L'aviation représente actuellement environ 3 % des émissions mondiales de carbone, soit environ 900 milliards de tonnes de CO2 par an. Et le total ne devrait augmenter qu'à mesure que de plus en plus de personnes prendront leur envol.
Pour réduire la croissance des émissions associées au vol, les compagnies aériennes se tournent vers de nouveaux types de propulseurs liquides appelés carburants d'aviation durables (SAF). Ces SAF sont suffisamment similaires au carburéacteur pour le remplacer, mais sont fabriqués avec des sources d'énergie renouvelables. Et ils se rattrapent petit à petit. La Federal Aviation Administration des États-Unis a annoncé un plan visant à atteindre 3 milliards de gallons de production de SAF d'ici 2030.
D'autres technologies visant à décarboniser l'aviation sont à l'horizon, mais les SAF pourraient être particulièrement bien placés pour réduire rapidement les émissions dans une grande partie des vols. Des avions électriques alimentés par des batteries sont en cours de développement, mais ils seront probablement limités à des distances plus courtes et à des tailles plus petites, sous la forme de taxis aériens. Les avions à hydrogène, comme les conceptions annoncées par Airbus en 2021, ne seraient probablement pas commercialisés et mis à l'échelle avant des décennies, et pourraient également avoir une autonomie limitée.
Malgré leur promesse, des questions subsistent quant à la facilité d'une transition vers les SAF, combien cela coûterait et combien les carburants peuvent réellement réduire les émissions. Il existe également une large gamme de SAF, chacun avec ses propres avantages et inconvénients. Voici ce que vous devez savoir sur la technologie.
Les SAF sont chimiquement identiques au carburéacteur conventionnel (ou kérosène), qui est un mélange d'hydrocarbures - mais au lieu de combustibles fossiles, ils sont fabriqués à partir d'une gamme de matières premières renouvelables ou de matières premières. Beaucoup utilisent des déchets biologiques, notamment des huiles de cuisson usagées, des tiges de maïs (ce qui reste après la récolte de l'épi), des restes de nourriture ou des déchets solides municipaux. D'autres SAF sont des carburants entièrement synthétiques, ou e-carburants, fabriqués à partir de dioxyde de carbone et d'hydrogène.
Les matières premières doivent passer par une série d'étapes pour les transformer en carburéacteur utilisable. Jusqu'à présent, l'une des voies les plus utilisées pour produire des SAF consiste à récupérer les huiles, graisses et graisses usagées des restaurants et autres, puis à les soumettre à un processus de raffinage similaire à celui utilisé pour le carburéacteur traditionnel. Ce procédé, appelé HEFA (esters et acides gras hydrotraités), est particulièrement attractif car il peut utiliser des raffineries de pétrole existantes, explique Zia Abdullah, responsable du programme de laboratoire sur la biomasse au National Renewable Energy Laboratory des États-Unis.
Mais en raison du large éventail de matières premières et de processus, il peut être difficile de quantifier les avantages des SAF. La raison a moins à voir avec la chimie qu'avec la comptabilité, selon Dan Rutherford, directeur des programmes aéronautiques et maritimes du Conseil international sur le transport propre.
Étant donné que les SAF sont plus ou moins chimiquement identiques aux carburéacteurs, ils produisent les mêmes émissions de CO2 lorsqu'ils sont brûlés. "L'incertitude vient en amont", dit Rutherford, se référant à la façon dont les carburants sont produits.
Le carburéacteur traditionnel commence sa vie dans le sol. Il est extrait, raffiné et émet des gaz à effet de serre et d'autres polluants lorsqu'il est brûlé. Le carbone qui était sous terre finit dans l'air. Mais les SAF retirent le carbone de la circulation lorsqu'ils sont fabriqués, comme lorsque les plantes utilisent du CO2 pour produire des sucres, puis le réémettent lorsqu'ils sont brûlés, de sorte que les émissions peuvent être pratiquement annulées.
Cette comptabilisation signifie que les détails de la production d'un carburant, comme s'il est fabriqué avec de l'énergie renouvelable et s'il a entraîné la déforestation, détermineront s'il réduit ou non les émissions.
Pendant ce temps, un carburant entièrement synthétique produit avec des énergies renouvelables et du CO2 pourrait réduire les émissions de 99% ou plus, dit Rutherford. L'utilisation de tiges de maïs et de déchets provenant des usines de traitement des eaux usées entraînera probablement une réduction d'environ 80 %, tandis que la fabrication à partir d'huiles de cuisson sera probablement d'environ 50 %.
Et certains carburants alternatifs ne réduisent pas nécessairement les émissions du tout. Par exemple, pour certains SAF basés sur les cultures, les agriculteurs cultivent les cultures spécifiquement pour les biocarburants. Ceux-ci peuvent entraîner une déforestation majeure et peuvent en fait entraîner des émissions plus élevées que les combustibles fossiles si l'utilisation des terres est prise en compte - vous avez peut-être entendu dire que l'huile de palme est particulièrement nocive pour cette raison.
Aux États-Unis, les SAF sont actuellement approuvés dans des mélanges avec du carburéacteur traditionnel, jusqu'à un mélange de 50 %. Commercialement cependant, l'offre et l'infrastructure sont limitées, de sorte que seuls quelques vols aujourd'hui sont alimentés par une fraction limitée de SAF. L'aéroport international de Los Angeles est l'un des rares aéroports à effectuer des vols avec des SAF, s'approvisionnant en carburant auprès d'une société appelée World Energy qui utilise un mélange de graisses, d'huiles de cuisson et de graisses comme matière première. United utilise des SAF à LAX depuis 2016, bien que ce ne soit encore qu'une infime fraction de leur approvisionnement total en carburant.
Cependant, comme la plupart des grands aéroports utilisent des réservoirs centraux où le carburant de tous les avions est mélangé, si vous avez pris un vol au départ de LAX au cours des deux dernières années, « votre avion est propulsé au moins un peu par des SAF », déclare Joshua. Heyne, chercheur en ingénierie aérospatiale à l'Université de Dayton.
Certaines entreprises font pression pour tester des vols entièrement alimentés par des sources renouvelables. Rolls Royce a annoncé un vol d'essai réussi utilisant des SAF en octobre 2021, où l'un des quatre moteurs d'un Boeing 747 a fonctionné avec 100% de SAF pour une excursion de près de quatre heures. Lors d'un autre vol d'essai en décembre 2021 effectué par United et GE, l'un des deux moteurs d'un Boeing 737 était alimenté à 100 % de SAF sur un vol de Chicago à Washington, DC, avec 115 passagers à bord.
En termes simples, "nous devons décarboniser, bientôt", déclare Jim Hileman, directeur scientifique et technique de la FAA pour l'environnement et l'énergie.
En septembre 2021, la FAA a annoncé son objectif d'atteindre des émissions nettes nulles d'ici 2050, et Hileman s'attend à ce que les SAF soient l'une des plus grandes pièces du puzzle pour atteindre cet objectif. D'autres technologies peuvent également jouer un rôle. Mais les défis de l'aviation rendent plus difficile la mise en œuvre de certaines solutions d'énergie propre qui sont utilisées dans d'autres endroits, comme les voitures ou les centrales électriques, dit Hileman.
Un avion doit être suffisamment léger pour voler et transporter suffisamment d'énergie pour tout son voyage. Cela signifie que la densité d'énergie - la quantité d'énergie stockée dans un espace et un poids donnés - est essentielle. Et il est difficile de faire correspondre le kérosène à l'intensité énergétique. Un Boeing 737 nécessiterait une batterie lithium-ion de 600 tonnes pour correspondre à l'énergie qu'il transporte en carburéacteur. C'est plusieurs fois plus lourd que le poids total au décollage de l'avion, qui est d'environ 90 tonnes, dit Abdullah de NREL.
L'hydrogène est plus léger, mais il prend une tonne d'espace, donc suffisamment adapté pour alimenter de gros avions avec des piles à combustible pour les longs vols présente également un défi, ajoute Abdullah. Un 737 utilisant de l'hydrogène liquéfié pour produire de l'électricité devrait remplir entre un tiers et la moitié de l'avion de carburant, ce qui limiterait considérablement l'espace pour les passagers et le fret. De nouvelles conceptions d'avions à hydrogène pourraient résoudre ce problème, même s'il reste des décennies avant leur commercialisation.
Le coût est actuellement l'un des plus grands obstacles aux SAF, car la plupart sont entre deux et quatre fois plus chers que le carburéacteur traditionnel. Bien que les prix puissent probablement baisser un peu lorsque la technologie évolue et devient plus courante, il est peu probable que les SAF soient jamais aussi bon marché que les combustibles fossiles, déclare Rutherford.
Ces coûts pourraient s'accumuler rapidement, en particulier pour les avions moins économes en carburant. Ce problème pourrait être difficile pour Boom Supersonic, une startup promettant des vols commerciaux supersoniques d'ici 2030, qui s'est engagée à ne compter que sur les SAF pour propulser ses prochains avions.
Dans une analyse récente, Rutherford et ses collègues de l'ICCT ont estimé les coûts de carburant pour Boom s'ils devaient mettre en œuvre les SAF. Ils ont constaté que l'entreprise verrait probablement des coûts 25 fois supérieurs à ceux d'une compagnie aérienne traditionnelle, car les carburants alternatifs sont environ trois fois plus chers que le carburant traditionnel, et les avions supersoniques nécessitent plus de carburant pour chaque mile parcouru, par passager. /P>
Même si les entreprises sont prêtes à tripler leurs coûts de carburant, il existe également une offre limitée des SAF les plus courants en ce moment. La capacité totale d'huiles de cuisson, de graisses et de graisses usagées est actuellement d'environ 1,5 milliard de gallons par an. Les États-Unis à eux seuls consomment actuellement environ 20 milliards de gallons de carburéacteur par an et atteindront probablement 35 milliards d'ici 2050, nous aurons donc besoin d'autres matières premières pour répondre à cette demande croissante.
La mise à l'échelle de l'infrastructure nécessaire pour produire tous ces biocarburants serait un défi, dit Rutherford. Environ 7 000 installations de production devraient fonctionner d'ici 2050 pour fournir suffisamment de SAF pour soutenir l'ensemble de l'aviation, dit-il. Il y en a actuellement trois.
Certaines technologies de raffinage existantes pourraient être réutilisées pour aider à réduire les nouvelles constructions nécessaires, dit Abdullah. Mais de nouveaux équipements seraient nécessaires pour amener diverses matières premières à un état où elles sont compatibles avec les raffineries qui peuvent finir de fabriquer des SAF.
L'UE a une proposition qui progresse dans le processus législatif qui obligerait les compagnies aériennes à utiliser une proportion minimale de SAF :2 % d'ici 2025, passant à 63 % d'ici 2050. Le processus complet, qui a débuté en juillet 2021, devrait prendre entre 8 et 18 mois. Les États-Unis n'ont pas de mandat prévu, bien que l'administration Biden ait appelé à un crédit d'impôt pour les compagnies aériennes utilisant des SAF. Cela pourrait les aider à être plus compétitifs par rapport au carburéacteur traditionnel.
L'approbation de fractions plus importantes de SAF pour une utilisation en vol commercial, jusqu'à 100 %, et la motivation des entreprises à investir dans la technologie aideront à déterminer l'impact que la technologie aura sur un secteur qui a jusqu'à présent eu du mal à réduire ses émissions.
"La décarbonisation va être difficile", déclare Hileman de la FAA. Mais il compte sur les SAF pour faire au moins partie de la solution. "Nous n'avons pas vraiment d'autre option."
