Les vols long-courriers sans culpabilité seront-ils un jour possibles ? Voici ce que nous savons
Bien que le secteur représente actuellement environ 2,5 % des émissions mondiales de carbone, son impact réel sur le climat est en réalité plus élevé, en raison de l'émission d'autres gaz à effet de serre et de la formation de traînées de condensation qui piègent la chaleur et qui sont créées par les moteurs à réaction. Selon Boeing, la demande de transport aérien devrait augmenter régulièrement et la flotte mondiale d'avions commerciaux devrait doubler d'ici à 2042 pour faire face à la demande.
"Selon la mesure la plus couramment utilisée - les émissions de carbone - le problème du transport aérien est qu'il ne se contente pas d'augmenter, mais qu'il est également très difficile de le décarboniser, de sorte qu'il devrait être responsable d'une part croissante du budget alors que d'autres industries réduisent leurs émissions plus rapidement", déclare Gary Crichlow, responsable des analystes commerciaux au sein de la société de conseil AviationValues. "Le cœur du problème de la décarbonisation est que nous n'avons pas encore trouvé de source d'énergie non carbonée capable de reproduire la densité énergétique du kérosène à l'échelle, au coût, à la sécurité et à la fiabilité dont l'aviation mondiale a besoin.
Les vols moyen et long-courriers sont les plus grands coupables, représentant 73 % des émissions de carbone de l'aviation. Selon l' Aviation Environment Federation, un groupe britannique à but non lucratif qui surveille l'impact de l'aviation sur l'environnement, un vol aller-retour Londres-Bangkok peut produire plus d'émissions que ce que vous économiseriez en suivant un régime végétalien pendant un an.
Alors que la crise climatique se poursuit, les préoccupations concernant les vols long-courriers commencent à influencer les choix de voyage, poussant de nombreuses personnes à opter pour des voyages moins dommageables et plus proches de leur domicile. Mais il est naturel de se demander quand et si un vol long-courrier "sans culpabilité", c'est-à-dire véritablement durable, sera disponible.
À la recherche de SAF
L'objectif de l'industrie est d'atteindre le niveau zéro d'ici à 2050, c'est-à-dire de réduire autant que possible la pollution qui réchauffe la planète et, s'il en reste, de l'éliminer de l'atmosphère. Mais comment compte-t-elle y parvenir ?
"Les technologies que nous envisageons sont principalement les carburants durables pour l'aviation, qui sont utilisés aujourd'hui à un niveau très minimal, et deux autres que nous pourrions considérer comme un peu plus avancées : l'électrification et l'hydrogène", explique Gökçin Çınar, professeur d'ingénierie aérospatiale à l'université du Michigan.
Le carburant aviation durable, ou SAF, est un type de carburant aviation alternatif qui peut réduire les émissions de carbone jusqu'à 80 %. Son empreinte carbone est faible car il est généralement fabriqué à partir de plantes qui ont absorbé du dioxyde de carbone (CO2) au cours de leur vie. Lorsqu'il est brûlé, ce CO2 est renvoyé dans l'atmosphère, alors que la combustion du kérosène traditionnel, fabriqué à partir de combustibles fossiles, libère du CO2 qui avait été emprisonné auparavant.
Les SAF peuvent être créés à partir de plusieurs sources, notamment les algues, l'hydrogène et la capture du CO2 directement dans l'air, mais à court terme, selon Çınar, les SAF les plus prometteurs proviennent des déchets, tels que les huiles de cuisson usagées.
"Nous pouvons les utiliser et les transformer en hydrocarbures par le biais de certains processus chimiques", explique-t-elle.
"Le carburéacteur est également un hydrocarbure et, en raison de cette similitude, nous pouvons utiliser les FAS dans les moteurs que nous avons aujourd'hui sans les modifier.
Cependant, seule une infime partie - environ 0,1 % - de l'ensemble du kérosène utilisé aujourd'hui est constituée de SAF, bien que l'IATA, l'association professionnelle des compagnies aériennes du monde entier, espère pouvoir réduire la pollution climatique de l'aviation de 65 % d'ici à 2050. La principale raison de la lenteur de l'adoption de ce carburant est qu'il reste plus cher - entre 1,5 et 6 fois plus cher que le kérosène ordinaire. L'abaissement du prix ne sera possible qu'en augmentant considérablement la production et en exerçant une pression politique. Ces deux mesures pourraient prendre des années.
L'autre problème est que la réglementation actuelle interdit aux moteurs d'avion de fonctionner avec 100 % de SAF.
"Nous formons des partenariats et essayons d'influencer la politique, mais le mélange de SAF est actuellement limité à 50 %", explique Ryan Faucett, directeur de la durabilité environnementale chez Boeing. "Ce qu'il y a de bien avec la SAF, c'est qu'il a été prouvé qu'elle peut être utilisée jusqu'à 50 %, sans qu'il soit nécessaire de modifier quoi que ce soit. Il s'agit maintenant d'étudier des mélanges à plus forte teneur en SAF. La réponse pourrait être que nous n'avons pas besoin de changer quoi que ce soit, ou que nous devons apporter quelques modifications à certains composants.
Boeing et Airbus, qui détiennent à eux deux plus de 90 % du marché des avions commerciaux, ont confirmé à CNN que d'ici 2030, tous leurs nouveaux appareils seront compatibles avec 100 % de SAF. En attendant, la technologie disponible est testée. Le premier vol transatlantique propulsé à 100 % par de la SAF a décollé le 28 novembre, opéré par Virgin Atlantic entre Londres et New York.
L'espoir de l'hydrogène
Lorsqu'elle est utilisée pour propulser un avion, la SAF produit toujours des émissions de CO2, au même titre que le kérosène ordinaire. Pour que les avions ne produisent plus d'émissions, la technologie la plus prometteuse semble être l'hydrogène, un carburant propre qui réduirait la pollution due aux gaz d'échappement des avions, mais qui n'est pas encore totalement respectueux du climat.
"D'un point de vue réaliste, de petits avions à hydrogène pourraient voir le jour au milieu des années 2030", explique Andreas Schäfer, professeur d'énergie et de transport à l'University College de Londres. "Mais il faudra attendre 2040 ou plus pour que des avions plus grands soient mis sur le marché.
Certains avions fonctionnant à l'hydrogène pourraient même prendre l'air plus tôt, car plusieurs entreprises dans le monde travaillent à la modernisation des avions actuels avec la technologie des piles à hydrogène - comme Cranfield Aerospace, qui commencera à effectuer des vols d'essai sur son monoplan Britten-Norman Islander converti en 2024.
"Il y a un réservoir d'hydrogène à bord dans une pile à combustible, qui convertit l'hydrogène en électricité, laquelle propulse ensuite les moteurs électriques à bord", explique M. Schäfer.
Mais pour les voyages long-courriers, les avions devront être entièrement repensés. "Cela nécessite des progrès considérables dans la technologie des réservoirs", explique-t-il. "Actuellement, la majeure partie du kérosène est stockée dans les ailes. Mais l'hydrogène liquide est très froid - -253 degrés Celsius, soit -423 Farenheit - et il faut donc un réservoir de stockage avec une très petite surface pour minimiser la perte de chaleur et l'évaporation. Dans les ailes, la surface serait énorme et l'aile entière exploserait à cause de l'accumulation de pression".
Cela signifie que les réservoirs devraient être placés dans le fuselage, ce qui pose des problèmes techniques. Mais lorsque ce problème sera résolu, l'hydrogène portera ses fruits, affirment les experts.
"L'hydrogène se distingue en fait lorsqu'il est utilisé dans des avions plus gros", explique Çınar. "Il est très léger en termes de masse, mais il prend beaucoup de place. C'est pourquoi nous devons envisager de nouveaux modèles d'avions qui offrent suffisamment d'espace pour l'accueillir. C'est vraiment une période très excitante, car les nouveaux modèles d'avions nécessitant un plus grand volume pour l'hydrogène pourraient donner naissance à des avions qui ne ressemblent pas à ceux que nous avons aujourd'hui."
Airbus a été particulièrement actif dans le développement et les essais de la propulsion à l'hydrogène. "Notre ambition est de mettre en service un avion à hydrogène d'ici 2035", a déclaré un porte-parole d'Airbus à CNN. "À moyen terme, nous pensons que l'hydrogène a le potentiel de réduire considérablement l'impact des vols sur le climat."
En 2020, Airbus a dévoilé plusieurs concepts d'avions à hydrogène, dont un avion traditionnel en forme de "tube et d'aile" capable de transporter jusqu'à 200 passagers, et un type plus radical d'"aile mélangée" de taille similaire, dans lequel les ailes fusionnent avec le corps principal de l'avion. Ce concept est également développé par d'autres entreprises, comme la société californienne JetZero, qui s'est fixé l'objectif ambitieux de mettre en service un avion à aile mixte d'ici 2030. Les ingénieurs estiment qu'il permettra de réduire de 50 % la consommation de carburant et les émissions, grâce à sa forme innovante.
Boeing n'est pas non plus exclu de la course, mais il ne pense pas qu'un avion long-courrier à hydrogène soit à portée de main. "Nous avons une grande expérience de l'hydrogène - nous sommes le principal constructeur du réservoir principal du Space Launch System de la NASA", explique M. Faucett en faisant référence à la fusée qui propulsera la mission Artemis sur la Lune. "Mais construire et certifier des réservoirs d'hydrogène pour l'aviation commerciale n'est pas sans poser de problèmes. L'hydrogène prend beaucoup de place et il est difficile de le contenir et de le déplacer. Pour les vols moyens et longs courriers, nous n'envisageons pas d'utiliser l'hydrogène comme source directe de propulsion avant 2040. De manière probablement plus réaliste, en 2050 et au-delà".
Lorsque les avions à hydrogène décolleront, ils ne produiront pas d'émissions, mais ce n'est pas tout. "Il est important de garder à l'esprit que si l'hydrogène ne produit techniquement aucune émission de carbone au moment de son utilisation, l'impact environnemental de sa production est important d'un point de vue planétaire", explique Critchlow, analyste dans le domaine de l'aviation. Il ajoute que la majeure partie de l'hydrogène produit aujourd'hui provient de combustibles fossiles et que l'infrastructure permettant de stocker et d'acheminer l'hydrogène là où il est nécessaire pour les avions à hydrogène doit encore être construite et exploitée.
L'électricité et au-delà
Si vous rêvez d'un vol transatlantique à bord d'un avion électrique presque silencieux, vous devrez peut-être attendre plus longtemps que vous ne le pensez : "La physique entre en jeu à un moment donné, avec la densité énergétique des batteries et leur poids", explique M. Faucett, de Boeing. "Vous portez le poids de cette batterie pendant toute la durée du vol - il ne diminue pas au fur et à mesure que vous l'utilisez. Il faudrait que les changements soient de l'ordre de la magnitude [des batteries] pour que nous envisagions de les utiliser pour les vols long-courriers. Pour l'instant, je dirais que c'est pour une génération future.
Çınar estime que les avions entièrement électriques seront introduits dès 2040, mais qu'ils seront limités aux avions régionaux, pouvant accueillir jusqu'à 100 passagers. "À plus long terme, les gros-porteurs pourraient intégrer une légère électrification, mais l'hydrogène et les carburants aéronautiques durables auraient un impact plus important", ajoute-t-elle.
M. Schäfer abonde dans le même sens. "Si des avions électriques sont mis en service au cours des deux prochaines décennies, ils seront destinés à des applications de niche et à des distances plus courtes. "Pour les avions plus gros, il faut changer radicalement la chimie des batteries et certaines entreprises qui proposaient des perspectives intéressantes dans ce domaine ont soudainement cessé d'exister. C'est donc un marché un peu volatile". Il ajoute toutefois que nous pouvons finir par y arriver : "Lesbatteries lithium-air [plus légères que les batteries lithium-ion actuelles, mais avec des problèmes techniques inhérents qui doivent encore être résolus] ont une énergie spécifique comparable à celle du kérosène. Mais le chemin sera long avant d'y parvenir - presque certainement pas d'ici 2050."
Avant cela, il faudra chercher ailleurs. Selon M. Faucett, pour rendre l'aviation plus durable avant 2050, il faudra combiner plusieurs facteurs : "des moteurs plus économes en carburant, des avions plus économes en carburant et l'efficacité opérationnelle".
"Nous travaillons avec les régulateurs et nous travaillons sur des technologies qui nous permettent d'avoir des trajectoires de vol plus efficaces", explique-t-il, ajoutant que ces dernières devraient réduire la consommation de carburant - et donc les émissions - de 5 à 10 %. En ce qui concerne les vols long-courriers, il désigne SAF comme "le plus important".
Il ajoute que l'industrie a la possibilité de commencer à commercialiser ces vols multi-solutions, plus durables, et que cette campagne de marketing devrait coïncider avec la préparation des avions à fonctionner avec 100 % de SAF.
"Je pense que ce changement interviendra au cours des cinq prochaines années. D'abord, vous verrez des vols de démonstration long-courriers avec 100 % de SAF, puis vous commencerez à voir des services réguliers", déclare-t-il.
"La date de 2030 est notre objectif pour que l'avion soit prêt, et je pense que la chaîne d'approvisionnement sera également prête à prendre en charge ces vols.
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Source: edition.cnn.com
