Un réacteur solaire « Beam-down » produit de l'hydrogène vert sans électricité

Des chercheurs de l'agence scientifique nationale australienne ont développé une méthode efficace pour produire de l'hydrogène vert pour les processus industriels gourmands en énergie et à haute température – et cela commence par un ensoleillement concentré.

Les industries lourdes comme la sidérurgie et la production de fer et d'alumine utilisent l'hydrogène car il peut remplacer les combustibles fossiles dans les processus de combustion tout en ne produisant que de la vapeur d'eau comme sous-produit au lieu d'émissions de CO₂. C'est bien beau, mais la production d'hydrogène par des procédés comme l'électrolyse est également très énergivore. Rendre la production d'hydrogène plus écologique est une autre étape cruciale pour réduire l'impact de ces industries sur l'environnement.

C'est ce que l' Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO) en Australie espère accomplir avec sa dernière avancée : le réacteur solaire à faisceau descendant. Bien que le concept semble avoir été développé il y a des années , c'est la première fois qu'il est démontré en Australie.

Voici son fonctionnement. Le réacteur à faisceau descendant utilise un vaste réseau de miroirs suiveurs solaires pour réfléchir une grande quantité de lumière solaire au sommet d'une tour centrale. Cette tour redirige ensuite la lumière solaire concentrée vers le bas pour chauffer un réacteur solaire contenant des particules d'un oxyde minéral appelé cérine – ou plutôt, une version dopée de celui-ci.

La modification de l'oxyde améliore sa capacité à absorber et à libérer de l'oxygène, et lui permet de le faire à une température plus basse qu'elle ne le ferait autrement. Le réacteur est conçu pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène. Le catalyseur à base de cérine dopée libère une certaine quantité d'oxygène. Exposé à la vapeur, l'oxyde absorbe l'oxygène de l'eau et laisse l'hydrogène à disposition.

Un champ d'héliostats (miroirs de suivi du soleil) réfléchit la lumière du soleil sur une tour centrale, alimentant ainsi le premier réacteur solaire à faisceau descendant d'Australie. CSIRO

Le processus thermochimique solaire de l'équipe du CSIRO a montré que ce système pouvait atteindre une efficacité de conversion de l'énergie solaire en hydrogène supérieure à 20 %, ce qui constitue une amélioration significative par rapport aux processus existants, qui atteignent environ 15 %.

De plus, le catalyseur à base de cérine dopé peut être réutilisé plusieurs fois. Tout cela constitue une voie prometteuse pour la décarbonation des industries critiques à forte intensité énergétique.

Il reste encore du travail à faire. L'équipe estime avoir compris comment améliorer encore le procédé avant de le déployer à grande échelle. « Nous n'avons pas encore atteint l'échelle industrielle, mais nous avons démontré une forte réactivité dans des conditions relativement modérées, et avec des améliorations supplémentaires, le procédé pourrait égaler l'électrolyse en termes de performances et de coût », a souligné le Dr Jin-Soo Kim du CSIRO.

https://www.csiro.au/en/news/All/Articles/2025/June/Beam-Down-Reactor