Des travaux miniers plus verts grâce à l’hydrogène
par : Emma Bedard
le 1 mars 2019
Élément le plus abondant sur la planète, l’hydrogène peut servir à alimenter des véhicules miniers souterrains. Des scientifiques de Ressources naturelles Canada (RNCan) l’utilisent dans de nouvelles technologies pour mettre l’énergie propre à la portée de l’industrie minière.
Vieilles connaissances scientifiques, nouvelles astuces
Des membres de l’équipe de recherche devant la chambre d’essais sur l’hydrogène à Val d’Or, au Québec.
Comme les mines canadiennes dépendent encore énormément du diesel, trouver une solution de rechange zéro émission, mais efficace, pourrait transformer le secteur minier et l’aider à se bâtir un avenir énergétique plus vert. C’est pour cette raison que Gilles LeBlanc, ingénieur mécanique au centre CanmetMINES de RNCan, a étudié et testé à fond avec son équipe un carburant de remplacement susceptible de réduire de 25 % (ou moins) les gaz à effet de serre émis dans les mines. La solution? Des piles à hydrogène, qui combinent hydrogène et oxygène pour générer de l’énergie. Connu sous le nom d’électrolyse inversée, le procédé n’a rien de nouveau, mais il a fallu des dizaines d’années pour produire une source d’énergie viable à partir des connaissances scientifiques sur lesquelles repose ce procédé et plus de temps encore pour trouver un moyen d’appliquer le tout de façon sécuritaire.
Une entreprise périlleuse
En raison des risques que présente cet élément, assurer la sécurité du milieu de travail est le principal défi à relever lorsqu’on décide de faire entrer de l’hydrogène dans des mines souterraines. L’hydrogène non seulement peut se répandre facilement sur de grandes surfaces, mais est aussi hautement inflammable à une large fourchette de concentrations. De plus, lorsqu’il se mélange à l’oxygène dans une proportion allant de 4 à 75 %, l’hydrogène gazeux peut facilement s’enflammer.
À la source d’une fuite (en rouge), les concentrations de gaz peuvent parfois atteindre 30 %, ce qui est bien au dessus de la limite sécuritaire.
« Si une étincelle enflamme l’hydrogène, une explosion risque de se produire – une situation qui est inacceptable », déclare M. LeBlanc.
En outre, comme les mines comportent généralement un réseau de tunnels souterrains, l’hydrogène pourrait avoir de la difficulté à migrer de façon sécuritaire jusqu’à la surface, puis dans l’atmosphère, en cas de fuite.
« L’équipe étudie donc les conditions d’allumage, notamment la ventilation minimale requise pour dissiper le gaz ou en réduire la concentration de manière à maintenir cette dernière sous le seuil critique, c’est-à-dire le seuil au delà duquel le gaz peut devenir dangereux. »
Pour trouver une solution, M. LeBlanc et son équipe étudient le comportement de l’hydrogène dans des espaces clos, simulant les conditions des mines souterraines de manière à pouvoir mieux prédire les réactions du gaz.
Simulation
Construite à partir d’un conteneur d’expédition, la chambre d’essais sur l’hydrogène est résistante aux flammes et aux gaz sous pression.
Les scientifiques effectuent leurs travaux de recherche dans une chambre d’essais sur l’hydrogène située à la mine expérimentale de RNCan à Val-d’Or, au Québec, à environ 300 kilomètres au nord-ouest d’Ottawa. Dans leurs premiers essais, ils avaient simulé des fuites susceptibles d’émaner d’un réservoir de stockage d’hydrogène sous basse pression à 300 lb/po2 (livres par pouce carré), car cette pression était la norme à cette époque. Cependant, comme les réservoirs de stockage ont depuis beaucoup évolué, on utilise maintenant des pressions pouvant atteindre 6 000 lb/po2. Bien sûr, cette nouvelle norme améliore fondamentalement l’efficacité des véhicules, mais force également M. LeBlanc et son équipe à effectuer des travaux pour déterminer si le gaz sous haute pression se comporte différemment de son équivalent sous basse pression.
« Nous avons commencé des simulations par ordinateur », mentionne M. LeBlanc, faisant allusion aux essais en cours. « Les résultats nous indiqueront s’il est possible de reproduire les essais [sous haute pression] avec la chambre d’essais sur l’hydrogène et de recommander ensuite de bonnes pratiques qui mettront la sécurité au premier plan. »
Bientôt, ce type de véhicules pourrait être alimenté à l’hydrogène, ce qui réduirait considérablement les émissions produites par les mines.
Une solution de rechange prometteuse
Malgré tout le travail qu’il reste à faire, M. LeBlanc croit que l’hydrogène peut aider l’industrie minière à réduire ses émissions de carbone.
« Nous sommes à la recherche d’énergies de remplacement, et l’hydrogène est probablement la source tout indiquée pour combler les besoins de cette industrie. »
Le générateur électrique zéro émission est une solution de rechange écologique pour les moteurs diesel. Et, contrairement aux batteries, les piles à combustible n’ont pas besoin d’être remplacées ni rechargées. À l’instar des réservoirs d’essence, les réservoirs d’hydrogène ont en effet seulement besoin d’être ravitaillés. De plus, comme ils ont une capacité supérieure à celle des batteries, ils offrent aux véhicules une autonomie accrue et peuvent également alimenter de plus gros véhicules.
Un changement positif
Les nouvelles sources d’énergie de ce genre, plus propres, sont en demande croissante, car les industries cherchent des moyens de réduire leurs émissions. Cette demande est également motivée par des considérations économiques : à compter du 1er avril 2019, toutes les provinces canadiennes seront assujetties à une taxe provinciale ou fédérale sur le carbone ou à divers programmes de réduction des émissions de carbone.
Mais grâce aux recherches que font les scientifiques de RNCan et leurs partenaires partout dans le monde, les industries sont désormais mieux outillées pour répondre aux besoins de ces programmes et, par le fait même, pour faire un pas de plus vers un avenir vert.
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