrie lourde (siderurgie, chimie, raffinage) represente 20 % des emissions francaises de CO2 et commence a deployer l’hydrogene pour se decarboner.
- ArcelorMittal Dunkerque lance un projet pilote DRI-hydrogene sur le plus grand site siderurgique de France.
- Le remplacement de l’hydrogene gris (900 000 t/an en France) par de l’hydrogene decarbone est l’usage prioritaire.
- Le PIIEC Hy2Use mobilise 5,2 milliards d’euros pour les projets industriels dans 13 pays europeens.
- La parite de cout entre hydrogene gris et decarbone est attendue entre 2028 et 2032.
