Swan-H, un signe de plus vers une nouvelle essence sans carbone

La startup Swan-H développe un procédé destiné à réduire l'empreinte carbone de la production d'ammoniac et à résoudre la problématique du stockage de l’énergie. Après avoir signé une licence exclusive sur les brevets avec le CNRS et l'Université de Toulouse, l’entreprise prépare les premiers prototypes et le procédé industriel. Rencontre avec Nicolas Mézailles, directeur de recherche CNRS au Laboratoire hétérochimie fondamentale et appliquée1 et cofondateur de Swan-H.

C’est dans un tout nouveau laboratoire installé au sein de la Maison de la Recherche et de la Valorisation à Toulouse que le chercheur Nicolas Mézailles se prépare à une année importante pour le développement de Swan-H. « Nous sommes lancés dans une vraie course de vitesse car le procédé que nous mettons en œuvre répond à la nécessaire décarbonation de l’économie et à l’urgence climatique », explique le cofondateur et chief scientific officer (CSO) de l’entreprise. Ses travaux de recherche, menés à Toulouse depuis 2012, ont en effet abouti à une découverte propre à changer la donne dans le domaine de l’hydrogène vert, grâce à la production décarbonée d’ammoniac.

Une découverte disruptive

« L’ammoniac (NH3) est produit à très grande échelle depuis plus de 100 ans grâce au procédé Haber-Bosch et a permis de nourrir la population mondiale par la production industrielle des engrais. Mais ce procédé de synthèse de l'ammoniac, composé d'azote (N2) et d'hydrogène (H2), est coûteux en énergie et très polluant. Il faut mettre l’azote (N2) et l’hydrogène sous de très fortes conditions de température et de pression, en présence d’un catalyseur, pour enfin obtenir l’ammoniac. L’ensemble du procédé génère beaucoup de CO2. »

Ce contexte posé, Nicolas Mézailles explique la découverte qu’il a faite en 2020 : « Grâce à un médiateur chimique, nous pouvons faire réagir l’azote de l'air, molécule très inerte, à température ambiante et pression atmosphérique, et le combiner avec les protons de l'eau pour fabriquer de l’ammoniac. Autrement dit, nous utilisons de l’eau (H2O) au lieu du méthane (CH4) pour obtenir l’hydrogène constitutif de l’ammoniac (NH3) dans des conditions très douces : Ce que la nature réussit très bien, en utilisant des enzymes, nous pouvons nous en inspirer et développer un procédé industriel. »

C’est cette découverte qui a conduit à la création de l’entreprise Swan-H. « Très vite, explique Nicolas Mézailles, j’ai eu la conviction que cette invention pourrait être disruptive dans la production d'ammoniac et serait le parfait substitut décarboné pour la transition écologique. »

D’immenses perspectives de marché

Persuadé du potentiel d’innovation des travaux de recherche menés avec l’équipe Shen du LHFA, Nicolas Mézailles travaille dès 2020 à la création d’une entreprise. L’innovation deep tech reçoit l’aide de Toulouse Tech Transfer qui a accompagné le dépôt de brevets du procédé chimique en mai 2021 et aidé à l’implantation d’un laboratoire dédié au sein de la Maison de la Recherche et de la Valorisation de l’Université de Toulouse.

Parallèlement, Nicolas Mézailles reprend contact avec Steve van Zutphen, un ancien post doctorant à qui il propose de créer une startup. Aussitôt convaincu, Steve van Zutphen sollicite Augustin de Bettignies et Willem Schipper. L’entreprise est créée par les quatre docteurs en décembre 2021. Elle est baptisée ‘Swan’ en référence aux initiales des prénoms des quatre cofondateurs, avec un ‘H’ pour hydrogène.

Ils reçoivent l’appui d’investisseurs privés à hauteur d’1,5 million d’euros. Le label deeptech de BPIfrance et l’obtention d’une enveloppe de 90 000 euros permettent ensuite à Swan-H d’embaucher ses deux premières docteures et salariées : Soukaina Bennaamane, chimiste et co-inventrice du brevet et Dancheng Legrand, électrochimiste. L’entreprise qui s’apprête cet automne à doubler la surface de ses locaux et à recruter deux autres salarié.es projette une importante levée de fonds d’ici un an. Un premier prototype est prévu pour fin 2023.

« Avec notre portfolio de brevets, nous pourrons vendre des licences d’utilisation à nos clients qui eux-mêmes opèreront des unités de production d’ammoniac, explique Steve van Zutphen, CEO et cofondateur. Nous visons en priorité le transport maritime qui peut utiliser l’ammoniac comme carburant. Si le fret maritime bascule vers l’ammoniac, il y aura un immense besoin de production que l’on estime à 600 millions de tonnes. Notre procédé permettra cette production à grande échelle. » Le procédé électrochimique a la particularité de pouvoir aussi être opéré à petite échelle donc directement par des agriculteurs ou des aéroports.

« Pendant trop longtemps, l'humain s'est appuyé sur les combustibles fossiles à base de carbone. Aujourd’hui l’ammoniac, s’il est produit à partir de l'eau et de l’azote de l’air, peut être considéré comme une alternative durable et réaliste », conclut Nicolas Mézailles. Dans un contexte de prise de conscience relative aux questions d’optimisations énergétiques, Nicolas Mézailles et son équipe souhaitent rallier les investisseurs à ce que la recherche fondamentale a de plus prometteur.

Emmanuelle Durand-Rodriguez
Journaliste

• 1LHFA – CNRS / UT3 Paul Sabatier