Après quatre années de recherche, le projet européen Titan, financé par Horizon Europe, annonce avoir validé une technologie permettant de convertir directement le biogaz en hydrogène renouvelable et en carbone solide. Les résultats ouvrent une nouvelle voie pour décarboner les secteurs agricoles et industriels tout en contribuant au stockage durable du carbone. Alors que l’Union européenne vise la neutralité climatique à l’horizon 2050, le projet Titan s’est attaqué à deux défis majeurs : réduire les émissions des secteurs difficiles à électrifier, notamment l’agriculture, et accroître la disponibilité d’hydrogène renouvelable pour l’industrie, les transports et l’énergie.

Lancé en septembre 2022 dans le cadre du programme Horizon Europe, Titan ambitionne de développer un procédé innovant capable de produire de l’hydrogène renouvelable à coût compétitif tout en assurant une séquestration intégrée du carbone. La technologie repose sur la conversion directe du biogaz – composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone – en hydrogène et en matériaux carbonés solides. Le projet explore également les possibilités de valorisation de ces matériaux dans l’agriculture, sous forme d’amendements de sols, ou dans l’industrie, notamment pour la fabrication de carbure de silicium (SiC). Au cœur du procédé figure un réacteur catalytique à lit fluidisé chauffé par micro-ondes. Cette approche permet de chauffer directement le catalyseur, d’améliorer les rendements de conversion du méthane et de limiter les besoins en séparation des gaz, une étape généralement énergivore dans les procédés conventionnels. Titan combine ainsi le craquage du méthane et le reformage à sec du CO₂ dans un même système afin de maximiser la production d’hydrogène tout en valorisant le carbone contenu dans le biogaz. Le projet a également porté sur le développement de catalyseurs non toxiques, la modélisation des procédés pour leur mise à l’échelle industrielle, l’évaluation de leur acceptabilité environnementale et socio-économique ainsi que l’élaboration d’une feuille de route de réduction des émissions de gaz à effet de serre à long terme.

La technologie développée par les partenaires du projet combine plusieurs réactions au sein d’un même système. Cette approche vise à réduire les besoins en traitements complémentaires des gaz et en opérations de séparation, souvent coûteuses dans les procédés conventionnels de production d’hydrogène. Lors des essais réalisés avec des flux de biogaz représentatifs des conditions réelles d’exploitation, le système a atteint des taux de conversion du méthane supérieurs à 85 %. Les chercheurs soulignent également la stabilité des performances observées sur plusieurs cycles de fonctionnement. Le procédé a été validé au niveau de maturité technologique TRL 5, correspondant à une démonstration dans un environnement représentatif des conditions industrielles.

Au-delà de la production d’hydrogène, le procédé génère un matériau composé de carbone et de fer. Plusieurs études ont été menées pour évaluer ses usages potentiels, notamment dans les sols agricoles. Selon les résultats du projet, aucun effet négatif significatif n’a été observé sur les microorganismes et la faune des sols étudiés. Des analyses utilisant des techniques de traçage du carbone montrent par ailleurs une très faible dégradation du matériau dans le temps, ce qui suggère un potentiel important pour le stockage à long terme du carbone. Cette capacité de séquestration constitue l’un des éléments différenciants du procédé, qui pourrait contribuer à générer des émissions nettes négatives lorsque le carbone produit est stocké durablement.

L’évaluation technico-économique réalisée dans le cadre du projet indique que la technologie pourrait atteindre des coûts de production comparables à ceux de l’hydrogène renouvelable produit par électrolyse de l’eau. Pour des installations de grande taille, les coûts sont estimés autour de 4,5 euros par kilogramme d’hydrogène. Dans les régions bénéficiant d’une électricité à faible coût, ils pourraient descendre à environ 3,9 euros par kilogramme. Les chercheurs mettent également en avant une meilleure efficacité électrique. Selon les scénarios étudiés, le procédé Titan produit entre 51 et 57 grammes d’hydrogène par kilowattheure consommé, contre environ 20 grammes par kilowattheure pour l’électrolyse de l’eau.

Le consortium estime que la technologie pourrait permettre la production de près de 600 000 tonnes d’hydrogène renouvelable par an dès 2030. À partir de 2045, cette capacité pourrait approcher les 4 millions de tonnes annuelles. Selon la feuille de route élaborée dans le cadre du projet, le déploiement progressif de cette filière pourrait générer des économies cumulées de gaz à effet de serre atteignant 237 millions de tonnes de CO₂ à l’horizon 2045. Ces perspectives reposent toutefois sur le déploiement industriel de la technologie et sur l’existence d’un cadre réglementaire favorable à la reconnaissance du biohydrogène et à la valorisation des matériaux carbonés.

« Titan a démontré que le biogaz peut jouer un rôle plus large dans la transition énergétique européenne. Le projet a validé un procédé permettant de produire de l’hydrogène renouvelable tout en générant des matériaux carbonés susceptibles de contribuer au stockage durable du carbone. Ces résultats constituent une base solide pour poursuivre la montée en échelle industrielle de la technologie », a souligné David Farrusseng, coordinateur du projet. Pour favoriser l’industrialisation de la technologie, les partenaires du projet identifient plusieurs leviers réglementaires. Ils plaident notamment pour la reconnaissance du biohydrogène comme hydrogène renouvelable dans la législation européenne et pour l’établissement de cadres réglementaires adaptés aux usages agricoles et au stockage du carbone sous forme solide.