De l’hydrogène blanc découvert dans une roche du Bouclier canadien révèle une possible nouvelle source d’énergie

L’émergence de l’hydrogène blanc au cœur des roches millénaires

Au sein du Bouclier canadien, du gaz hydrogène s’accumule régulièrement et de manière naturelle parmi certaines des roches les plus anciennes de la Terre, vieilles d’un milliard d’années. Pour la toute première fois, des géochimistes de l’Université de Toronto et de l’Université d’Ottawa ont mesuré sa présence, cartographié sa concentration et suivi son accumulation à long terme. Ces travaux apportent un nouvel éclairage sur cette source d’hydrogène naturel, communément appelé hydrogène blanc.

Les résultats de ces observations permettent désormais d’évaluer la viabilité économique de cette source d’énergie émergente. Ils pointent vers une nouvelle approche de l’exploration de l’hydrogène, une méthode susceptible d’accélérer les réductions de gaz à effet de serre et d’étendre le rôle de l’hydrogène dans la transition vers les énergies propres.

Une étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences rapporte les mesures de cet hydrogène, directement observé en train de s’échapper des vastes roches du Bouclier canadien. L’étude, intitulée Decadal record of continental H2 reservoirs reveals potential for subsurface microbial life and natural H2 exploration, est parue en 2026 (DOI: 10.1073/pnas.2603895123).

Les données révélatrices d’une mine de Timmins en Ontario

En s’appuyant sur les données d’une mine en exploitation située près de Timmins, en Ontario, les chercheurs démontrent que les trous de forage du site libèrent en moyenne 0,008 tonne métrique d’hydrogène par an. Cela correspond à environ 8 kilogrammes, soit le poids d’une batterie de voiture de taille moyenne, une émission qui peut se poursuivre pendant 10 ans ou plus.

En extrapolant ces résultats aux près de 15 000 trous de forage du site, on obtient un rejet total de plus de 140 tonnes métriques d’hydrogène par an. De telles décharges pourraient fournir 4,7 millions de kilowatts d’énergie par an à partir d’un seul emplacement, une quantité suffisante pour subvenir aux besoins énergétiques annuels de plus de 400 foyers.

« Les données de cette étude suggèrent qu’il existe des opportunités inexploitées cruciales pour accéder à une source nationale d’énergie rentable produite à partir des roches sous nos pieds, » déclare la professeure d’université Barbara Sherwood Lollar, du département des sciences de la Terre de la faculté des arts et des sciences de l’Université de Toronto, et auteure principale de l’étude. « Qui plus est, cela fournit une ressource ‘fabriquée au Canada’ qui pourrait être en mesure de soutenir les pôles industriels locaux et régionaux et de réduire leur dépendance à l’égard de l’importation de carburants à base d’hydrocarbures. »

Le marché actuel de l’hydrogène face au défi climatique

L’économie mondiale de l’hydrogène existante représente aujourd’hui une industrie de 135 milliards de dollars. Les principales utilisations se trouvent dans la production de méthanol et d’acier, bien que l’utilisation individuelle la plus importante de l’hydrogène reste la production d’engrais. Ce facteur en fait un composant fondamental de l’agriculture, intrinsèquement lié à la sécurité alimentaire mondiale.

Actuellement, l’hydrogène utilisé à ces fins est produit par des processus industriels à forte intensité énergétique. Ces méthodes convertissent généralement les hydrocarbures présents dans les combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz naturel et le charbon, tout en libérant du monoxyde de carbone et du CO2 lors du processus.

Même l’hydrogène généré à partir de sources d’énergie renouvelables, souvent décrit comme de l’hydrogène vert, présente des limites. Il reste très gourmand en énergie, coûteux à produire, et nécessite un transport ainsi qu’un stockage sur de longues distances.

Un changement de paradigme vers les mécanismes géologiques

Jusqu’à présent, l’hydrogène blanc en tant que source d’énergie et de fabrication est largement passé inaperçu. Il était étudié presque exclusivement par des microbiologistes cherchant à comprendre la biosphère souterraine ou dans le but d’informer l’astrobiologie et l’exploration spatiale.

La contribution potentielle de l’hydrogène naturel de la croûte terrestre à l’économie mondiale actuelle était restée largement spéculative. Elle se basait sur des modèles et des quantités théoriquement disponibles, plutôt que sur des données mesurées. L’étude dirigée par l’Université de Toronto est la première à documenter de grands volumes d’hydrogène et, point fondamental, des rejets qui se maintiennent sur plusieurs années.

« L’hydrogène naturel est produit au fil du temps par des réactions chimiques souterraines entre les roches et les eaux souterraines dans ces roches, » explique Barbara Sherwood Lollar. « Le Canada est béni que de vastes étendues de ses territoires, en particulier sur le Bouclier canadien, contiennent les roches et les minéraux appropriés pour créer cet hydrogène naturel. »

Des synergies prometteuses avec l’industrie minière

Les chercheurs indiquent que le Canada a le potentiel de fournir une alternative à l’hydrogène produit industriellement. L’exploitation de l’hydrogène naturel permettrait d’offrir des sources de la ressource moins chères et plus propres, sans avoir besoin d’hydrocarbures. Ce développement innovant peut ensuite être étendu à l’échelle mondiale, vers d’autres nations où les roches productrices d’hydrogène existent également de manière courante. Ces ressources se trouvent en plus grands volumes dans les mêmes contextes géologiques qui ont historiquement été au centre de l’industrie minière du Canada, incluant le nord de l’Ontario et le Québec, ainsi que le Nunavut et les Territoires du Nord-Ouest.

« Le lien commun est la roche, » affirme Oliver Warr, co-auteur de l’étude et professeur adjoint au département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université d’Ottawa. « L’hydrogène naturel est produit dans les mêmes roches où se trouvent les gisements de nickel, de cuivre et de diamants du Canada, et qui sont actuellement en cours d’exploration pour des minéraux critiques tels que le lithium, l’hélium, le chrome et le cobalt. La colocalisation des ressources minières ainsi que de la production et de l’utilisation de l’hydrogène atténue le besoin de longues routes de transport vers le marché, de stockage de l’hydrogène et de développement d’infrastructures majeures pour l’hydrogène. »

Les auteurs suggèrent que cette ressource inexploitée pourrait réduire les coûts et les empreintes carbone des mines au Canada, tout en fournissant une source d’énergie propre locale pour les communautés du nord. Un tel modèle de développement pourrait non seulement compenser les émissions de carbone des industries minières, mais potentiellement contribuer à une réduction significative des coûts élevés de transport de carburant vers les communautés situées dans des lieux nordiques. « Il y a une course mondiale pour augmenter la disponibilité de l’hydrogène afin de décarboner et de réduire les coûts de l’économie existante de l’hydrogène, » observe Barbara Sherwood Lollar. « Nous avons maintenant une meilleure compréhension de la viabilité économique de cette ressource qui peut être cartographiée vers des gisements d’hydrogène à travers le monde qui sont à la fois déjà connus et encore à découvrir. »

Selon la source : phys.org