Participer à la décarbonation de l’industrie grâce à une solution de production d’hydrogène turquoise*, c’est la mission que poursuit la start-up française Sakowin Green Energy depuis 2017. Basée à Aix-en-Provence, l’entreprise a choisi de miser sur un procédé innovant : la plasmalyse du méthane. Cette technique de rupture « décarbone le gaz à la source, offrant une solution rapide, rentable et durable qui s’intègre parfaitement aux systèmes existants », indique Sakowin sur son site. 

Ce projet ambitieux a retenu l’attention de l’association suisse VzDI (Verein zur Dekarbonisierung der Industrie, association pour la décarbonation de l’industrie) fondée en 2022 et composée d’un consortium de 11 industriels, dont l’entreprise suisse V-ZUG, un fabricant d’électroménager haut de gamme.  

Après un travail de recherche et de développement de longue haleine, la deeptech française a mis au point un premier projet-pilote dont l’objectif est de permettre de produire directement sur des sites industriels et à un coût compétitif d’importants volumes d’hydrogène décarboné. Ce pilote entre aujourd’hui dans sa phase industrielle avec un déploiement sur le site de V-ZUG pour alimenter un four d’émaillage.  

Concrètement, comment ça marche ? 

Pour fonctionner, la solution développée par Sakowin utilise le gaz à effet de serre le plus destructeur : le méthane. Le but de la plasmalyse est de décomposer les molécules de méthane, composées de quatre atomes d’hydrogène et d’un atome de carbone (CH₄), à l’aide d’un plasma (matière gazeuse ionisée) chauffé à très haute température.  

« Le méthane (CH₄) se décompose ainsi en hydrogène (2 H₂) et en noir de carbone solide (C) », explique Vincent Artero, directeur de recherche au Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) et directeur du laboratoire de chimie et biologie des métaux (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes). Une technique remarquable, à au moins deux titres : d’une part, et contrairement aux autres procédés d’obtention de l’hydrogène, la plasmalyse ne nécessite pas d’oxygène et n’est donc pas directement émettrice de CO₂ ; de l’autre, elle permet d’obtenir un carbone solide valorisable dans plusieurs cas d’application, comme par exemple l’industrie pneumatique ou la fabrication d’encre. « Avec cette technique, pour une tonne de méthane, on obtient 250 kg d’hydrogène et 750 kg de noir de carbone », précise le chercheur basé à Grenoble. C’est donc une double-révolution pour ces deux marchés aujourd’hui fortement émetteurs de CO₂. 

Toujours plus vert : miser sur le biométhane 

Fort de cette technologie autoporteuse, la start-up française pourrait pousser la promesse encore plus loin, en utilisant en priorité du biométhane, issu de la décomposition de végétaux provenant de l’agriculture, de l’industrie agroalimentaire ou du compostage. « Le carbone vient alors initialement de l’atmosphère, où il a été capté par les végétaux », éclaire Vincent Artero. 

En plus de permettre le stockage de CO₂ atmosphérique, la méthanisation produit un digestat utile pour enrichir les sols agricoles, ce qui en fait une filière décisive pour les enjeux de souveraineté alimentaire et énergétique. Vincent Artero alerte toutefois sur la dangerosité de certaines bactéries présentes dans ces digestats, pouvant polluer les nappes phréatiques. En outre, la chaîne n’est vertueuse « que si la méthanisation permet réellement de valoriser des déchets organiques », rappelle le chercheur, et pas si elle conduit au développement de surfaces cultivables exclusivement dédiées à la production de biodéchets. « Comme toute technologie, il faut faire attention au développement à grande échelle ! », conclut-il. 

La plasmalyse, un procédé circulaire 

« Aujourd’hui, la production mondiale d’hydrogène représente environ 90 millions de tonnes, dont 95% sont issues de ressources fossiles comme le gaz naturel, le pétrole ou encore le charbon, des modes de production très émetteurs de CO₂ », poursuit Vincent Artero. 

Parmi les alternatives aux procédés de production émetteurs de cet hydrogène « gris »** figure l’électrolyse de l’eau, qui représente « 2 à 4% de la production totale d’énergie », explique Vincent Artero. Cette technique décompose l’eau (H2O) en molécules d’hydrogène (H2) et d’oxygène (O), grâce à l’introduction d’électricité issue de sources d’énergie renouvelable. Une technique vertueuse mais « cinq fois plus consommatrice en énergie » que la plasmalyse du méthane, rapporte Sakowin sur son site. Avec ce procédé, la promesse de la start-up est de produire 200 kg par jour avec seulement 100 kW, grâce à un seul module. 

Enfin, la plasmalyse du méthane génère ce que l’on appelle du noir de carbone. Ce carbone solide obtenu sous la forme de poudre « est majoritairement utilisée dans la fabrication de pneus. Mais de nouvelles applications sont à l’étude, par exemple dans le secteur des batteries », précise Vincent Artero. Un marché que le chimiste décrit comme « en constante évolution » et qui intéresse au plus haut point les entreprises bientôt outillées par Sakowin. 

L’hydrogène décarboné, un gap de production à franchir  

L’association d’industriels VzDI n’est pas la seule à parier sur la technologie développée par Sakowin. Plusieurs projets de plasmalyse du méthane sont à l’étude ailleurs en Europe, notamment en Belgique et en Allemagne. Néanmoins, « pour produire environ 550 millions de tonnes d’hydrogène décarboné (vert ou rose) dans le monde d’ici 2050 », il faudrait, selon Vincent Artero, « multiplier la production par 5 voire 6 et coordonner les modes de production ». Un objectif zéro émission nette très ambitieux, que la plasmalyse du méthane, ainsi que d’autres technologies de ruptures, pourraient participer à rendre atteignable.  

*La formule « hydrogène turquoise » désigne l’hydrogène obtenu grâce à la plasmalyse du méthane. Tout comme « l’hydrogène vert » obtenu par électrolyse, il est produit sans émissions significatives de CO₂. 

**« L’hydrogène gris » est obtenu à partir de gaz naturel grâce au procédé de vaporeformage. Cette méthode de production à partir de ressources fossiles est la plus répandue dans le monde et génère d’importantes émissions de CO2 (11kg de CO2 émis pour 1kg d’hydrogène produit selon l’Agence de la Transition écologique).