L’avion propre au bord de la piste de décollage

De quoi DEMAIN sera-t-il fait ? Bpifrance s'est lancé le défi de mener une réflexion sur les sujets d'innovation qui révolutionneront notre quotidien dans les années à venir, du point de vue de notre transport, notre alimentation, notre santé, notre façon de commercer et de travailler. Pour cela, Bpifrance anime une démarche collective en mode projet, pilotée par les collaborateurs de Bpifrance et associant les acteurs des écosystèmes concernés. L’un des sujets stratégiques récemment traité est l’avion propre.
(Crédits : Istock)

Le transport aérien pèse entre 2 et 3 % des émissions de gaz à effet de serre (GES). Malgré ce chiffre très faible, l'avion est sous le feu des critiques, ce qui oblige l'industrie aéronautique à chercher des alternatives au kérosène comme mode de propulsion. « On montre du doigt l'aviation car on juge de plus en plus que certains déplacements, comme partir en week-end en Europe pour quelques euros, sont superflus. En réalité c'est plus compliqué » estime Anne Germain, directrice investissement senior chez Bpifrance.

L'aviation civile est difficile à décarboner, en raison du poids des appareils qui demandent beaucoup d'énergie pour décoller puis voler. Néanmoins, il existe des solutions pour baisser ces émissions de GES, comme les SAF (sustainable aviations fuels ou carburants durables d'aviation). Il s'agit de bio kérosène ou de e-fuels (fuels de synthèse) : « c'est la solution la plus pragmatique et la plus simple. Il peut être utilisé dans les moteurs existants en grande proportion en combinaison avec du kérosène mais à terme de manière exclusive, avec des adaptations pour qu'il remplisse les mêmes fonctions que le kérosène telle que la lubrification. Or, pour l'instant, la production de ce carburant vert est encore quasi inexistante (0,1 % du total fuel). La question est donc celle de la mise en place d'une filière » explique Anne Germain.

Problème : l'aéronautique est un marché global. Le règlement ReFuelEU Aviation de l'Union Européenne propose d'incorporer 32% de SAF en 2040, puis 63% en 2050, mais il faudra que les autres continents s'alignent pour que ces mesures soient efficaces. La solution idéale reste l'hydrogène, mais ce nouveau carburant propre ne devrait pas arriver dans les réservoirs avant 10  à 15 ans.« Ce qui est magique avec l'hydrogène, c'est que l'on émet zéro carbone. En revanche, il faut développer toute une infrastructure autour de sa production et de sa distribution. De plus, l'hydrogène est léger mais très volumineux. Et, de toutes manières, il ne sera pas utilisable par les longs courriers » rappelle la directrice investissement senior. La solution de court à moyen terme reste donc le passage au SAF. Parallèlement, l'industrie travaille aussi sur des nouveaux matériaux composites plus légers, des batteries pour certains mécanismes hydrauliques et des algorithmes de pilotage plus efficaces pour consommer moins de carburant.

Des effets non CO2

Il n'y a pas que les émissions de GES (pratiquement 1 milliard de tonnes par an de CO2 dans le monde) qui sont reprochées à l'aviation. « D'abord, le trafic est en forte croissance. Il devrait être multiplié par 2 ou 3 d'ici 2050. Si rien n'est fait, on atteindra 7 à 10 % du total des émissions » rappelle Philippe Beaumier, directeur aéronautique de l'ONERA (Office national d'études et de recherches aérospatiales). Autre problème : les effets non CO2, comme les traînées de condensation qui se matérialisent par des cirrus (nuages) contribuant à l'effet de serre. « Cet effet n'est pas négligeable du tout. Des articles récents montrent qu'il pourrait être supérieur à celui des rejets de CO2 » alerte le directeur aéronautique de l'ONERA. L'incertitude sur ce point est encore forte car cette problématique est complexe. Il faut pouvoir établir un lien entre les émissions de vapeur d'eau en sortie de moteur et la manière dont celle-ci s'agglomère en cristaux de glace, et quels en sont les effets climatiques. « C'est pourquoi des efforts de recherche sont lancés en Allemagne et plus récemment en France avec des spécialistes de la mécanique des fluides et du climat qui essaient de quantifier cet impact à 20 ou 30 ans » précise Philippe Beaumier.

L'ONERA a mis en place le projet Climaviation avec l'Institut Pierre-Simon Laplace (CNRS) sous l'égide de la DGAC (Direction Générale de l'Aviation Civile). Une trentaine de chercheurs vont plancher sur une période de cinq ans avec comme objectif de réduire les incertitudes. En fonction des résultats, on pourra être amené à modifier les trajectoires des avions pour tenir compte de ces phénomènes encore mal compris afin de réduire l'impact climatique. « Sur un vol Paris New-York, il peut y avoir zéro traînée en fonction de la situation climatique. Il est important de comprendre pourquoi » précise Philippe Beaumier. Les futurs moteurs à hydrogène rejettent plus de vapeur d'eau, mais éjectent moins de suies, sur lesquelles se forment ces traînées.

Quel sera l'impact des carburants décarbonés sur ces effets non CO2 ? Réponse dans cinq ans lorsque les recherches fourniront des conclusions étayées. La trajectoire de l'aviation vers le zéro carbone sera longue et sans doute tortueuse mais l'aéronautique compte bien atterrir à bon port.

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