La demande en matière de transport aérien ne cesse de croître et, de ce fait, le secteur de l’aviation est l’un de ceux qui connaissent la plus forte croissance au monde. Si les émissions de carbone de l’aviation continuent d’augmenter au rythme actuel, ce secteur devrait devenir l’un des plus gros émetteurs de carbone au cours des prochaines décennies. Il est donc urgent de réduire les émissions de carbone de l’aviation. Les compagnies aériennes, les gouvernements et les constructeurs en sont bien conscients. En 2021, les compagnies aériennes membres de l’Association internationale du transport aérien (IATA) ont adopté une résolution visant à atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. En juillet de cette année, le gouvernement britannique a annoncé son plan, baptisé « Jet Zero », visant à atteindre la neutralité carbone dans le secteur aérien britannique d’ici 2050 également. Les constructeurs continuent d’investir massivement dans des solutions de décarbonisation, notamment la propulsion électrique, l’hydrogène et les carburants aériens durables. Cet article examine chacune de ces trois solutions plus en détail.
Propulsion électrique
Il existe aujourd'hui des prototypes d'avions électriques, qui sont actuellement développés par plusieurs start-ups et PME, et font également l'objet de recherches de la part d'entreprises telles qu'Airbus et Rolls-Royce. Un avion électrique se compose généralement d’une ou plusieurs hélices ou rotors entraînés par un ou plusieurs moteurs électriques, alimentés par une ou plusieurs batteries ou piles à combustible à hydrogène. Cela signifie zéro émission « à la sortie du pot d’échappement » ; toutefois, pour être totalement neutre en carbone, un avion électrique doit recourir à une énergie renouvelable ou neutre en carbone pour produire l’électricité servant à recharger ses batteries ou l’hydrogène utilisé pour alimenter ses piles à combustible. Les avions électriques sont également soumis à des contraintes similaires à celles des voitures électriques ; leur autonomie est limitée par la capacité de stockage des batteries ou des piles à combustible et par le temps de recharge, dans le cas des avions alimentés par batterie, ce qui signifie que le temps de rotation est nettement plus long que celui des avions fonctionnant au carburant aviation classique. Le poids est également un facteur bien plus déterminant pour un avion que pour une voiture, car un poids plus élevé signifie que l’avion doit générer davantage de portance à l’aide de ses ailes ou de ses rotors. La taille de la batterie d’un avion électrique ne peut donc pas être facilement augmentée sans affecter la conception de l’appareil dans son ensemble. Pour ces raisons, il est probable que les avions électriques se limiteront aux vols de passagers sur de courtes distances, par exemple pour assurer un service de « taxi aérien » entre différentes destinations urbaines. Cela dit, les avions électriques sont en réalité parfaitement adaptés à cet usage, car ils ne contribuent ni à la pollution atmosphérique locale ni aux nuisances sonores. Rolls-Royce prévoit que les avions électriques urbains prendront leur envol d’ici le milieu des années 2020.
Hydrogène
En plus d’être utilisé pour produire de l’électricité dans une pile à combustible, l’hydrogène peut servir de carburant pour la combustion interne. Lorsqu’il est brûlé, l’hydrogène ne produit aucune émission de carbone et les moteurs à turbine à gaz existants peuvent être modifiés pour fonctionner à l’hydrogène. La densité énergétique gravimétrique de l’hydrogène est environ trois fois supérieure à celle du kérosène classique, ce qui le rend idéal pour les vols long-courriers et les vols de fret ; cependant, sa densité énergétique volumétrique et la quantité d’énergie par unité de masse d’hydrogène sont faibles. Cela signifie que de grands réservoirs sont nécessaires pour stocker l’hydrogène à bord d’un avion et que le poids du carburant est considérable. Cette situation n’est pas idéale, car l’espace et le poids sont deux facteurs essentiels à bord d’un avion. De plus, pour que ce carburant soit neutre en carbone, l’énergie utilisée pour produire l’hydrogène doit être renouvelable ou elle-même neutre en carbone. L’hydrogène est également coûteux, nécessite des infrastructures spécialisées pour son transport et est difficile à stocker. Malgré ces défis, Airbus investit massivement dans l’hydrogène, avec pour objectif de développer d’ici 2035le premier avion commercial zéro émission au monde, équipé d’une propulsion à l’hydrogène.
Carburants aériens durables (SAF)
La solution immédiate la plus prometteuse est peut-être celle offerte par les carburants aériens durables (SAF). Ces carburants peuvent alimenter les moteurs aéronautiques à turbine à gaz actuels sans aucune modification et ont le potentiel d’être totalement neutres en carbone. Les SAF se répartissent en deux grandes catégories : les biocarburants et les carburants synthétiques. Les biocarburants sont fabriqués à partir de déchets recyclés tels que les huiles de cuisson usagées, les déchets industriels et les résidus agricoles et forestiers. Les carburants synthétiques sont produits par des réactions électrochimiques entre l’eau et le carbone capturé dans l’atmosphère. Dans le cas des carburants synthétiques, si l’énergie utilisée pour produire le carburant est renouvelable ou neutre en carbone, et si la quantité de carbone rejetée dans l’atmosphère lors de la combustion du carburant est égale à la quantité de carbone captée pour le produire, alors le carburant synthétique est totalement neutre en carbone. Un autre avantage des carburants durables pour l’aviation (SAF) est qu’ils peuvent être mélangés à du kérosène conventionnel afin de permettre au moins une certaine réduction des émissions nettes de carbone. Aux États-Unis, par exemple, l’utilisation de carburants d’aviation contenant jusqu’à 50 % de SAF est actuellement autorisée. Parmi les défis qui freinent actuellement la généralisation des SAF figurent les procédures d’homologation rigoureuses auxquelles sont soumis les carburants d’aviation, ainsi que leur coût et leur approvisionnement. Les SAF sont actuellement trop onéreux pour être commercialement viables à grande échelle et seuls quelques fabricants en produisent. L’offre limitée est également sollicitée par le secteur des transports terrestres, ce qui réduit encore davantage la quantité de SAF disponible pour le secteur aérien.
Perspectives
Il n’existe pas de solution parfaite pour la décarbonisation du secteur aérien, et la réduction des émissions de carbone sera probablement obtenue grâce à une combinaison des solutions évoquées ci-dessus. La propulsion électrique est limitée aux applications de transport de passagers sur de courtes distances. Les avions fonctionnant à l’hydrogène ne sont pas encore tout à fait au point. Les carburants aériens durables (SAF) constituent une solution immédiate prometteuse, à condition que les problèmes réglementaires et d’approvisionnement puissent être résolus. Nous pourrions également assister à une hybridation à court terme, par exemple en combinant la propulsion à l’hydrogène ou électrique avec des moteurs à turbine à gaz fonctionnant au kérosène conventionnel. Quoi qu’il en soit, les objectifs fixés pour 2050 approchant à grands pas, nous devrions assister à de nombreuses innovations passionnantes au sein du secteur aéronautique pour relever le défi de la décarbonisation.
Si vous souhaitez échanger sur l'un des points abordés dans cet article, n'hésitez pas à contacter l'auteurou votre avocat habituel chez Barker Brettell.
« Les constructeurs continuent d'investir massivement dans des solutions de décarbonisation, notamment la propulsion électrique, l'hydrogène et les carburants aériens durables. »
