Les espoirs de la fusion froide

Après avoir été décriée pendant 25 ans, la fusion nucléaire à basse température gagne en crédibilité. Affichant, pour l’heure, des rendements en laboratoire de 300% à 800% cette forme de réaction nucléaire promet une énergie abondante, pas chère et décentralisée. Surtout, elle n’émet pas de rayonnements radioactifs dangereux. Mieux, elle devrait être utilisée pour neutraliser les déchets nucléaires actuels. Industriels, universités, centres de recherche et start-up sont sur les starting-blocks.

Dans la série TV Occupied de Jo Nesbø (diffusée sur Arte en France), la Russie envahit la Norvège après la décision de son Premier ministre de mettre fin à l’exploitation des énergies fossiles au profit d’énergies alternatives. Mandatée par l’UE, la Russie impose de relancer les forages norvégiens ! Cette admirable fiction montre, certes de façon particulière, comment certains États et lobbies industriels sont prêts à tout pour faire main basse sur le véritable sang de l’économie : l’énergie. Guerres, corruption, désinformation, arrêt de programmes de recherche fondamentale, élimination des concurrents… tous les moyens sont bons.

Et c’est la course ! La consommation mondiale a doublé entre 1973 et 2013, passant de 6 100 Mtep (millions de tonnes d’équivalent pétrole) à 13 541 Mtep, selon une étude de 2015 de l’Agence internationale de l’énergie (AIE). 81,4% des énergies sont d’origine fossile. Quant au nucléaire, il ne pèse que 4,2% – et les énergies renouvelables, à peine 1,2%. Bien sûr, grâce à ces énergies, les pays, notamment émergents, développent leur économie. Mais au prix du réchauffement climatique, de pics de pollution atmosphérique urbaine et de catastrophes nucléaires.

Face à cela, des physiciens, des industriels et des start-up  »mouillent leur chemise » pour redéfinir l’équation énergétique fondamentale de la planète. Leur idée ? Offrir une énergie à la fois très abondante, facilement disponible, propre, décentralisée et à un coût marginal quasi nul. Le défi consiste carrément à inventer une nouvelle discipline de la science physique baptisée  »réaction nucléaire à basse énergie » – Low Energy Nuclear Reaction (LENR). Dans ces toutes prochaines années, celle-ci pourrait générer une disruption économique, sociale et géopolitique majeure puisqu’elle vise à prendre une part prépondérante du marché de l’énergie estimé à 7 000 milliards de dollars par an.

Un des trois réacteurs de LENR Cars. © LENR Cars

Controverse de la « fusion froide ». Pourtant, cette révolution a mal démarré. Tout commence le 23 mars 1989. Un chercheur britannique, Martin Fleischmann, et un chercheur américain, Stanley Pons démontrèrent qu’avec une électrolyse de l’eau lourde (deutérium) et des électrodes en palladium, on pouvait obtenir un dégagement de chaleur anormalement important par rapport à une réaction chimique ordinaire. Il s’agirait alors d’une réaction de fusion nucléaire très particulière puisqu’elle se déroule à température ambiante (50°C à 1 500°C). D’où l’expression de  »fusion froide » – par opposition à la fusion chaude à plusieurs millions de degrés que l’on voit dans le soleil et les étoiles. Expression bien malheureuse ! « Après la publication de Fleischmann et Pons, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et le California Institute of Technology (Caltech) ont essayé, en vain, de répliquer l’expérience. Ils ont aussi rédigé et publié dans la revue Nature un article incendiaire sur cette fameuse  »fusion froide ». Le tout en moins de 5 semaines. Du jamais vu », ironise Nicolas Chauvin, co-fondateur de la start-up suisse LENR Cars SA, basée Ecublens (Suisse), un grand spécialiste du secteur.

Ce calorimètre élaboré par le chercheur indépendant Jean-Paul Bibérian procure des mesures qui permettent de crédibiliser les réacteurs LENR. © D.R.

Place aux LENR. De son côté, ancien maître de conférence en physique à l’Université d’Aix-Marseille, aujourd’hui chercheur indépendant à la retraite, Jean-Paul Bibérian confirme : « Le CNRS m’a obligé à arrêter mes recherches sur la fusion froide bien qu’elles ne coûtent pas grand chose. » Surtout face au projet de réacteur à fusion chaude ITER (16 milliards d’euros) et celui d’enfouissement des déchets radioactifs à Bure (25 milliards d’euros). Pourtant, les problèmes méthodologiques qui empêchaient de reproduire l’expérience de Fleischmann et Pons ont été résolus dans des universités. D’abord en Italie, puis en Russie, Ukraine, Inde, Japon, Chine, Suède, Royaume-Uni, Grèce et États-Unis – sauf en France. Chat échaudé craignant l’eau, la communauté de la fusion froide préfère désormais parler de  »physique de la matière condensée » ou plus simplement de LENR. En 25 ans, plus d’un millier d’articles scientifiques ont ainsi été publiés dans des revues à comité de lecture. Et certains procédés LENR ont même fait l’objet de validations techniques par des universités ou des instituts indépendants. Curieusement, on ne sait toujours pas expliquer la réaction de la fusion froide. Cependant, on arrive de mieux en mieux à la maîtriser et à la reproduire. Le tout avec des matières premières très abondantes et bon marché comme le nickel, le lithium et l’hydrogène. Et sans pollution ni émissions radioactives dangereuses.

Mobilisation industrielle. Et cela change tout ! Selon E-Cat World, un site de référence dans la communauté LENR, près d’une centaine d’organisations dans le monde s’intéressent à ce domaine. On compte même des industriels comme Airbus (qui a déposé un brevet), Boeing, Mitsubishi Heavy Industry, Renault-Nissan, Shell, Toyota… Parmi les institutions, citons le Bhabha Atomic Research Center (Barc) indien, Elforsk (Suède), l’agence nationale des nouvelles technologies, de l’énergie et de l’économie durable italienne (Enea), la Nasa, l’US Navy, Le Stanford Research Institute (SRI), la Chinese Nuclear Society, la Défense suédoise…

Robert Godes, président et directeur technique de Brillouin Energy qui fait la démonstration de son mini réacteur nucléaire au Congrès américain. © Brillouin Energy

Autrement dit, les LENR redeviennent d’actualité. Principalement avec l’émergence de quelques dizaines de start-up américaines comme Leonardo Corporation (qui a levée 62 millions de dollars), Brilliant Light Power, Brillouin Energy Corporation, Brust Energy, Jet Energy. Au Japon, mentionnons Clean Planet, au Royaume-Uni Clean Nuclear Power LLC ; en Suède, Hydro Fusion ; en Italie, Is Tech; NicHenergy et Prometeon SRL ; en Suisse, LENR Cars et LENR Cities ; en Allemagne, Lightstone Technologies et en Russie, New Inflow… Autant de jeunes pousses qui sont dans les starting-blocks pour vendre le premier réacteur LENR. « Pendant 25 ans, seules quelques universités ont investi dans les LENR à hauteur de 5 ou 10 millions d’euros par an au niveau mondial, reprend Nicolas Chauvin qui dispose de trois réacteurs LENR destinés au monde des transports. Le coup d’accélérateur a eu lieu ces trois dernières années. En 2014, les investissements sont passés de 20 à 30 millions d’euros. L’année dernière : 100 millions d’euros. Cette année, ils devraient atteindre entre 300 et 500 millions d’euros. »

2018 : décontaminer les déchets nucléaires. « L’époque où l’on se moquait de la fusion froide est désormais révolue », affirme Michel Vandenberghe, DG de la start-up suisse LENR Cities qui crée des écosystèmes pour favoriser l’adoption industrielle des LENR dans le monde (voir interview). Et d’évoquer l’accord de collaboration entre Clean Planet Inc. et le Research Center for Electron Photon Science de l’université de Tohoku (Japon) – en collaboration avec la société Head – qui bénéficie d’un financement public du Nedo, l’homologue nippon de l’Ademe. Outre la volonté de renforcer la recherche fondamentale en LENR, le Nedo vise à développer d’ici 2018 des procédés de production d’énergie et à décontaminer les déchets nucléaires par transmutation de la matière. « Mitsubishi a déjà déposé des brevets à ce sujet. Lorsque l’on prépare un métal avec des technologies de nano-métallurgie, par exemple le nickel, le matériau se comporte comme une éponge à hydrogène. C’est de la matière  »condensée », explique Didier Pelluet, DGA de LENR Cities SA. En l’excitant avec de l’électricité, un laser ou même du son, il se produit des réactions nucléaires de transmutation : par exemple, du cuivre  »pousse » ainsi dans le nickel ! Sans émissions de rayons gamma [hautement radioactifs]. »

C’est sur ce principe de transmutation que l’on peut transformer l’uranium, le plutonium ou encore le césium hautement radioactifs en lithium, voire en plomb parfaitement inoffensifs. « Ces phénomènes sont connus mais il faudrait l’énergie d’une centrale nucléaire pour y parvenir ! C’est là qu’interviendront les LENR car on pourrait le faire à très basse température et à bon compte, poursuit Didier Pelluet de LENR Cities qui contribue à mettre en place le projet NewK, un écosystème de 11 entreprises autour de la société Sellafield pour structurer une filière industrielle européenne du recyclage des déchets nucléaires au Thornton Scientific Park, près de Chester au Royaume-Uni.

L’installation du réacteur E-Cat de 1 MW de la société Leonardo en test chez un industriel. © Leonardo Corporation

Réacteurs proches de la commercialisation. Pour l’heure, la plupart des projets ne dépassent pas le stade du prototype de laboratoire. Néanmoins deux d’entre eux semblent proches de lancer leurs produits sur le marché. A commencer par la société Leonardo Corporation. Son réacteur LENR, baptisé E-Cat, qui utilise de l’hydrogène ainsi que des poudres nano-structurées de Nickel et de Lithium, a été conçu par le chercheur-entrepreneur Andrea Rossi et le chercheur Sergio Focardi de l’université de Bologne (Italie). En octobre 2014, E-Cat a été le premier réacteur LENR à faire l’objet d’une validation technique indépendante réalisée notamment par des chercheurs de l’Université de Bologne, de l’Université d’Uppsala (Suède) et de l’Institut royal de technologie de Stockholm (Suède). Pendant 32 jours, ce minuscule appareil de 33 cm de long et 12 cm de diamètre a dégagé une température comprise de 1 260°C à 1 400°C, a généré 1,5 MW, soit entre 3,2 et 3,6 fois plus d’énergie qu’il n’en a consommé. A l’heure actuelle, Andrea Rossi développe toute une gamme de prototypes E-Cat allant du générateur domestique de 10 kW jusqu’à la station de 1 MW pour l’industrie – actuellement en test chez un industriel.

Un des réacteurs de laboratoire de Brillouin Energy qui affiche un rendement énergétique de 400%.© Brillouin Energy

Autre pionnier, le californien Brillouin Energy Corporation a fait la démonstration, le 2 novembre dernier, de ses deux réacteurs WET et HHT devant les membres du Congrès américain. « Ce fut l’occasion de montrer que nous sommes proches de la commercialisation de nos produits », commente Robert Godes, président et directeur technique de la société. « Le rendement énergétique est d’un facteur 4 [400%, NDLR] – et potentiellement davantage », confie Michael McKrube, directeur jusqu’en 2009 du centre de recherche sur les énergies de SRI International qui, en janvier 2015, a eu accès au laboratoire de la start-up et procédé à des tests dans ses propres installations. « Cette transparence crée un climat le confiance nécessaire pour envisager d’industrialiser la technologie de Brillouin Energy », souligne Michael Halem, directeur général de LENR Invest, un fond américano-suisse – qui investit également dans les start-up LENR Cars, Lenuco LLC et NicHnergy. Reste que, pour l’heure, c’est Brillouin qui figure dans la liste AlwaysOn Global 100 des  »100 entreprises de la Silicon Valley à surveiller de près ». Autre espoir, la société russe New Inflow affirme avoir élaboré une nouvelle théorie scientifique ainsi que des modèles mathématiques capables de simuler les LENR. Une avancée qui lui permet d’obtenir des rendements de 600% à 800%.

© Erick Haehnsen / TCA-innov24

« La physique est à la veille de ruptures économiques majeures…»

Interview de Michael Vandenberghe, directeur général de LENR Cities SA, une start-up suisse qui cherche à développer des écosystèmes industriels qui favorisent l’adoptions des technologies de la fusion froide.

Pourquoi la fusion froide est-elle une révolution ?

Michael Vandenberghe, directeur général de LENR Cities SA. © D.R.

La force de disruption des technologies de réactions nucléaires à basse énergie (LENR) est si importante qu’elle pourrait profondément perturber les économies et la géopolitique mondiales. En effet, les LENR proposent une énergie propre, abondante, décentralisée et pervasive. Que cela signifie-t-il ? Demain, nous pourrons faire voler toutes sortes d’objets, transmuter les déchets nucléaires en matériaux inoffensifs, fabriquer des micro ou nano centrales aussi bien pour les usines et les maisons que pour les véhicules.. La moindre carte électronique embarquera son propre générateur d’énergie. C’est une révolution pour un très grand nombre de produits.

En quoi les écosystèmes que vous voulez créer vont-ils favoriser l’adoption des LENR ?

Une technologie ne se diffuse que si le marché l’accepte. Il faut donc proposer des modèles économiques qui en accélèrent l’adoption. D’où l’idée des écosystèmes qui permettent aux acteurs de se rassembler, d’échanger les expériences et mutualiser leurs risques. C’est ce que nous faisons avec Airbus ainsi que dans le cadre du projet NewK qui vise à construire au Royaume-Uni une filière européenne du retraitement des déchets radioactifs. Cette filière réclame de mobiliser énormément d’énergie. En réalité, toutes les industries ont besoin d’énormément d’énergie. Or celle-ci est chère et donc très limitée. Si on modifie cette équation, on transforme radicalement l’industrie et les transports.

Quels sont les blocages à lever ?

Tout d’abord, les physiciens sont indispensables mais très rares. Ensuite, on a besoin de matériaux nanostructurés qui sont produits en quantités insuffisantes et manquent de certification. D’ailleurs, il faudra standardiser les composants LENR pour faciliter leur intégration aux produits finaux. Nous entrons dans une ère où la physique sera à l’origine de ruptures majeures.

Propos recueillis par Erick Haehnsen / TCA-innov24

Le nucléaire devient un sujet pour chercheurs indépendants

Avec la fusion froide, le nucléaire n’est plus l’apanage de la recherche institutionnelle. Comme celle-ci fonctionne à basse température, elle devient accessible à des moyens presque artisanaux.

Le laboratoire de Julien Sase, chercheur indépendant en réactions nucléaires à basse énergie. © D.R.

Dans le sillage de l’ostracisme imposé par la revue Nature à la fusion froide, de nombreux physiciens qui, malgré tout, voulurent travailler sur ce thème ont du faire une croix sur leur carrière académique et le financement de leurs recherches. Ils ont alors  »bricolé » des réacteurs sur la paillasse de leur labo domestique. En clandestins. « Comme on travaille à basse température, le nucléaire est devenu un sujet pour chercheurs indépendants », reconnaît Julien Sase, jeune chercheur indépendant qui travaille au sein d’un réseau d’entre-aide avec toute une communauté de scientifiques. Le nucléaire n’est donc plus l’apanage des grandes universités ou centres de recherche institutionnels. Danger ou opportunité ?

Penchons plutôt pour l’opportunité car les chercheurs indépendants peuvent faire preuve d’éthique. « Je travaille sur une réaction nucléaire à basse température (LENR) peu connue : la capture électronique, explique Julien Sase dont le dernier réacteur fonctionne avec un mélange d’eau et d’ammoniac aux alentours de 100°C qui alimente une turbine électrique. Je ne lancerai rien tant que je ne maîtriserai pas mon réacteur à 100%. Je ne veux pas tomber dans le piège de la tentation du gain trop rapide qui peut générer des problèmes inconnus. » Le jeune chercheur multiplie les dispositifs de sécurité d’autant qu’il monte une association pour rendre des éco-villages autonomes en énergie… avant de créer sa start-up.

© Erick Haehnsen / TCA-innov24