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Que sait-on du projet lorrain « Hydrogène Naturel » ?
Nous avons mis en évidence les quelques infos factuelles :
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Une première mondiale réussie pour l’hydrogène naturel
Points clés à retenir :
- Forage PTH-2 achevé à 3 655 m : forage réussi dédié à l’hydrogène naturel, actuellement le plus profond au monde
- De l’hydrogène naturel a été confirmé à plusieurs reprises, faisant suite à la découverte réalisée à Folschviller en 2023 ; 58 échantillons ont été prélevés directement en surface lors des forages.
- Programme complet d’évaluation de la formation : échantillonnage de carottes et diagraphie approfondie
- Les principaux partenaires techniques impliqués dans ce projet : RED Drilling, SLB, Baker Hughes et Weatherford ont apporté leur expertise aux opérations de forage et aux services associés.
Prochaines étapes :
- Poursuite des travaux scientifiques menés dans le cadre du programme REGALOR II pour mesurer les concentrations d’hydrogène dissous et tester in situ les outils de séparation eau-hydrogène développés en partenariat avec Solexperts et le laboratoire GéoRessources, avec le soutien de Saint-Gobain.
- Accélération des études à l’échelle du permis d’exploration exclusif (PER) dit des « Trois Évêchés » : préparation des prochains puits d’évaluation afin de déterminer l’étendue, le volume et les conditions technico-économiques de la mise en valeur du gisement.
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Une étape stratégique pour FDE et le secteur de l’hydrogène naturel
Suite à la découverte d’hydrogène naturel dissous (« blanc » ou « natif ») au puits Folschviller en 2023, FDE a lancé le programme REGALOR II avec le soutien de la région Grand Est et de l’Union européenne afin de mieux comprendre le système de production de cette énergie sans carbone, d’évaluer sa présence et de préparer les étapes de caractérisation nécessaires à toute utilisation potentielle.
Le forage du puits PTH-2 a permis d’atteindre tous les objectifs fixés à une profondeur finale de 3 655 mètres :
- Confirmer et mieux comprendre les mécanismes régissant la formation d’hydrogène dissous dans la nappe phréatique souterraine
- Mesurer les paramètres clés, notamment la dynamique de la formation de cet hydrogène
- Collecter les données nécessaires aux futurs travaux de certification avant tout développement industriel potentiel
- Faire évoluer les sondes de détection en outils de production brevetés par FDE et ses partenaires
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Confirmer, comprendre, mesurer : principales conclusions du projet de forage PTH-2
Ce puits spécifique à l’hydrogène, actuellement le plus profond du monde, a confirmé la présence d’hydrogène naturel dans de nombreux intervalles du bassin sédimentaire.
Au cours de cette nouvelle phase d’exploration, FDE a identifié plusieurs zones renfermant de l’hydrogène naturel et a acquis un ensemble complet de données géologiques afin de mieux comprendre les mécanismes de formation et de migration de cette source d’énergie bas carbone. Ce travail pionnier a permis au Groupe de renforcer son expertise et de développer des procédures spécifiques – forage, nettoyage, remontée des tubages, acquisition de données et échantillonnage – destinées à optimiser les futures campagnes d’exploration en France et à l’international. FDE ambitionne ainsi de s’imposer comme un acteur majeur de l’exploration et de la production d’hydrogène naturel, grâce à sa méthodologie standardisée.
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Prochaines étapes : poursuite du projet REGALOR II, obtention du permis pour Trois-Évêchés et expansion internationale
D’ici fin avril, le puits PTH-2 sera équipé de la sonde SYSMOG™ pour effectuer des mesures in situ de la concentration d’hydrogène dissous, puis de la sonde SYSPROG™ pour tester des membranes conçues pour séparer l’hydrogène et l’eau en profondeur. Parallèlement, après avoir obtenu le plus vaste permis de recherche exclusif d’Europe pour l’hydrogène naturel – connu sous le nom de « 3 évêchés » et couvrant une superficie de 2 254 km² –, FDE pourra étudier l’ensemble du bassin afin d’en délimiter l’étendue, d’évaluer son potentiel et d’entamer les travaux préparatoires à une première certification prévue pour 2027.
Les progrès réalisés par le FDE ont suscité l’intérêt d’autres régions et de plusieurs pays. Le Groupe a donc entamé des discussions en vue de lancer des programmes de recherche adaptés aux contextes locaux en Allemagne, au Luxembourg et dans l’ancien bassin minier du Pas-de-Calais.
Enfin, s’appuyant sur ce succès, FDE lance son programme d’évaluation du potentiel de ses permis dans une zone particulièrement prometteuse des États-Unis, dans l’État du Kansas, où le Groupe prévoit de déployer ses outils SYSMOG et SYSPROG dans les puits à venir à partir du second semestre 2026.
Depuis 4 ans, le niveau anémique des informations mises à disposition du public interroge !
Pourquoi aucune information concrète n’a été transmise par la communauté scientifique ? Ni publication, ni point d’étape, ni newsletter…
Il nous semble pourtant que les universitaires du service public ont une mission de diffusion des connaissances.
Vous avez dit 34 millions de tonnes d’H₂ ?
Les faits
- Dés 2023, on a constaté, au puits gazier de Folschviller, que parmi les gaz dissous dans l’eau du carbonifère (méthane, dioxyde de carbone, azote, hélium…), il y avait, à 1100 m de profondeur, environ 15% d’hydrogène mélangé aux autres gaz. 15% d’hydrogène correspondent à quelques mg de gaz dissous par litre d’eau.
- Début 2026, on a confirmé la présence d’hydrogène en forant le puits de 3650 m à Pontpierre. Des scientifiques vont démarrer leur campagne de mesures.
- Par ailleurs, les mesures sur différents forages (Gironville, Tritteling, Folschviller, Lachambre) révèlent une porosité des terrains de 3 à 7% dans le carbonifère : il pourrait donc y avoir 3 à 7% d’eau contenue dans les micro fissures du charbon et dans les intercalaires gréseux. 3 à 7% d’eau possiblement « hydrogénée ».
A partir de ces faits :
- Des scientifiques estiment que l’hydrogène atteint 98 % de l’ensemble des gaz dissous vers 3 000 m. La teneur en gaz dissous dans l’eau augmentant avec la pression, on serait à plusieurs centaines de mg d’hydrogène dissous dans un litre d’eau du carbonifère, à 3 000 m.
- Ils ont supposé que le carbonifère est suffisamment homogène, pour imaginer, sans parler de nappe, que les eaux profondes peuvent circuler et se régénérer en hydrogène.
- Ils ont considéré que la surface du carbonifère lorrain est de 16 000 km2, avec une épaisseur d’au moins 3000m.
A partir de ces suppositions, ils en ont déduit un volume d’eau contenu dans le carbonifère lorrain et donc une masse d’hydrogène éventuellement piégée dans cette eau (34 millions de tonnes).
- Ils ont imaginé qu’il y avait une « fabrication d’hydrogène » sous le carbonifère et que cet hydrogène, avant de s’échapper dans l’atmosphère était piégé dans l’eau dudit carbonifère.
- Ils pensent qu’il est possible d’extraire l’hydrogène, en profondeur, par le biais d’une membrane hydrophobe, sans avoir à remonter l’eau hydrogénée à la surface (ce qui aurait été une aberration énergétique).
Un prototype de cette membrane (SYSPROG) va être testé dans le puits de Pontpierr
Les incertitudes à lever
Puisqu’aucune information n’est disponible, nous avons imaginé un dispositif d’extraction d’hydrogène vraisemblable (schéma ci-dessous).
Nous n’avons aucune prétention scientifique : notre intention est simplement de mettre en évidence les incertitudes majeures qui conditionnent ce projet.
Incertitude 1 : la membrane hydrophobe
C’est un saut technologique très intéressant.
Séparer le gaz de l’eau dans laquelle il est dissous est un procédé bien connu : une membrane hydrophobe empêche l’eau d’entrer dans ses pores, mais laisse passer les gaz ; c’est la différence de pression partielle qui crée le transfert du gaz.
L’exemple le plus courant est la membrane Gore-Tex®, à la fois imperméable et respirante.
Les membranes sont réalisées à base de polypropylène, de Kynar ou de téflon mais on trouve aussi des membranes céramiques hydrophobisées.
A cette profondeur et sous cette pression, le problème principal reste le mouillage : si, par malheur, l’eau pénètre dans les pores de la membrane, le transfert gazeux chute fortement.
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Incertitude 2 – Pouvoir inciter les gaz dissous à traverser la membrane hydrophobe.
La membrane (en orange sur le schéma ci-dessous) et sa crépine sont en partie basse du puits. Pour que les gaz dissous dans l’eau du carbonifère aient envie de traverser cette membrane, il faut qu’il y ait aspiration : la pression partielle des gaz à l’intérieur de la membrane doit être plus faible que celle des gaz dissous dans l’eau à l’extérieur de celle-ci. Soit on met la membrane en dépression (Elle ne va peut-être pas aimer), soit on injecte dans le puits un gaz de balayage (azote, gaz carbonique..) pour abaisser la pression partielle des gaz à extraire et les transporter vers la surface. Le gaz de balayage est ensuite séparé des autres, en surface (encore une membrane, mais celle-ci est bien connue) pour être à nouveau injecté. À vérifier !
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Incertitude 3 – Pouvoir isoler l’hydrogène
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Incertitude 4– Faire circuler l’eau du carbonifère
Il n’y a vraisemblablement pas de nappe continue comparable à celle des GTI. C’est plutôt un ensemble de niveaux semi-perméables, fracturés, faillés et localement connectés.
C’est un sujet très important qui met en jeu la faisabilité du projet
En effet autour du point d’extraction qui appauvrit l’eau en H₂, le ré-enrichissment en hydrogène de cette zone par simple diffusion dans l’eau pourrait être très long (incompatible avec une production continue).
Pour espérer avoir un flux d’eau chargée en H₂ au contact de la membrane, il faudra probablement créer une circulation forcée : aspiration de l’eau du carbonifère, passage le long du module membranaire, récupération de l’H₂ côté gaz, puis rejet de l’eau appauvrie en H₂.
La technologie de recirculation reste à imaginer (en blanc sur notre schéma)
Toute la difficulté sera de trouver un secteur où l’eau du carbonifère n’est pas prisonnière d’un système trop compartimenté.
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Incertitude 5– Avoir un procédé productif
On rentre dans l’inconnu, et c’est passionnant !
Imaginons que pour être rentable, la production d’hydrogène sur un puits doive générer un chiffre d’affaire de 2 M€ par an. En fléchant un prix de vente de l’hydrogène natif à 5 €/kg, un procédé productif doit pouvoir extraire 400 tonnes d’hydrogène par an.
Notons qu’une tonne d’hydrogène par jour correspond à l’énergie fournie par une unité de 1400 kw de puissance installée.
Encore un défi de taille : obtenir une circulation suffisante le long de la membrane.
Séparer une à deux tonnes d’hydrogène par jour nécessiterait, à priori, une circulation journalière d’environ 3 à 6000m³ d’eau du carbonifère… 2 piscines olympiques !
En supposant qu’une membrane puisse traiter 0,2 m³ d’eau par heure et par m², pour traiter 6000 m³ d’eau par jour, il faut imaginer une membrane de 1250 m². Ce qui n’est pas irréaliste (membrane de 20 cm de diamètre et de 2 000 mètres de longueur).
Mais il reste un point crucial : est-ce que la fissuration du charbon et la perméabilité des intercalaires est compatible avec une mise en circulation de 3 à 6000 m³ d’eau par jour ?
Les questions qu’on se pose…
A propos du gisement de 34 millions de tonnes
L’absence d’informations génère du doute et c’est dommage !
- Quels éléments amènent à penser que les eaux du carbonifère lorrain sont majoritairement hydrogénées ? Quels sont les teneurs d’hydrogène mesurées dans les autres puits gaziers ‘en sommeil’ du bassin houiller?
Quelle était la teneur en hydrogène présent avec le méthane extrait pendant les tests de production à Lachambre?
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- Est-ce que ces eaux parviennent à circuler suffisamment pour renouveler leurs gaz dissous? A-t-on des indications sur les mouvements des eaux du carbonifère ?
Comment pourra-t-on faire circuler 3 à 6 000 m³ d’eau hydrogénée par jour, alors que l’eau pompée dans le puits multidrains CBR-1 de Lachambre plafonnait à 3 m³/jour ?
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- Est-ce que l’éventuelle fabrication d’hydrogène dans la croûte terrestre parviendra à compenser le soutirage de gaz qu’on veut mettre en place… Mais c’est une autre histoire, qui fait travailler les scientifiques du monde entier.
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A propos du délai de mise en exploitation (pas avant 2028 nous dit TF1 le 25/03/26)
Parler de délai de mise en exploitation, alors qu’on ne sait pas encore si c’est exploitable et comment on le fera, n’a pas de sens… Levons d’abord les incertitudes qui accompagnent ce projet !
Peu importe, car avant le résultat, c’est d’abord l’aventure qui est passionnante.
À condition qu’on veuille bien nous tenir au courant !
- Quoi de neuf avec la descente des sondes SYSMOG et SYSPROG ?
- Quelle est l’architecture imaginée pour un puits de production d’hydrogène ?
- Quel est le moyen envisagé pour mettre l’eau du carbonifère en circulation aprés son contact avec la membrane hydrophobe ?
Au fait ?
- Qu’est ce qu’on fait des autres gaz dissous (CO₂, CH₄, H₂, He, H₂S..) ?
- Un drain de 2 000 mètres va également collecter le méthane libre des charbons et éventuellement le méthane adsorbé. S’il y a exploitation, notons qu’elle concernera à la fois l’hydrogène et l’hydrocarbure.
Qu’est-ce qu’on prévoit de faire pour prévenir les mécanismes de dommages causés aux puits de forage par l’hydrogène (cf une publication scientifique à ce sujet).,
Conclusion
Que la production d’hydrogène aboutisse ou non, l’aventure autour de ce projet est passionnante et il est temps d’associer les habitants à la vie du projet : les hypothèses qui sont confirmées ou rejetées, les verrous technologiques qui sont ouverts et ceux qui résistent, les succès et les échecs rencontrés à chaque étape !
L’acceptabilité sociale d’un projet c’est bien, mais le sentiment, pour les habitants, d’être partie prenante de ce projet c’est mieux. D’autant plus qu’il est largement soutenu par un financement public.
Il y a un manque flagrant d’information continue et pédagogique de la part de la communauté scientifique
Les nombreuses incertitudes sur le projet sont posées. Attendons les communiqués futurs de LFDE . Espérons que les faits soient clairement exposés et non escamotés. Pas de communications « gazeuses » ou angéliques comme de coutume .
Effectivement,il est grand temps de fracturer cet entre soi afin d’accéder à des informations factuelles de la progression de ce qui est encore aujourd’hui qu’un projet et que l’on nous sert comme une avancée technologique incomparable alors que tout cela est encore bien nébuleux.