Carburants futurs pour le vol

Le défi de la croissance de l'aviation

La flotte mondiale d'avions commerciaux d'aujourd'hui consomme plus de 100 milliards de gallons de carburant chaque année. Bien que cela représente moins de 3% des émissions de CO2 anthropiques, l'aviation fait face à un défi unique de décarbonation. La production d'énergie terrestre évolue vers l'éolien et le solaire, et le transport terrestre est de plus en plus électrifié; Pendant ce temps, le transport aérien mondial continue de croître. Avec plus de 30 000 avions commerciaux actuellement en service — un nombre prévu pour doubler tous les 15 ans — développer des SAF sûrs et compatibles est crucial.

La norme sur le carburant d'avion et la SAF

Les avions modernes dépendent du carburant d'avion, une variante très raffinée du kérosène. Ce carburant possède des propriétés exceptionnelles : il reste stable dans des conditions extrêmes et sur le long terme, tout en contenant près de 45 mégajoules d'énergie dans chaque kilogramme. Parce que le poids est primordial en aviation, la technologie actuelle des batteries — qui est jusqu'à 40 fois plus lourde pour la même production énergétique — rend l'électrification des vols long-courriers non viable.

En alternative, nous pouvons produire du SAF à partir de flux de déchets comme les déchets et les eaux usées, ou à partir de cultures de couverture agricoles comme la jatropha et la camelina. Cependant, la production de SAF nécessite une infrastructure différente de celle des raffineries traditionnelles, ce qui la rend deux à cinq fois plus coûteuse par gallon. Et bien que la production progresse, elle répond encore à moins de 1% de la demande mondiale. Actuellement, il existe huit voies approuvées pour mélanger le SAF jusqu'à 50% avec le carburant d'aviation conventionnel.

Explorer des porteurs alternatifs : hydrogène et ammoniac

L'hydrogène représente une autre option convaincante. Il ne contient aucun atome de carbone et offre trois fois plus d'énergie par kilogramme que le carburant d'avion. Cependant, il nécessite quatre fois plus de volume et doit être conservé sous forme liquide à une température glaciale de -253 °C.  De plus, la combustion de l'hydrogène peut augmenter les émissions d'oxydes d'azote et de vapeur d'eau, présentant de nouveaux défis environnementaux.

Fondamentalement, le carburant d'avion agit comme un porteur dense d'hydrogène où le carbone vient simplement avec le voyage. L'ammoniac, composé entièrement d'azote et d'hydrogène, pourrait théoriquement servir de carburant d'aviation sans carbone. Le brûler (dans les bonnes conditions) libérerait un gaz azoté bénin, qui représente déjà 80% de l'air que nous respirons. Malheureusement, l'ammoniac est hautement toxique et ne contient qu'un tiers de l'énergie du carburant d'avion, tant en masse qu'en volume. D'autres transporteurs d'hydrogène abondants, comme le gaz naturel, nécessitent également un stockage de liquide froid à bord et présentent de graves risques environnementaux s'ils fuient ou ventilent.

Le chemin à suivre

Malgré ces défis, l'industrie aérospatiale progresse. L'efficacité des avions et des moteurs continue de s'améliorer en moyenne de plus de 1% par an — une tendance maintenue depuis près d'un siècle — réduisant régulièrement le carburant requis par vol. En regardant vers l'avenir, l'électricité renouvelable pourrait être utilisée pour synthétiser des carburants à partir de CO2 et d'eau résiduels, afin de fabriquer des hydrocarbures propres pour transporter l'hydrogène à bord. À mesure que la production de SAF augmente, la proximité des grands aéroports avec les centres urbains contribuera à favoriser les économies circulaires et le recyclage des déchets. Ensemble, ces innovations convergent pour soutenir la croissance de l'aviation et maintenir la flotte mondiale en vol responsable.

Michael Winter

Scientifique en chef RTX