Vers des avions zéro émission

Alors que l’industrie aéronautique cherche des moyens de réduire son empreinte carbone, une solution peu probable prend de l’ampleur: la graisse, l’huile de cuisson recyclée et les graisses animales. Ce sous-produit de cuisine recyclé s’avère être une option innovante pour permettre au transport aérien de prendre une trajectoire de vol plus écologique.

Actuellement, l’aviation est responsable d’environ 2% des émissions mondiales de CO2¹. La demande de vols devant augmenter d’ici le milieu du 21e siècle, ce chiffre pourrait s’accroître considérablement sans action. En réponse, l’industrie a adopté l’objectif de zéro émission nette d’ici 2050.

Ce n’est pas un objectif facile. L’une des solutions pourrait être le carburant d’aviation durable (SAF), une classe de biocarburant fabriqué à partir de matériaux végétaux ou animaux plutôt que de sources fossiles. Un biocarburant est considéré comme durable si ses ingrédients ne sont pas en concurrence avec les cultures alimentaires ou l’utilisation des ressources, et plus généralement, ne posent pas de défis environnementaux tels que la déforestation, la perte de productivité des sols ou la perte de biodiversité. 

«Nous devons nous assurer que nous n’investissons pas dans quelque chose de pire que les carburants fossiles», déclare Jane O’Malley, chercheuse à l’International Council on Clean Transportation.

Les matériaux qui évitent ces pièges incluent les déchets de graisses et d’huiles, les déchets solides municipaux et les résidus agricoles et forestiers. Certaines émissions supplémentaires sont libérées pendant la production de SAF en raison de l’énergie nécessaire au transport des matières premières et au raffinage du carburant; cependant, dans l’ensemble, cela a le potentiel de réduire les émissions de CO2 de l’aviation de 80%, ce qui représente un progrès considérable vers l’atteinte de l’objectif de zéro émission nette du secteur².

D’autres alternatives au carburant fossile, comme les avions électriques et l’hydrogène, devraient également jouer un rôle dans un secteur de l’aviation plus propre, mais elles sont moins réalisables à court terme et dans le contexte des infrastructures existantes. Il faudra peut-être jusqu’en 2030 ou plus tard pour que les avions électriques commerciaux soient techniquement et financièrement réalisables. Même dans ce cas, de tels vols ne seront probablement que de courte portée, car la capacité énergétique relativement modeste des batteries limite considérablement la portée de vol. La distance est également un problème pour l’hydrogène, car son stockage sous forme liquide est difficile pour les vols long-courriers.

À l’inverse, le SAF est un substitut du carburant d’aviation, ce qui signifie qu’il est compatible avec les moteurs d’avion et l’infrastructure de ravitaillement existants.

«Nous avons besoin de technologies qui tirent parti de l’infrastructure et des matières premières existantes, en particulier celles qui n’ont pas de graves répercussions sur l’environnement», explique Derek Vardon, directeur technique d’Alder Renewables, une société de SAF basée aux États-Unis.

Tim Obitts, PDG de l’entreprise, abonde en ce sens: «Nous avons besoin d’une solution de remplacement à 100%. Nous ne pouvons pas avoir deux infrastructures différentes dans les aéroports.»

Alder Renewables vise à résoudre ce problème avec un carburant durable qui peut être traité dans les raffineries de pétrole traditionnelles. «La production réelle et économiquement viable de SAF va décoller une fois que les raffineries entreront sur le marché», explique M. Obitts.

Modes de production

Différents processus peuvent convertir les matières premières en SAF, mais le seul actuellement utilisé à grande échelle est le procédé HEFA (Hydrotreated Esters and Fatty Acids), qui raffine les graisses et les huiles en carburant et présente le taux de conversion le plus élevé de tous les modes de production, à 90%. L’entreprise finlandaise Neste, par exemple, produit du carburant à partir d’huile de cuisson et de graisses animales résiduelles, qui sont disponibles dans les aéroports du monde entier. Air BP explore le même processus.

«Les biocarburants fabriqués à partir d’huiles peuvent essentiellement être produits à l’aide des infrastructures de raffinerie existantes, car ils sont assez similaires aux hydrocarbures que l’on obtient à partir du pétrole fossile», explique Mme O’Malley. «Certaines entreprises travaillent déjà à la reconversion de leurs installations.»

L’offre de graisses et d’huiles étant limitée, une gamme plus large de technologies sera nécessaire. L’une est la voie de l’alcool au jet (AtJ), qui consiste à prendre de la biomasse sucrée ou amidonnée telle que la canne à sucre, la betterave sucrière, la matière sèche végétale et le grain de maïs, à la convertir en éthanol ou en autres alcools, puis à la convertir en carburant. Une autre est le procédé Fischer Tropsch (FT), qui prévoit de convertir les matériaux carbonés, tels que les déchets solides municipaux, le charbon, les cendres et la sciure, en carburant. Alder Renewables explore l’utilisation de résidus agricoles, de déchets de bois et de cultures non alimentaires telles que le miscanthus, une haute herbe ornementale à fleurs, pour les produits SAF.

Large échelle ou échec

Une fois produit, le SAF doit encore être mélangé avec le carburant d’aviation traditionnel. Le taux de mélange maximal autorisé sur les vols commerciaux est de 50%, mais on espère que les compagnies aériennes pourront utiliser 100% de SAF d’ici 2030. En novembre 2023, Virgin Atlantic a effectué le tout premier vol avec 100% de SAF de Londres Heathrow à New York JFK, sous dérogation spéciale et sans passagers payants. Il était alimenté par 88% de HEFA fabriqués à partir de graisses usagées et 12% de kérosène synthétique fabriqué à partir de sucres végétaux.

En 2023, la production de SAF a triplé pour atteindre 600 millions de litres³. Cependant, cela ne représente que 0,2% de la consommation de carburant pour l’aviation, contre un objectif de 19% d’ici 2040, selon le scénario de développement durable de l’Agence internationale de l’énergie⁴.

 Les principaux obstacles sont les coûts élevés associés à l’innovation et aux méthodes de production; aucun n’est encore compétitif en matière de coûts avec le carburant pour avions traditionnel. Des initiatives sont en cours pour rendre le changement moins douloureux. Lors d’une récente révision du système d’échange de quotas d’émission de l’UE (SEQE), les fonds versés par les compagnies aériennes dans le cadre du système seront désormais réinvestis sur le marché sous forme de quotas de SAF pour les compagnies aériennes cherchant à remplacer le carburant conventionnel par du SAF. Ces quotas couvriront jusqu’à 95% de l’écart de coût entre le SAF et les carburants traditionnels. Entre-temps, le Congrès américain a proposé le Sustainable Skies Act pour encourager l’utilisation de SAF par le biais d’un crédit d’impôt et d’une subvention pour accroître la production de SAF. L’Asie suscite également un intérêt important: la Chine a exporté plus d’un million de mégatonnes d’huile de cuisson usagée pour la production de SAF, dont des quantités substantielles vers la Malaisie et Singapour. L’Indonésie cherche à développer le traitement domestique de l’huile de cuisson usagée.

Un autre défi réside dans le fait que le SAF a une densité énergétique inférieure à celle du carburant pour avions traditionnel, de sorte que les avions qui stockent la même quantité de carburant ne pourront pas voler aussi loin, même s’ils vont toujours plus loin que les avions électriques, sur la base de la technologie actuelle.

Ensuite, il y a le processus requis pour approuver les nouvelles technologies aéronautiques, qui sont couvertes par l’American Society for Testing and Materials (ASTM), une organisation internationale de normalisation volontaire dirigée par des experts techniques et des professionnels de l’industrie dans 140 pays. «Le processus d’obtention de l’approbation du carburant par l’ASTM prend des années et nécessite des sommes d’argent considérables, il est donc difficile pour les petites entreprises d’agir rapidement», explique M. Obitts. «Les compagnies aériennes ne veulent plus payer pour le moment, à moins d’y être forcées. C’est un peu la situation de David et Goliath lorsque de nouvelles technologies tentent d’émerger et d’avancer, car les raffineries sont également très conservatrices dans leur approche.» 

En fin de compte, SAF ne sera qu’une partie de la solution pour décarboner le transport aérien, mais cela pourrait être une partie cruciale. «Le chemin vers la neutralité carbone sera composé d’un mélange diversifié de matières premières», déclare Mme O’Malley.