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Produire de l’hydrogène à partir de l’eau de mer permet de réoxygéner les espaces marins

Lhyfe annonce une première étape dans ses travaux dédiés à la réoxygénation des océans via la production d’hydrogène en mer.

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Publié le , mis à jour le
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Lhyfe (EURONEXT : LHYFE), l’un des pionniers mondiaux de la production d’hydrogène vert et renouvelable, concrétise une première étape dans ses travaux dédiés à la réoxygénation des océans avec la publication, par l’IRD de Brest, d’un premier article scientifique consacré aux fruits des recherches de ces derniers mois.

Quel pourrait être le potentiel global de la réoxygénation artificielle des océans liée à la production d’hydrogène en mer ?

L’océan représente une énorme capacité tampon du réchauffement climatique et des émissions de CO2, absorbant environ un quart du CO2 anthropique. En raison du réchauffement, non seulement de l’atmosphère mais aussi de l’océan, cette capacité sera affaiblie. L’océan va se réchauffer, s’acidifier et se désoxygéner à l’avenir, ce qui modifiera sa physique, sa chimie et sa biologie et conduira à une moindre capacité à absorber le carbone et l’oxygène [1].

Environ 50 % de l’oxygène sur terre provient de l’océan [2]. L’oxygène, produit par les cyanobactéries marines, a commencé à s’accumuler dans l’atmosphère terrestre et les eaux peu profondes il y a 2,5 milliards d’années [3]. Il joue un rôle crucial dans la définition des cycles des nutriments océaniques et de l’habitat marin. L’oxygène a donc un impact substantiel sur la pêche et l’économie marine côtière. Les scientifiques observent une baisse des niveaux d’oxygène dissous dans l’océan mondial depuis les années 1950 et prédisent une nouvelle diminution pouvant atteindre 7 % de l’inventaire actuel d’ici 2100 en raison du réchauffement des océans et de la pollution par les nutriments [4].

Il existe un besoin urgent de réduction des émissions de CO2 et de décarbonation de nos modes de vie et de nos industries, mais aussi un besoin de stabiliser activement et/ou de restaurer le fonctionnement des écosystèmes afin de limiter le réchauffement climatique à 1,5°C. La production d’hydrogène vert et renouvelable fait partie des solutions pour décarboner
nos industries et nos modes de vie.

1 kg d’hydrogène vert renouvelable, par électrolyse de l’eau, produit 8 kg d’oxygène

Or, lors de la production de 1 kg d’hydrogène vert renouvelable, par électrolyse de l’eau, 8 kg d’oxygène sont co-produits. Notre vision, chez Lhyfe, est de redonner cet oxygène à l’océan pour soutenir sa résilience et/ou restaurer le fonctionnement des écosystèmes marins. Afin d’approfondir ce sujet avec une compréhension profonde de la réoxygénation et de ses influences sur le fonctionnement de l’océan, Lhyfe a entamé une collaboration avec des experts en modélisation physique et biogéochimique des océans à l’Institut de recherche pour le développement (IRD) de Brest. Un premier article vient d’être validée et publiée dans Environmental Research Letters (IOP Science) [5].

Au cours de cette collaboration, un modèle océanique numérique couplé physico-biogéochimique a été utilisé. Il représente les courants océaniques, la stratification ainsi que les cycles et les interactions écosystémiques de base, notamment l’oxygène, l’azote et le phosphore. L’oxygène produit lors de la production d’hydrogène vert offshore a ensuite été injecté à l’échelle industrielle, dans des zones dédiées en fonction des prévisions de croissance démographique des régions côtières et du potentiel éolien. L’impact de cet oxygène sur l’inventaire régional et mondial de l’oxygène a ensuite été analysé dans le modèle océanique à résolution grossière.

Les résultats montrent que l’inventaire global d’oxygène a légèrement augmenté de 0,07 % avec de fortes variations dans les réponses régionales. Dans le golfe du Bengale, situé dans l’océan Indien, l’OMZ (Oxygen Minimum Zone) s’est élargie, contrairement à la réponse moyenne globale, jusqu’à 25 % (tableau 1 dans [5]) résultant d’une augmentation de la productivité biologique. Cette augmentation est liée à des changements dans la biogéochimie de la région, qui ont affecté la production de phytoplancton et d’autres formes de vie (matière organique). Après son cycle de vie, la matière organique est transformée par les bactéries sous l’utilisation de l’oxygène dans les profondeurs moyennes (200-1000 m). Par conséquent, une plus grande production de matière organique conduit à une augmentation de la consommation d’oxygène et à une augmentation du volume de la zone faible en oxygène. Au contraire, dans l’Atlantique et le Pacifique Nord, un rétrécissement du volume des zones à minimum d’oxygène (OMZ), lié au transport physique de l’oxygène dans cette zone, a été constaté. En fonction des limites de concentration d’oxygène utilisées pour calculer l’OMZ, le volume a diminué jusqu’à 30 % au cours des 100 années d’expérience.

Les résultats montrent que la réoxygénation artificielle industrielle à grande échelle des océans pourrait avoir un impact sur les OMZ mondiales et doit être traitée avec beaucoup de précautions. Des études complémentaires sont nécessaires à l’échelle régionale. De plus, la technique d’injection d’oxygène (par exemple à quelle profondeur dans la colonne d’eau, où par rapport aux courants, etc.) peuvent également fortement influencer les résultats.

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[1] Laffoley, D., Baxter, J. M. Ocean deoxygenation : Everyone’s problem-causes, impacts, consequences and solutions 2019 IUCN Gland, Switzerland

[2] Grégoire, M., Oschlies, A., Canfield, D., Castro, C., Ciglenečki, I., Croot, P., Salin, K., Schneider, B., Serret, P., Slomp, C.P., Tesi, T., Yücel, M. (2023). Ocean Oxygen : the role of the Ocean in the oxygen we breathe and the threat of deoxygenation. Rodriguez Perez, A., Kellett, P., Alexander, B., Muñiz Piniella, Á., Van Elslander, J., Heymans, J. J., [Eds.] Future Science Brief No. 10 of the European Marine Board, Ostend, Belgium. ISSN : 2593-5232. ISBN : 9789464206180. DOI : 10.5281/ zenodo.7941157

[3] Canfield, D. E. (2005). The early history of atmospheric oxygen : homage to Robert M. Garrels. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 33, 1-36.

[4] IPCC, 2021 : Climate Change 2021 : The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2391 pp. doi:10.1017/9781009157896.

[5] Beghoura, H., Gorgues, T., Fransner, F., Auger, P-A., Memery, L., Contrasting responses of the Ocean’s Oxygen Minimum Zones to artificial re-oxygenation 2023 Environmental Research Letters Url : http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ace0cd 

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