Les carburants d’aviation durables décolleront-ils?

La révolution des carburants durables pour l’aviation

Dans un bâtiment en périphérie d’un parc d’activités à Sheffield, le chercheur Ihab Ahmed se prépare à démarrer une petite turbine à réaction. Initialement utilisée comme groupe auxiliaire de puissance pour un avion de ligne commercial, elle a été transformée en plateforme d’essai pour de nouveaux carburants développés dans un laboratoire voisin. Cette configuration est au cœur du Sustainable Fuels Innovation Centre (SAF-IC) de l’Université de Sheffield, un centre de recherche mis en place pour permettre la préparation et l’évaluation à petite échelle de carburants de synthèse avant leur production à grande échelle. Sur un mur d’écrans d’ordinateur dans une salle de contrôle adjacente, Ihab peut surveiller la turbine pendant qu’elle démarre avec une flamme et se met en marche. Des capteurs lui indiquent en temps réel ce que fait la turbine, et permettent l’analyse continue des gaz d’échappement.

Les carburants durables sont des alternatives synthétiques aux carburants fossiles, fabriqués à partir de sources renouvelables. Cela peut inclure des huiles de cuisson usagées, des graisses végétales et des déchets agricoles, ainsi que du dioxyde de carbone capturé. L’avantage de brûler des carburants comme ceux-ci est qu’ils n’ajoutent pas au bilan global de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Le carbone émis a été récemment absorbé, soit par les plantes, soit par des processus chimiques. En revanche, brûler des combustibles fossiles libère du carbone stocké dans la terre depuis des millions d’années. « D’un point de vue environnemental, c’est le jour et la nuit », explique M. Ahmed. « En principe, le CO2 devrait être un zéro net, donc il n’y a plus de dioxyde de carbone ajouté à l’atmosphère, mais un autre avantage est la partie non-CO2 des choses. Par exemple, cela réduit les particules ou la fumée qui sort du moteur, pouvant affecter vos poumons, tout en contribuant à la formation des traînées de condensation. »

Pour l’industrie de l’aviation, cela représente potentiellement un changement de paradigme. Selon les prévisions d’Airbus et de Boeing, la flotte mondiale de transporteurs aériens devrait plus que doubler au cours des deux prochaines décennies, à mesure que les classes moyennes des pays comme l’Inde et la Chine s’élargissent et que la demande de voyage aérien augmente. En même temps, les membres de l’Association internationale du transport aérien, qui représente les compagnies aériennes, se sont engagés à atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Certains gains seront réalisés en remplaçant les avions plus anciens par de nouveaux. Les appareils les plus modernes sont entre 15 et 30 % plus économes en carburant que leurs prédécesseurs. Cependant, si l’industrie souhaite continuer à se développer, bien plus sera nécessaire.

À long terme, de nouvelles technologies comme l’énergie hydrogène et l’électrification devraient jouer un rôle, au moins sur les routes plus courtes. Mais il y a des défis de taille à surmonter. L’hydrogène, par exemple, est encombrant et difficile à stocker en grande quantité. Il doit être conservé sous forme de gaz fortement comprimé ou de liquide très froid. Pour être durable, il doit être produit de manière « propre », à partir de sources renouvelables – et les approvisionnements sont actuellement très limités. « Nous pensons pouvoir amener un petit avion à pile à combustible à hydrogène sur le marché entre 2035 et 2045, techniquement », explique Arjen Meijer, PDG du constructeur aéronautique brésilien Embraer. « Mais la question qui doit être répondue est la suivante : y aura-t-il suffisamment d’hydrogène pour alimenter ces avions ? Ces éléments doivent converger. Ils ne peuvent pas se produire séparément. » En revanche, les batteries sont actuellement très lourdes par rapport à l’énergie qu’elles contiennent. Cela les rend inadaptées pour alimenter de gros avions, ou pour être utilisées sur de longues distances. Cela signifie que les avions à hydrogène et hybrides, ou entièrement électriques, restent à des années de distance. Les carburants durables pour l’aviation, en revanche, peuvent être fabriqués en laboratoire pour avoir les mêmes caractéristiques que ceux dérivés du pétrole brut, de sorte qu’ils peuvent être utilisés dans les avions d’aujourd’hui.

Les restrictions imposent aux compagnies aériennes d’utiliser actuellement un mélange de SAF et de carburant ordinaire, la composante SAF n’excédant pas 50 %. Cependant, les avions modernes sont capables de brûler à 100 % du SAF. L’année dernière, lors d’un vol d’essai spécialement approuvé, Virgin Atlantic a emmené un Boeing 787 de Londres à New York en utilisant exclusivement du carburant produit à partir de graisses résiduelles et de sucres végétaux. « Les technologies sont déjà disponibles et certifiées pour une utilisation dans les avions », explique Julie Kitcher, directrice de la durabilité chez Airbus. « Le défi des carburants durables réside vraiment dans la production à grande échelle, à l’échelle mondiale, car il s’agit d’une industrie mondiale, à un prix abordable. »

Et c’est très clairement l’obstacle. Les approvisionnements en SAF sont actuellement minimes. Selon l’Agence européenne de la sécurité aérienne, ils représentent seulement 0,05 % du carburant utilisé dans l’UE. De plus, ils coûtent entre trois et cinq fois plus cher que le carburant ordinaire pour avion. Les gouvernements veulent changer cela. Au Royaume-Uni, un « mandat de SAF » a été introduit, selon lequel à partir de l’année prochaine, 2 % de tout le carburant pour avions fourni doit être du SAF, passant à 10 % en 2030 et à 22 % en 2040. L’UE a un mandat similaire, mais il s’étend jusqu’en 2050 – date à laquelle l’objectif d’utilisation de SAF sera de 63 %. Les États-Unis n’ont pas de prescriptions minimales mais offrent des subventions pour faire baisser le prix des carburants durables. Mais si l’utilisation de SAF doit augmenter, la production devra également être considérablement intensifiée. Il existe de nombreuses méthodes différentes, ou voies, pour produire des carburants durables. Ils peuvent être fabriqués à partir de biomasse, tels que les huiles de cuisson usagées, les cultures énergétiques, le bois, les résidus agricoles et même les déchets humains. Cependant, il y a des inquiétudes selon lesquelles cela ne fournira pas tout le carburant dont le marché aura ultimement besoin. Certaines matières premières peuvent devoir être évitées, soit pour éviter la dégradation de l’environnement comme la déforestation, soit pour éviter que les terres nécessaires à la culture alimentaire ne soient converties en production d’énergie. Une alternative consiste à utiliser une méthode appelée power to liquid, dans laquelle l’eau et le dioxyde de carbone sont décomposés, le carbone et l’hydrogène résultants étant combinés pour créer un carburant liquide. Cela pourrait produire des approvisionnements potentiellement illimités de carburant, mais pour être durable, cela nécessiterait de grandes quantités d’électricité renouvelable, ainsi qu’une augmentation substantielle de la capture et du stockage du carbone. Les deux processus – à partir de la biomasse ou du power to liquid – sont actuellement très coûteux. En conséquence, l’industrie de l’aviation demande des mesures pour augmenter la production et faire baisser les prix grâce aux économies d’échelle. Cependant, les écologistes se demandent si cela est réellement viable. « Il y a de bons SAF et de mauvais SAF, mais la vérité brutale est qu’à l’heure actuelle, il n’y a pas beaucoup des deux », déclare Matt Finch, responsable britannique du groupe de campagne Transport & Environnement. « Inversement, à l’heure actuelle, des milliers de nouveaux avions sont en commande auprès de compagnies aériennes, et tous brûleront des combustibles fossiles pendant au moins 20 ans. » Les actions parlent plus fort que les mots, et il est clair que le secteur de l’aviation n’a aucun plan pour se sevrer de son addiction à la pollution. Néanmoins, lors du récent salon aéronautique de Farnborough, plusieurs annonces importantes liées aux SAF ont été faites. Un consortium comprenant Airbus, Air France-KLM, Associated Energy Group, BNP Paribas et Qantas, entre autres, a annoncé son intention d’investir 200 millions de dollars (151 millions de livres sterling) dans un nouveau fonds qui financera des projets de production de SAF « technologiquement matures en utilisant, par exemple, des matières premières à base de déchets ». Pendant ce temps, Boeing a déclaré avoir mis en place un partenariat avec la société d’investissement Clear Sky pour promouvoir une méthode de production de SAF pionnière par la société britannique Firefly. Cette méthode implique de prendre les déchets humains et de les transformer en substance pouvant être utilisée pour fabriquer du SAF. En d’autres termes, cela permet aux avions d’être propulsés par des excréments.