Solar Fuels
Chaque année la consommation de ressources fossiles atteint des niveaux record, menaçant le climat, la santé et la biodiversité du fait de la pollution de l’air, des eaux et des sols provoque. Des risques économiques et géopolitiques sont également induits par cette consommation. Pour transitionner vers une ère post-fossile, il est essentiel de réduire notre consommation énergétique, d'adopter des énergies renouvelables pour électrifier nos usages et sortir de la pétrochimie. Cependant, faute d'alternatives viables, certaines industries dépendent encore largement des ressources fossiles.
Ce projet, soutenu par le programme Agora du Fonds national suisse de la recherche scientifique explore les carburants et matériaux solaires, une alternative prometteuse aux ressources fossiles. Il met en lumière les innovations du laboratoire LRESE de l'EPFL, où ces carburants et matériaux sont synthétisés directement à partir de la lumière du soleil (I). En parallèle, le programme de design industriel de la ZHdK présente des scénarios et des objets prospectifs de transport et de stockage, imaginant comment le design peut façonner notre engagement avec les technologies énergétiques émergentes (II).
Sommaire
Ⅰ
Vers la transition des carburants et des matériaux solaires
Pourquoi utilisons nous
Demande globale en 2023
8687 Mt, soit 2.5% de croissance annuelle
Formation
Plusieurs centaines de millions d’années
Le charbon se forme à partir de la décomposition de matière végétale terrestre, comme les arbres et les plantes, dans des environnements de marécageux. La matière végétale est transformée en tourbe, puis en lignite, en charbon bitumineux et enfin en anthracite sous l’effet de la pression et de la chaleur.
Tourbe
Env. 60% de carbone
Lignite
Env. 70% de carbone
Charbon bitumeux
Env. 80% de carbone
Anthracite
Env. 90% de carbone
Consommation mondiale de charbon
Source: Energy Institute - Statistical Review of World Energy (2024); Smil (2017) - with major processing by Our World in Data
Charbon
Énergie
Matériaux
Antiquité
Tant dans la Rome antique qu'en Chine (à partir du IVe siècle) le charbon est utilisé pour le chauffage.
Tant dans la Rome antique qu'en Chine (à partir du IVe siècle) le charbon est utilisé pour le chauffage.
Antiquité
Les romains utilisent le charbon fossile dans certains processus de transformation et notamment pour produire de la chaux.
Les romains utilisent le charbon fossile dans certains processus de transformation et notamment pour produire de la chaux.
Moyen-âge
Le charbon fossile est exploité localement pour des usages artisanaux, notamment en métallurgie, il remplace alors le charbon de bois.
Le charbon fossile est exploité localement pour des usages artisanaux, notamment en métallurgie, il remplace alors le charbon de bois.
1712
Thomas Newcomen
Première machine à vapeur à piston pour pomper l’eau des mines de charbon.
Thomas Newcomen
Première machine à vapeur à piston pour pomper l’eau des mines de charbon.
1769
James Watt
Amélioration majeure des machines à vapeur. Plus puissantes et économiques, elles sont utilisées dans l'industrie textile et la métallurgie.
James Watt
Amélioration majeure des machines à vapeur. Plus puissantes et économiques, elles sont utilisées dans l'industrie textile et la métallurgie.
1800 (circa)
Coke
Produit à partir de charbon bitumineux dans des fours sans oxygène, il facilite la production de fer et d'acier, essentiels pour les machines et les infrastructures.
Coke
Produit à partir de charbon bitumineux dans des fours sans oxygène, il facilite la production de fer et d'acier, essentiels pour les machines et les infrastructures.
1802
William Symington
Charlotte Dundas, premier bateau à vapeur utilisant du carburant fossile.
William Symington
Charlotte Dundas, premier bateau à vapeur utilisant du carburant fossile.
1804
Richard Trevithick
Penydarren, première locomotive à vapeur fonctionnelle, transporte du fer sur une voie ferrée au pays de Galles.
Richard Trevithick
Penydarren, première locomotive à vapeur fonctionnelle, transporte du fer sur une voie ferrée au pays de Galles.
1882
Thomas Edison
La Pearl Street Station, première station éléctrique, aliment l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments autour de Wall Street.
Thomas Edison
La Pearl Street Station, première station éléctrique, aliment l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments autour de Wall Street.
Énergie
Charbon pour l'habitat et le tertiaire
Centrale électrique à charbon
Combustible pour industries lourdes (ciment, sidérurgie, etc.)
Matériaux
Acier
Gaz
Énergie
Matériaux
Antiquité
Les habitants de l'actuelle Chine utilisent le gaz naturel, appelé «feu de puits», pour produire du sel par évaporation de l'eu de mer, transporté via des conduites en bambou.
Les habitants de l'actuelle Chine utilisent le gaz naturel, appelé «feu de puits», pour produire du sel par évaporation de l'eu de mer, transporté via des conduites en bambou.
1800 (circa)
Philippe Lebon & William Murdoch
Obtention d'un gaz par pyrolyse de la houille (charbon): il devient un moyen d'éclairage industirel, public, puis privé.
Philippe Lebon & William Murdoch
Obtention d'un gaz par pyrolyse de la houille (charbon): il devient un moyen d'éclairage industirel, public, puis privé.
1821
William Hart
Premier forage réussi d'un puits de gaz naturel aux États-Unis, utilisé pour éclairer la ville et quelques bureaux à New-York.
William Hart
Premier forage réussi d'un puits de gaz naturel aux États-Unis, utilisé pour éclairer la ville et quelques bureaux à New-York.
1960 (circa)
Le gaz naturel supplante le gaz dérivé du charbon grâce à son pouvoir calorifique deux fois supérieur et à sa combustion qui génère moins de particules, de goudron et de composés soufrés.
Le gaz naturel supplante le gaz dérivé du charbon grâce à son pouvoir calorifique deux fois supérieur et à sa combustion qui génère moins de particules, de goudron et de composés soufrés.
1964
Première commercialisation du gaz naturel sous forme liquéfiée, ce qui va ccélérer la croissance de sa consommation. Il était jusqu'alors très difficile à transporter.
Première commercialisation du gaz naturel sous forme liquéfiée, ce qui va ccélérer la croissance de sa consommation. Il était jusqu'alors très difficile à transporter.
Énergie
Gaz pour l'habitat et le tertiaire
Centrale électrique à gaz
Combustible pour industrie (verre, céramique)
Fuel pour l'habitat et le tertiaire
Production électrique centrale thermique fuel
Carburant (essence, diesel, kérosène, etc.)
Matériaux
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Produits chimiques de spécialité et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Pétrole
Énergie
Matériaux
Antiquité
Exploité par affleurements naturels ou lors de forages, les Mésopotamiens l'utilisent comme combustible pour l'éclairage. En Chine et au Japon, «l'eau qui brûle» sert pour l'éclairage et le chauffage.
Exploité par affleurements naturels ou lors de forages, les Mésopotamiens l'utilisent comme combustible pour l'éclairage. En Chine et au Japon, «l'eau qui brûle» sert pour l'éclairage et le chauffage.
Antiquité
Les Mésopotamiens et les Amérindiens utilisent le bitume pour le calfatage et pour ses vertus médicinales. Les Égyptions l'emploient pour la momification et la construction.
Les Mésopotamiens et les Amérindiens utilisent le bitume pour le calfatage et pour ses vertus médicinales. Les Égyptions l'emploient pour la momification et la construction.
900 (circa)
Rhazès décrit la distillation pour produire du pétrole lampant, utilisé par les Byzantins et les Vénitiens, notamment dans le «feu grégeois» pour incendier les navires ennemis.
Rhazès décrit la distillation pour produire du pétrole lampant, utilisé par les Byzantins et les Vénitiens, notamment dans le «feu grégeois» pour incendier les navires ennemis.
1855
George Bissell & Jonathan Eveleth
Le pétrole de Pennsylvanie, distillé pour produire du pétrole lampant, remplace progressivement l'huile de baleine pour l'éclairage.
George Bissell & Jonathan Eveleth
Le pétrole de Pennsylvanie, distillé pour produire du pétrole lampant, remplace progressivement l'huile de baleine pour l'éclairage.
1855
Benjamin Silliman
Distillation du pétrole en diverses substances, notamment des goudrons, des lubrifiants, du naphta, des solvants et de l'essence, initialement utilisée comme détachant.
Benjamin Silliman
Distillation du pétrole en diverses substances, notamment des goudrons, des lubrifiants, du naphta, des solvants et de l'essence, initialement utilisée comme détachant.
1859
Edwin Drake
Production des premiers barils de pétrole états-uniens à Titusville, en Pennsylvanie.
Edwin Drake
Production des premiers barils de pétrole états-uniens à Titusville, en Pennsylvanie.
1907
Leo Baekeland
La Bakélite, premier plastique dérivé de combustibles fossiles, est fabriquée à partir de phénol combiné avec du formaldéhyde (synthétisé à partir du méthanol, provenant du gaz naturel ou du charbon).
Leo Baekeland
La Bakélite, premier plastique dérivé de combustibles fossiles, est fabriquée à partir de phénol combiné avec du formaldéhyde (synthétisé à partir du méthanol, provenant du gaz naturel ou du charbon).
1886
Karl Benz
La première automobile moderne: un tricycle équipé d'un moteur à combustion interne à essence, capable d'atteindre 16 km/h.
Karl Benz
La première automobile moderne: un tricycle équipé d'un moteur à combustion interne à essence, capable d'atteindre 16 km/h.
1905
Henry Ford
Production en masse de la Ford T, créant un grand marché pour les carburants liquides via celui de l'automobile. Le pétrole devient essentiel au XXe siècle.
Henry Ford
Production en masse de la Ford T, créant un grand marché pour les carburants liquides via celui de l'automobile. Le pétrole devient essentiel au XXe siècle.
1925
Fischer-Tropsch
Découverte du SynFuel, un carburant liquide obtenu à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Très utilisé par l'Allemagne nazie qui, isolée, le produira à partir de charbon.
Fischer-Tropsch
Découverte du SynFuel, un carburant liquide obtenu à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Très utilisé par l'Allemagne nazie qui, isolée, le produira à partir de charbon.
1925 (circa)
Le vapocraquage produit, à partir de gaz naturel ou de pétrole, les dérivés nécessaires pour la frabrication de platiques et de produits de spécialités. Les résidus entre dans la composition de l'asphalte.
Le vapocraquage produit, à partir de gaz naturel ou de pétrole, les dérivés nécessaires pour la frabrication de platiques et de produits de spécialités. Les résidus entre dans la composition de l'asphalte.
Énergie
Fuel pour l'habitat et le tertiaire
Production électrique centrale thermique fuel
Carburant (essence, diesel, kérosène, etc.)
Matériaux
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Produits chimiques de spécialité et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Demande globale en 2023
4010.2 milliards de mètres cubes, 0.02% de croissance annuelle
Formation
Plusieurs dizaines ou centaines de millions d’années
Le gaz naturel se forme principalement par la décomposition de matière organique sous l’effet de la chaleur et de la pression (thermogénèse) ou par l’action de micro- organismes (biogénèse). Une fois formé, le gaz naturel peut migrer à travers les couches de roche poreuse jusqu’à ce qu’il soit piégé sous des formations imperméables
CH4
Méthane
70% à 90% du gaz naturel.
C2H6
Éthane
10% du gaz naturel
C3H8
Propane
Faibles quantités du gaz naturel
C4H10
Butane
Faibles quantités du gaz naturel
Consommation mondiale de gaz
Source: Energy Institute - Statistical Review of World Energy (2024); Smil (2017) - with major processing by Our World in Data
Charbon
Énergie
Matériaux
Antiquité
Tant dans la Rome antique qu'en Chine (à partir du IVe siècle) le charbon est utilisé pour le chauffage.
Tant dans la Rome antique qu'en Chine (à partir du IVe siècle) le charbon est utilisé pour le chauffage.
Antiquité
Les romains utilisent le charbon fossile dans certains processus de transformation et notamment pour produire de la chaux.
Les romains utilisent le charbon fossile dans certains processus de transformation et notamment pour produire de la chaux.
Moyen-âge
Le charbon fossile est exploité localement pour des usages artisanaux, notamment en métallurgie, il remplace alors le charbon de bois.
Le charbon fossile est exploité localement pour des usages artisanaux, notamment en métallurgie, il remplace alors le charbon de bois.
1712
Thomas Newcomen
Première machine à vapeur à piston pour pomper l’eau des mines de charbon.
Thomas Newcomen
Première machine à vapeur à piston pour pomper l’eau des mines de charbon.
1769
James Watt
Amélioration majeure des machines à vapeur. Plus puissantes et économiques, elles sont utilisées dans l'industrie textile et la métallurgie.
James Watt
Amélioration majeure des machines à vapeur. Plus puissantes et économiques, elles sont utilisées dans l'industrie textile et la métallurgie.
1800 (circa)
Coke
Produit à partir de charbon bitumineux dans des fours sans oxygène, il facilite la production de fer et d'acier, essentiels pour les machines et les infrastructures.
Coke
Produit à partir de charbon bitumineux dans des fours sans oxygène, il facilite la production de fer et d'acier, essentiels pour les machines et les infrastructures.
1802
William Symington
Charlotte Dundas, premier bateau à vapeur utilisant du carburant fossile.
William Symington
Charlotte Dundas, premier bateau à vapeur utilisant du carburant fossile.
1804
Richard Trevithick
Penydarren, première locomotive à vapeur fonctionnelle, transporte du fer sur une voie ferrée au pays de Galles.
Richard Trevithick
Penydarren, première locomotive à vapeur fonctionnelle, transporte du fer sur une voie ferrée au pays de Galles.
1882
Thomas Edison
La Pearl Street Station, première station éléctrique, aliment l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments autour de Wall Street.
Thomas Edison
La Pearl Street Station, première station éléctrique, aliment l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments autour de Wall Street.
Énergie
Charbon pour l'habitat et le tertiaire
Centrale électrique à charbon
Combustible pour industries lourdes (ciment, sidérurgie, etc.)
Matériaux
Acier
Gaz
Énergie
Matériaux
Antiquité
Les habitants de l'actuelle Chine utilisent le gaz naturel, appelé «feu de puits», pour produire du sel par évaporation de l'eu de mer, transporté via des conduites en bambou.
Les habitants de l'actuelle Chine utilisent le gaz naturel, appelé «feu de puits», pour produire du sel par évaporation de l'eu de mer, transporté via des conduites en bambou.
1800 (circa)
Philippe Lebon & William Murdoch
Obtention d'un gaz par pyrolyse de la houille (charbon): il devient un moyen d'éclairage industirel, public, puis privé.
Philippe Lebon & William Murdoch
Obtention d'un gaz par pyrolyse de la houille (charbon): il devient un moyen d'éclairage industirel, public, puis privé.
1821
William Hart
Premier forage réussi d'un puits de gaz naturel aux États-Unis, utilisé pour éclairer la ville et quelques bureaux à New-York.
William Hart
Premier forage réussi d'un puits de gaz naturel aux États-Unis, utilisé pour éclairer la ville et quelques bureaux à New-York.
1960 (circa)
Le gaz naturel supplante le gaz dérivé du charbon grâce à son pouvoir calorifique deux fois supérieur et à sa combustion qui génère moins de particules, de goudron et de composés soufrés.
Le gaz naturel supplante le gaz dérivé du charbon grâce à son pouvoir calorifique deux fois supérieur et à sa combustion qui génère moins de particules, de goudron et de composés soufrés.
1964
Première commercialisation du gaz naturel sous forme liquéfiée, ce qui va ccélérer la croissance de sa consommation. Il était jusqu'alors très difficile à transporter.
Première commercialisation du gaz naturel sous forme liquéfiée, ce qui va ccélérer la croissance de sa consommation. Il était jusqu'alors très difficile à transporter.
Énergie
Gaz pour l'habitat et le tertiaire
Centrale électrique à gaz
Combustible pour industrie (verre, céramique)
Fuel pour l'habitat et le tertiaire
Production électrique centrale thermique fuel
Carburant (essence, diesel, kérosène, etc.)
Matériaux
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Produits chimiques de spécialité et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Pétrole
Énergie
Matériaux
Antiquité
Exploité par affleurements naturels ou lors de forages, les Mésopotamiens l'utilisent comme combustible pour l'éclairage. En Chine et au Japon, «l'eau qui brûle» sert pour l'éclairage et le chauffage.
Exploité par affleurements naturels ou lors de forages, les Mésopotamiens l'utilisent comme combustible pour l'éclairage. En Chine et au Japon, «l'eau qui brûle» sert pour l'éclairage et le chauffage.
Antiquité
Les Mésopotamiens et les Amérindiens utilisent le bitume pour le calfatage et pour ses vertus médicinales. Les Égyptions l'emploient pour la momification et la construction.
Les Mésopotamiens et les Amérindiens utilisent le bitume pour le calfatage et pour ses vertus médicinales. Les Égyptions l'emploient pour la momification et la construction.
900 (circa)
Rhazès décrit la distillation pour produire du pétrole lampant, utilisé par les Byzantins et les Vénitiens, notamment dans le «feu grégeois» pour incendier les navires ennemis.
Rhazès décrit la distillation pour produire du pétrole lampant, utilisé par les Byzantins et les Vénitiens, notamment dans le «feu grégeois» pour incendier les navires ennemis.
1855
George Bissell & Jonathan Eveleth
Le pétrole de Pennsylvanie, distillé pour produire du pétrole lampant, remplace progressivement l'huile de baleine pour l'éclairage.
George Bissell & Jonathan Eveleth
Le pétrole de Pennsylvanie, distillé pour produire du pétrole lampant, remplace progressivement l'huile de baleine pour l'éclairage.
1855
Benjamin Silliman
Distillation du pétrole en diverses substances, notamment des goudrons, des lubrifiants, du naphta, des solvants et de l'essence, initialement utilisée comme détachant.
Benjamin Silliman
Distillation du pétrole en diverses substances, notamment des goudrons, des lubrifiants, du naphta, des solvants et de l'essence, initialement utilisée comme détachant.
1859
Edwin Drake
Production des premiers barils de pétrole états-uniens à Titusville, en Pennsylvanie.
Edwin Drake
Production des premiers barils de pétrole états-uniens à Titusville, en Pennsylvanie.
1907
Leo Baekeland
La Bakélite, premier plastique dérivé de combustibles fossiles, est fabriquée à partir de phénol combiné avec du formaldéhyde (synthétisé à partir du méthanol, provenant du gaz naturel ou du charbon).
Leo Baekeland
La Bakélite, premier plastique dérivé de combustibles fossiles, est fabriquée à partir de phénol combiné avec du formaldéhyde (synthétisé à partir du méthanol, provenant du gaz naturel ou du charbon).
1886
Karl Benz
La première automobile moderne: un tricycle équipé d'un moteur à combustion interne à essence, capable d'atteindre 16 km/h.
Karl Benz
La première automobile moderne: un tricycle équipé d'un moteur à combustion interne à essence, capable d'atteindre 16 km/h.
1905
Henry Ford
Production en masse de la Ford T, créant un grand marché pour les carburants liquides via celui de l'automobile. Le pétrole devient essentiel au XXe siècle.
Henry Ford
Production en masse de la Ford T, créant un grand marché pour les carburants liquides via celui de l'automobile. Le pétrole devient essentiel au XXe siècle.
1925
Fischer-Tropsch
Découverte du SynFuel, un carburant liquide obtenu à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Très utilisé par l'Allemagne nazie qui, isolée, le produira à partir de charbon.
Fischer-Tropsch
Découverte du SynFuel, un carburant liquide obtenu à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Très utilisé par l'Allemagne nazie qui, isolée, le produira à partir de charbon.
1925 (circa)
Le vapocraquage produit, à partir de gaz naturel ou de pétrole, les dérivés nécessaires pour la frabrication de platiques et de produits de spécialités. Les résidus entre dans la composition de l'asphalte.
Le vapocraquage produit, à partir de gaz naturel ou de pétrole, les dérivés nécessaires pour la frabrication de platiques et de produits de spécialités. Les résidus entre dans la composition de l'asphalte.
Énergie
Fuel pour l'habitat et le tertiaire
Production électrique centrale thermique fuel
Carburant (essence, diesel, kérosène, etc.)
Matériaux
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Produits chimiques de spécialité et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Demande globale en 2023
102.21 millions de barils par jour, 2.65% de croissance annuelle
Formation
Plusieurs dizaines ou centaines de millions d’années
Le pégrole se forme à partir de la décomposition de matière organique marine, principalement des planctons et des algues, dans des environnements dépourvus d'oxygène.
CnH2n+2
Alcanes (paraffines)
CnH2n
Cycloalcanes (naphtènes)
Aromatique, entre autre:
C6H6
Benzène
C6H5CH3
Toluène
(CH3)2C6H3
Xylènes
Benzène
C6H5CH3
Toluène
(CH3)2C6H3
Xylènes
Consommation mondiale de pétrole
Source: Energy Institute - Statistical Review of World Energy (2024); Smil (2017) - with major processing by Our World in Data
Charbon
Énergie
Matériaux
Antiquité
Tant dans la Rome antique qu'en Chine (à partir du IVe siècle) le charbon est utilisé pour le chauffage.
Tant dans la Rome antique qu'en Chine (à partir du IVe siècle) le charbon est utilisé pour le chauffage.
Antiquité
Les romains utilisent le charbon fossile dans certains processus de transformation et notamment pour produire de la chaux.
Les romains utilisent le charbon fossile dans certains processus de transformation et notamment pour produire de la chaux.
Moyen-âge
Le charbon fossile est exploité localement pour des usages artisanaux, notamment en métallurgie, il remplace alors le charbon de bois.
Le charbon fossile est exploité localement pour des usages artisanaux, notamment en métallurgie, il remplace alors le charbon de bois.
1712
Thomas Newcomen
Première machine à vapeur à piston pour pomper l’eau des mines de charbon.
Thomas Newcomen
Première machine à vapeur à piston pour pomper l’eau des mines de charbon.
1769
James Watt
Amélioration majeure des machines à vapeur. Plus puissantes et économiques, elles sont utilisées dans l'industrie textile et la métallurgie.
James Watt
Amélioration majeure des machines à vapeur. Plus puissantes et économiques, elles sont utilisées dans l'industrie textile et la métallurgie.
1800 (circa)
Coke
Produit à partir de charbon bitumineux dans des fours sans oxygène, il facilite la production de fer et d'acier, essentiels pour les machines et les infrastructures.
Coke
Produit à partir de charbon bitumineux dans des fours sans oxygène, il facilite la production de fer et d'acier, essentiels pour les machines et les infrastructures.
1802
William Symington
Charlotte Dundas, premier bateau à vapeur utilisant du carburant fossile.
William Symington
Charlotte Dundas, premier bateau à vapeur utilisant du carburant fossile.
1804
Richard Trevithick
Penydarren, première locomotive à vapeur fonctionnelle, transporte du fer sur une voie ferrée au pays de Galles.
Richard Trevithick
Penydarren, première locomotive à vapeur fonctionnelle, transporte du fer sur une voie ferrée au pays de Galles.
1882
Thomas Edison
La Pearl Street Station, première station éléctrique, aliment l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments autour de Wall Street.
Thomas Edison
La Pearl Street Station, première station éléctrique, aliment l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments autour de Wall Street.
Énergie
Charbon pour l'habitat et le tertiaire
Centrale électrique à charbon
Combustible pour industries lourdes (ciment, sidérurgie, etc.)
Matériaux
Acier
Gaz
Énergie
Matériaux
Antiquité
Les habitants de l'actuelle Chine utilisent le gaz naturel, appelé «feu de puits», pour produire du sel par évaporation de l'eu de mer, transporté via des conduites en bambou.
Les habitants de l'actuelle Chine utilisent le gaz naturel, appelé «feu de puits», pour produire du sel par évaporation de l'eu de mer, transporté via des conduites en bambou.
1800 (circa)
Philippe Lebon & William Murdoch
Obtention d'un gaz par pyrolyse de la houille (charbon): il devient un moyen d'éclairage industirel, public, puis privé.
Philippe Lebon & William Murdoch
Obtention d'un gaz par pyrolyse de la houille (charbon): il devient un moyen d'éclairage industirel, public, puis privé.
1821
William Hart
Premier forage réussi d'un puits de gaz naturel aux États-Unis, utilisé pour éclairer la ville et quelques bureaux à New-York.
William Hart
Premier forage réussi d'un puits de gaz naturel aux États-Unis, utilisé pour éclairer la ville et quelques bureaux à New-York.
1960 (circa)
Le gaz naturel supplante le gaz dérivé du charbon grâce à son pouvoir calorifique deux fois supérieur et à sa combustion qui génère moins de particules, de goudron et de composés soufrés.
Le gaz naturel supplante le gaz dérivé du charbon grâce à son pouvoir calorifique deux fois supérieur et à sa combustion qui génère moins de particules, de goudron et de composés soufrés.
1964
Première commercialisation du gaz naturel sous forme liquéfiée, ce qui va ccélérer la croissance de sa consommation. Il était jusqu'alors très difficile à transporter.
Première commercialisation du gaz naturel sous forme liquéfiée, ce qui va ccélérer la croissance de sa consommation. Il était jusqu'alors très difficile à transporter.
Énergie
Gaz pour l'habitat et le tertiaire
Centrale électrique à gaz
Combustible pour industrie (verre, céramique)
Fuel pour l'habitat et le tertiaire
Production électrique centrale thermique fuel
Carburant (essence, diesel, kérosène, etc.)
Matériaux
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Produits chimiques de spécialité et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Pétrole
Énergie
Matériaux
Antiquité
Exploité par affleurements naturels ou lors de forages, les Mésopotamiens l'utilisent comme combustible pour l'éclairage. En Chine et au Japon, «l'eau qui brûle» sert pour l'éclairage et le chauffage.
Exploité par affleurements naturels ou lors de forages, les Mésopotamiens l'utilisent comme combustible pour l'éclairage. En Chine et au Japon, «l'eau qui brûle» sert pour l'éclairage et le chauffage.
Antiquité
Les Mésopotamiens et les Amérindiens utilisent le bitume pour le calfatage et pour ses vertus médicinales. Les Égyptions l'emploient pour la momification et la construction.
Les Mésopotamiens et les Amérindiens utilisent le bitume pour le calfatage et pour ses vertus médicinales. Les Égyptions l'emploient pour la momification et la construction.
900 (circa)
Rhazès décrit la distillation pour produire du pétrole lampant, utilisé par les Byzantins et les Vénitiens, notamment dans le «feu grégeois» pour incendier les navires ennemis.
Rhazès décrit la distillation pour produire du pétrole lampant, utilisé par les Byzantins et les Vénitiens, notamment dans le «feu grégeois» pour incendier les navires ennemis.
1855
George Bissell & Jonathan Eveleth
Le pétrole de Pennsylvanie, distillé pour produire du pétrole lampant, remplace progressivement l'huile de baleine pour l'éclairage.
George Bissell & Jonathan Eveleth
Le pétrole de Pennsylvanie, distillé pour produire du pétrole lampant, remplace progressivement l'huile de baleine pour l'éclairage.
1855
Benjamin Silliman
Distillation du pétrole en diverses substances, notamment des goudrons, des lubrifiants, du naphta, des solvants et de l'essence, initialement utilisée comme détachant.
Benjamin Silliman
Distillation du pétrole en diverses substances, notamment des goudrons, des lubrifiants, du naphta, des solvants et de l'essence, initialement utilisée comme détachant.
1859
Edwin Drake
Production des premiers barils de pétrole états-uniens à Titusville, en Pennsylvanie.
Edwin Drake
Production des premiers barils de pétrole états-uniens à Titusville, en Pennsylvanie.
1907
Leo Baekeland
La Bakélite, premier plastique dérivé de combustibles fossiles, est fabriquée à partir de phénol combiné avec du formaldéhyde (synthétisé à partir du méthanol, provenant du gaz naturel ou du charbon).
Leo Baekeland
La Bakélite, premier plastique dérivé de combustibles fossiles, est fabriquée à partir de phénol combiné avec du formaldéhyde (synthétisé à partir du méthanol, provenant du gaz naturel ou du charbon).
1886
Karl Benz
La première automobile moderne: un tricycle équipé d'un moteur à combustion interne à essence, capable d'atteindre 16 km/h.
Karl Benz
La première automobile moderne: un tricycle équipé d'un moteur à combustion interne à essence, capable d'atteindre 16 km/h.
1905
Henry Ford
Production en masse de la Ford T, créant un grand marché pour les carburants liquides via celui de l'automobile. Le pétrole devient essentiel au XXe siècle.
Henry Ford
Production en masse de la Ford T, créant un grand marché pour les carburants liquides via celui de l'automobile. Le pétrole devient essentiel au XXe siècle.
1925
Fischer-Tropsch
Découverte du SynFuel, un carburant liquide obtenu à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Très utilisé par l'Allemagne nazie qui, isolée, le produira à partir de charbon.
Fischer-Tropsch
Découverte du SynFuel, un carburant liquide obtenu à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Très utilisé par l'Allemagne nazie qui, isolée, le produira à partir de charbon.
1925 (circa)
Le vapocraquage produit, à partir de gaz naturel ou de pétrole, les dérivés nécessaires pour la frabrication de platiques et de produits de spécialités. Les résidus entre dans la composition de l'asphalte.
Le vapocraquage produit, à partir de gaz naturel ou de pétrole, les dérivés nécessaires pour la frabrication de platiques et de produits de spécialités. Les résidus entre dans la composition de l'asphalte.
Énergie
Fuel pour l'habitat et le tertiaire
Production électrique centrale thermique fuel
Carburant (essence, diesel, kérosène, etc.)
Matériaux
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Produits chimiques de spécialité et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
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Comment faire?
La transition post-fossile exige de réduire notre consommation énergétique et d’électrifier nos usages grâce aux renouvelables. Pourtant, des secteurs comme l’aviation, la sidérurgie ou la cimenterie dépendent encore de carburants à haute densité énergétique, faute d’alternatives réellement écologiques. De même, la pétrochimie et l’agrochimie utilisent toujours des ressources fossiles comme matières premières. Face à ces défis, les carburants et matériaux solaires émergent comme une solution prometteuse, surtout là où l’électrification reste difficile.
Industrie
Lourde
Chaleur renouvelable
Captage et stockage du carbone
Electricité renouvelable
Électrification difficile (chaleur à haute température)
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Industrie
Petite
Chaleur renouvelable
Captage et stockage de carbone
Éléctricité renouvelable
Industrie
Lourde
Chaleur renouvelable
Captage et stockage du carbone
Electricité renouvelable
Électrification difficile (chaleur à haute température)
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Industrie
Petite
Chaleur renouvelable
Captage et stockage de carbone
Éléctricité renouvelable
Transport
Trains
Électricité renouvelable avec infrastructure carbonnée
Industrie
Petite
Chaleur renouvelable
Captage et stockage de carbone
Éléctricité renouvelable
Transport
Trains
Électricité renouvelable avec infrastructure carbonnée
Transport
Voitures
Bus
Bateaux
Camions
Coutes distances
Longues distances
Véhicules électriques
Électification difficile
Electricité renouvelable avec infrastructures carbonnées
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Transport
Trains
Électricité renouvelable avec infrastructure carbonnée
Transport
Voitures
Bus
Bateaux
Camions
Coutes distances
Longues distances
Véhicules électriques
Électification difficile
Electricité renouvelable avec infrastructures carbonnées
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Transport
Avions
Engins agricoles
Électification difficile
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Transport
Voitures
Bus
Bateaux
Camions
Coutes distances
Longues distances
Véhicules électriques
Électification difficile
Electricité renouvelable avec infrastructures carbonnées
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Transport
Avions
Engins agricoles
Électification difficile
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Habitat et tertiaire
Panneaux solaires thermiques
Électricité renouvelable
Pompes à chaleur
Transport
Avions
Engins agricoles
Électification difficile
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Carburants synthétiques verts
E-carburants verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Carburants solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Habitat et tertiaire
Panneaux solaires thermiques
Électricité renouvelable
Pompes à chaleur
Acier
Alternatives expérimentales
(fours électriques, biomasse à la place du coke, hydrogène comme agent réducteur, etc.) non encore largement implémentées.
(fours électriques, biomasse à la place du coke, hydrogène comme agent réducteur, etc.) non encore largement implémentées.
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Recyclage
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Recyclage
Matériaux synthétiques verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Processus thermochimique
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Matériaux synthétiques verts
Matériaux solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Acier
Alternatives expérimentales
(fours électriques, biomasse à la place du coke, hydrogène comme agent réducteur, etc.) non encore largement implémentées.
(fours électriques, biomasse à la place du coke, hydrogène comme agent réducteur, etc.) non encore largement implémentées.
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Recyclage
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Recyclage
Matériaux synthétiques verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Processus thermochimique
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Matériaux synthétiques verts
Matériaux solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Produits chimiques spécialisés et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Matériaux synthétiques verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Processus thermochimique
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Matériaux synthétiques verts
Matériaux solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Matériaux solaires
Matériaux de construction
Matières plastiques et fibres synthétiques
Carburants dérivés de la biomasse.
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Concurrence significative avec les terres agricoles et production complexe
Recyclage
Matériaux synthétiques verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Processus thermochimique
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Matériaux synthétiques verts
Matériaux solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Carburants solaires
Produits chimiques spécialisés et pharmaceutiques
Produits agrochimiques
Matériaux synthétiques verts
Électrolyse à partir d’éléctricité verte
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
L’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L'électrolyse du CO2 est en phase de recherche.
Hydrogène vert
Processus thermochimique
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Synthèse du méthanol, Haber-Bosch, etc. Ajout de CO2 ou de N2.
Matériaux synthétiques verts
Matériaux solaires directs
Photoélectrochimie
Thermochimie
Lumière non concentrée
Lumière concentrée
Matériaux solaires
Petite histoire des réflecteurs solaires
Yang Sui
Yang sui est le nom d’un miroir concave, également appelé jin shu, parce qu’il était fabriqué en bronze. Confucius, en décrivant la vie en Chine il y a trois mille ans avant notre ère, mentionne que chaque fils attachait un miroir ardent en bronze à sa ceinture pour allumer le feu familial à la fin d’une journée ensoleillée. Le yang sui, de huit centimètres de diamètre environ, était aussi courant à l’époque que les allumettes le sont aujourd’hui.
Archimède
Selon la légende, Archimède aurait utilisé des miroirs ardents pour enflammer la flotte romaine lors du siège de Syracuse, en 213-212 avant notre ère. Les preuves historiques manquent et les principaux défenseurs de cette légende sont peu convaincants. Des expériences modernes suggèrent en revanche qu’un miroir ardent pourrait produire une étincelle puis un feu sur un navire.
Augustin Mouchot
Inventeur français pionnier dans le domaine de l’énergie solaire, il a notamment conçu un concentrateur solaire parabolique pour chauffer de l’eau et produire de la vapeur. Il a utilisé cette vapeur pour actionner une pompe, démontrant ainsi l’application mécanique de l’énergie solaire. Un de ces concentrateurs solaires est présenté à l’Exposition universelle de 1878 à Paris : il produit de la glace.
Maria Telkes
Maria Telkes, inventrice hongroise et états- unienne, pionnière de l’énergie solaire, plus tard connue sous le nom de « Reine du Soleil », a inventé un four solaire en 1959. Suffisamment sûr pour être utilisé par des enfants, le four était conçu pour les communautés rurales. Avec la même méthode, elle a également développé un séchoir pour les récoltes agricoles.
Comment fabriquer des carburants et matériaux solaires?
La thermochimie solaire et la photoélectrochimie solaire sont deux approches non biologiques permettant de convertir directement l’énergie solaire en carburants et en matériaux. La thermochimie solaire utilise la lumière solaire concentrée pour entraîner des réactions chimiques à haute température. La photoélectrochimie solaire exploite l’énergie des photons grâce à des semi-conducteurs absorbant la lumière et des interfaces électrochimiques ; elle peut fonctionner avec ou sans lumière solaire concentrée.
Thermochimie solaire
L’eau et le CO2 sont respectivement séparés par un processus thermochimique, alimenté par une chaleur à haute température (>1500 °C) produite grâce à une parabole qui concentre la lumière jusqu’à 2000 à 3000 fois l’intensité normale des rayons du soleil. Elle est capturée par un matériau absorbant (métal oxyde) qui peut atteindre 1500 °C.
L’eau et le CO2 sont respectivement séparés par un processus thermochimique, alimenté par une chaleur à haute température (>1500 °C) produite grâce à une parabole qui concentre la lumière jusqu’à 2000 à 3000 fois l’intensité normale des rayons du soleil. Elle est capturée par un matériau absorbant (métal oxyde) qui peut atteindre 1500 °C.
La lumière est concentrée jusqu’à atteindre 2000 à 3000 fois l’intensité normale des rayons du Soleil. Elle est capturée par un matériau absorbant (métal oxyde) qui peut atteindre 1500°C.
La chaleur est utilisée pour conduire un processus thermochimique de reduction et d’oxydation cyclique : L’oxygène est libéré du métal oxidé (réduction) puis repris de l’eau et du CO2 injectés tandis que l’hydrogène et le carbone sortent du cycle (oxydation).
Carburants solaires
Hydrogène
CO
Le stockage des gaz (sous pression, sous forme liquide ou adsorbés sur d’autres matériaux) est complexe et énergivore
Certains processus thermochimiques, par exemple Fischer-Tropsch ou la synthèse de méthanol, convertissent le mélange d’hydrogène et de CO (appelé gaz de synthèse) en carburants liquides.
Le CO2 capté qui sert à la production est rejeté lors de sa combustion.
Photoélectrochimie
L’eau et le dioxyde de carbone sont respectivement séparés par des électrons et des trous produits à partir de la lumière solaire dans un matériau semi-conducteur. La lumière solaire peut être concentrée ou non pour ce processus. Concentrer la lumière permet de réduire la taille du réacteur et donc son coût.
L’eau et le dioxyde de carbone sont respectivement séparés par des électrons et des trous produits à partir de la lumière solaire dans un matériau semi-conducteur. La lumière solaire peut être concentrée ou non pour ce processus. Concentrer la lumière permet de réduire la taille du réacteur et donc son coût.
Photoélectrochimie concentrée
La lumière est concentrée par un concentrateur parabolique pour atteindre 1000 fois l’intensité des rayons solaires habituels. La lumière concentrée est capturée par un matériau semi-conducteur (comme un dispositif photovoltaïque) et convertit la lumière du soleil en porteurs de charge (électrons, e–, et trous, h+). La température du réacteur est maintenue en dessous de 100°C.
La lumière est concentrée par un concentrateur parabolique pour atteindre 1000 fois l’intensité des rayons solaires habituels. La lumière concentrée est capturée par un matériau semi-conducteur (comme un dispositif photovoltaïque) et convertit la lumière du soleil en porteurs de charge (électrons, e–, et trous, h+). La température du réacteur est maintenue en dessous de 100°C.
Eau + CO2
Production d’hydrogène et de CO ou d’éthylène (ou d’autres produits à base de carbone) et d’O2 à partir d’eau et de CO2. Les électrons et les trous sont utilisés pour entraîner la réaction électrochimique, soutenue par le catalyseur.
Carburants solaires
Hydrogène, CO, ethylène, ou d’autres produits à base de carbone
comme matière première pour des produits pétrochimiques ou agrochimiques
comme matière première pour des produits pétrochimiques ou agrochimiques
Composants dérivés de la biomasse
Processus thermochimique
par exemple Haber-Bosch ou polymérisation
par exemple Haber-Bosch ou polymérisation
Combinaison de processus thermochimiques
Fibres synthétiques
Plastiques
Processus chimique
Engrais (à base de NH3)
avec du N2 potentiellement puisé dans l’air
avec du N2 potentiellement puisé dans l’air
Matériaux solaires
Hydrogène
CO
Le stockage des gaz (sous pression, sous forme liquide ou adsorbés sur d’autres matériaux) est complexe et énergivore
Certains processus thermochimiques, par exemple Fischer-Tropsch ou la synthèse de méthanol, convertissent le mélange d’hydrogène et de CO (appelé gaz de synthèse) en carburants liquides.
Le CO2 capté qui sert à la production est rejeté lors de sa combustion.
Quels scénarios?
1×
Parabole
Photoélectrochimie
Maison autonome
Une parabole d’un diamètre de 5 à 7 mètres peut produire suffisamment d’hydrogène, de chaleur à basse température (80 °C) et d’électricité pour répondre aux besoins d’une
famille. Cette solution est notamment envisagée pour des
habitats hors réseau : par exemple une maison située dans
les montagnes ou sur un îlot. Une partie de l’hydrogène
produit en été peut être stockée et réutilisée en hiver pour
répondre aux besoins énergétiques plus intenses.
SwissEnergyInnovations
The Swiss Confederation funds 12 parabolic dishes to make 12 of the small islands of Vanuatu energy-autonomous through solar fuels. #RenewableEnergy #Vanuatu #DDC #InternationalCooperation #SolarEnergy
GreenEnergyFan
Incredible initiative! This is a great step towards sustainable energy solutions for remote areas. Kudos to Switzerland!
EcoWatchdog
This is just a drop in the ocean! Literally ;) Why aren’t we seeing larger scale projects that can make a real difference? This feels like a PR stunt.
CynicalObserver
Just before they get swallowed by the sea... what indecency to flaunt such projects while ignoring the impending doom of rising sea levels!
5×
Paraboles
Photoélectrochimie
Ferme autosuffisante
Cinq paraboles de 5 à 7 mètres de diamètre peuvent
produire suffisamment d’engrais pour alimenter 3 à 5 fermes
conventionnelles en Suisse. L’hydrogène généré est converti
sur place en ammoniac grâce à un procédé Haber-Bosch
à l’échelle réduite, puis transformé en engrais. À l’instar
de l’agro-photovoltaïsme, ces paraboles peuvent être
installées sur des terres agricoles tout en permettant des
activités d’élevage, de maraîchage ou de culture, et même
leur être bénéfiques.
LaFermeDurable
Vente à la ferme : Venez acheter vos engrais locaux ! Soutenez l'agriculture durable et locale. Venez découvrir comment nous produisons ces engrais de manière autonome grâce aux matériaux solaires ! #AgricultureLocale #ÉnergieSolaire #EngraisNaturels #VenteÀLaFerme
GreenThumbsUp
Incroyable de voir une petite ferme adopter des technologies durables ! Kudos for this initiative
SoilSaver
I hope this technology is truly accessible and not just a pilot project. Small farms need sustainable and economical solutions.
FarmSkeptic
Super, encore un gadget pour fermes « branchées ». Pendant ce temps, la plupart des agriculteurs luttent pour joindre les deux bouts.
25×
Paraboles
Photoélectrochimie
Usine de traitement de l’acier
Vingt-cinq paraboles, chacune d’un diamètre de 5 à
7 mètres, peuvent produire suffisamment d’hydrogène pour
soutenir les besoins d’une usine de traitement de l’acier de
taille moyenne, telle qu’un producteur de recuit. L’hydrogène
est produit localement, éliminant ainsi le besoin de transport
depuis l’étranger et évitant la dépendance aux prix volatils
du marché. Il est stocké dans des bouteilles à haute pression,
fournissant suffisamment d’approvisionnement pour
24 heures de fonctionnement de l’usine. L’installation des
paraboles nécessite moins de 0,5 hectare d’espace et peut
être située par exemple sur le parking de l’usine.
SteelInnovations
Une usine de traitement de l’acier s’implante enfin en montagne dans le Haut-Valais ! Grâce à des paraboles produisant de l’hydrogène sur place, nous allions innovation et durabilité. #MountainInnovation #GreenHydrogen #SteelProcessing #HautValais
MountainTechEnthusiast
Super nouvelle pour la région ! C’est génial de voir des technologies vertes s’implanter en montagne.
EcoWarrior
J’espère que cette usine prendra vraiment en compte l’impact environnemental. La production d’hydrogène doit être propre de A à Z.
EcoWarrior
Une usine en montagne, vraiment ? Espérons que les paysages ne vont pas être gâchés par cette prétendue innovation.
1000×
Paraboles
Photoélectrochimie
Station-hydrogène
Mille paraboles, chacune d’un diamètre de 5 à 7 mètres,
peuvent générer suffisamment d’hydrogène pour alimenter
1 à 2 grandes stations de ravitaillement. Seulement 10 % de
la surface au sol est occupée, permettant de conserver ou
de développer entre et sous les paraboles d’autres activités,
notamment agricoles. L’hydrogène produit est stocké
dans de grands réservoirs pressurisés jusqu’à 1000 bar.
DairyInnovations
Thanks to agroparabolism, milk production and quality are increasing, even during heatwaves! Our cows enjoy the shade from the parabolas, ensuring their well-being and optimizing milk production, while we produce local hydrogen for one of the biggest fueling stations in Switzerland. #LocalFuel #Hydrogen #Agroparabolism #QualityMilk #AnimalWelfare #AgriculturalInnovation
HappyCows
What an excellent initiative! It’s fantastic to see how renewable technologies benefit not only human wellbeing but also animal welfare and product quality.
EcoDairyFarmer
I hope this method is economically viable for all farmers. It would be a shame if only large farms could benefit from it.
25000×
Paraboles
Photoélectrochimie
Carburant d’aviation durable
25 000 paraboles de 7-9 mètres de diamètre peuvent
produire suffisamment de gaz de synthèse (hydrogène et CO)
pour être utilisé dans un procédé Fischer-Tropsch afin
de produire du kérosène solaire (environ 100 000 litres) pour
l’aller-retour transatlantique quotidien d’un gros-porteur.
UAEAirportNews
The solar airport in the United Arab Emirates, a pioneer in sustainable aviation, is facing an unexpected situation: migrants have found refuge in the shade of the parabolas. #MigrationCrisis #SolarEnergy #HumanitarianChallenges
HumanitarianAid
It is crucial to address the needs of migrants with compassion and find sustainable solutions.
PolicyWatchdog
How could such an innovative project fail to anticipate humanitarian challenges? Better planning is needed.
1x
Paraboles
Photoélectrochimie
Les contenants des carburants
Les éléments les plus visibles des carburants sont leurs contenants. Les objets que vous voyez ici sont d’usage courant et sont devenus des archétypes. Le jerricane, conçu dans les années 1930 en Allemagne, tire son nom de « Jerry », surnom que les soldats britanniques donnaient à leurs homologues allemands dès la Première Guerre mondiale. Robuste, empilable et facilement maniable, il fut largement utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale et reste aujourd’hui encore un standard mondial largement utilisé.
Les bouteilles de gaz, initialement conçues en métal lourd au XIXe siècle, ont évolué vers des designs en acier plus légers et sécurisés, permettant un usage en consigne. Elles intègrent des valves de sécurité et des codes de couleur selon la dangerosité du gaz. Pour détecter les fuites, une odeur distinctive est généralement ajoutée au gaz, inodore à l'état naturel.
Désormais moins connu du grand public, le charbon reste très présent dans l’industrie. On le trouve par exemple sous forme de briques, fabriquées à partir de poussière de charbon compressée.
La bouteille d'hydrogène
Cette bouteille ne nous est pas familière. Cet objet technique sophistiqué est utilisé par l'industrie pour surmonter une contrainte significative : la faible densité de certains gaz, en particulier l'hydrogène. Ce dernier ne se liquéfie qu'à une température extrême de -252,87 degrés Celsius, ce qui complique considérablement son stockage et son transport. Pour surmonter ce défi, les bouteilles d'hydrogène sont conçues pour contenir ce gaz sous haute pression, généralement entre 350 et 700 bars. Fabriquées à partir de matériaux composites légers et résistants, tels que des fibres de carbone, elles supportent des contraintes mécaniques élevées tout en minimisant le poids. Leur couleur rouge indique la dangerosité de ce gaz sous pression, inflammable et explosif.
4 scénarios pour les contenants de carburants solaires
L’hydrogène, produit directement ou indirectement à partir du Soleil, est un vecteur d'énergie prometteur, il permet en effet une production locale, décentralisée et durable. Son stockage ira au-delà du gaz comprimé en bouteilles, il prendra diverses formes : hydrogène liquide avec des compartiments refroidis, carburants solaires synthétiques liquides, hydrogène solide utilisant des cadres métallo-organiques (MOFs), ainsi que d’autres formes de compression. Chacune de ces formes possède des caractéristiques et des volumes uniques, ouvrant de nouvelles potentialités d'usage adaptées à différents contextes. Les quatre scénarios proposés ci-après par le master en Design industriel de la ZHdK explorent ces opportunités en réimaginant les formes des archétypes issus de la consommation de carburants fossiles. Ces objets spéculatifs envisagent un paysage énergétique décarboné, décentralisé, démocratique, diversifié et indépendant.
Pipelines
La production d'hydrogène solaire – dérivé de l'eau et de la lumière du soleil – est potentiellement ubiquitaire. Il est à parier que les lieux de production se rapprochent significativement des lieux de consommation et donc des territoires habités. Les pipelines et autres infrastructures de transport et de stockage pourraient alors devenir une partie visible et familière des paysages quotidiens – des éléments expressifs intégrés dans les structures et les façades des bâtiments. Le système de design modulaire proposé ici réimagine les infrastructures énergétiques comme faisant partie du tissu architectural. En incorporant des cadres métallo-organiques (MOFs) directement dans les structures des pipelines, l'hydrogène peut être stocké efficacement à des pressions plus basses, réduisant le besoin en réservoirs encombrants ou en pressurisation à haut risque. Ces structures multifonctionnelles transforment des éléments architecturaux passifs en systèmes actifs pour la production, le stockage et la distribution d'énergie.
Drones
Ce concept spécule sur une forme mobile et visible d'infrastructure énergétique conçue pour les communautés hors réseau et les environnements éloignés tels que les refuges alpins, où les réseaux de pipelines traditionnels sont irréalisables. Ces ballons en forme de beignet, construits à partir de membranes textiles résistantes à la pression, servent à la fois de systèmes de livraison et de stockage. Flottant au-dessus du sol, chaque drone est équipé d'un système de propulsion coaxial avec des rotors contrarotatifs, permettant un vol stable en terrain complexe. Fonctionnant de manière semi-autonome, ils peuvent naviguer de manière indépendante – ou en essaims coordonnés – pour atteindre des lieux isolés. En combinant stockage et mobilité, ils offrent une solution flexible et décentralisée pour le transport d'énergie, capable de fournir une énergie durable aux lieux reculés.
Station-hydrogène
Ces stations-service utilisent des paraboles pour produire de l'hydrogène. Celui-ci est stocké dans des bouteilles conçues pour les applications de mobilité et divers usages domestiques. À mesure qu'elles sont chargées, leur surface extérieure change de couleur, créant un indice visuel clair et intuitif du niveau de remplissage. Ces bouteilles d'hydrogène peuvent être facilement remplies et échangées, favorisant une nouvelle interaction avec l'énergie. Contrairement aux pompes à essence traditionnelles – isolées et purement transactionnelles –, ces stations se transforment en interfaces, en centres communautaires de production et de distribution. Elles favorisent une nouvelle forme d'interaction avec l’énergie qui devient une ressource partagée intégrée dans le paysage et la vie quotidienne.
Pastilles
Ces pastilles stockent l’hydrogène à l’état solide. Elles réinventent le tas de bûches : une forme tangible et modulaire d’énergie domestique. Compactes et concentrées, elles sont conçues pour alimenter les appareils ménagers : les utilisateurs les chargent dans un réacteur, initiant un processus qui génère de l'électricité et de la chaleur et dont la seule émission est de l’eau. Cette approche fournit une énergie propre, elle redéfinit également les pratiques énergétiques domestiques, devenant rituelles, mettant l'accent sur la préciosité de l’énergie. Les pastilles engagent en effet à une interaction dimensionnée qui figure matériellement la quantité d’énergie nécessaire. Le système est par ailleurs particulièrement adapté pour des endroits hors réseau où l'infrastructure traditionnelle est absente ou peu fiable, où l'autonomie énergétique est essentielle.
Présentée au mudac du 21 mars au 21 septembre 2025, l’exposition Solar Fuels s’inscrit dans le cadre de la deuxième édition de la Solar Biennale.
- Commissariat: Scott Longfellow
- Comité Stratégique: Lukas Franciszkiewicz, Sophia Haussener, Jolanthe Kugler, Scott Longfellow, Julien Notter, WINT Design Lab
- Recherche scientifique: Sophia Haussener – EPFL STI IGM LRESE
- Coordination: Romain Carré
- Design graphique: Notter + Vigne (Julien Notter, Sébastien Vigne, Julien Savioz, Marke llic)
- Objets spéculatifs: Lukas Franciszkiewicz (ZHdK- Master & Research programme lndustrial Design) & WINT Design Lab (Robin Hoske, Felix Rasehorn) assistés par Finn Sauter, Julia Huhnholz
- Modélisme: David Zahner, Tim Frei
- Version web: Stimul (David Mignot, Pierre Dumont)
Soutenu par le Fonds national suisse
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