Demain, fera-t-on voler les avions avec des huiles usagées ou des résidus de biomasse ? Alors que les performances des batteries limitent l’usage de l’énergie électrique et que l’hydrogène pourrait s’inviter dans les avions vers 2035, le carburant durable d’aviation (SAF en anglais pour sustainable aviation fuel) s’érige en levier efficace de décarbonation du transport aérien. Preuve de son attrait : Airbus, le centre de recherche allemand DLR, le motoriste Rolls-Royce et le producteur de carburant durable Neste, ont annoncé jeudi 18 mars s’être associés pour lancer la première étude d’envergure sur le sujet. De quoi peut-être accélérer une utilisation jusque-là confidentielle.
Pour l’heure, la collaboration s’est déjà traduite par le lancement mi-mars de premiers essais moteurs, incluant un premier vol, effectués au sein des installations toulousaines d’Airbus. L’étude sera aussi menée au sol et en vol via un Airbus A350-900 équipé de moteurs Rolls-Royce Trent XWB, qui a commencé à voler. "Ces essais seront suivis par des tests sur les émissions en vol qui débuteront en avril et reprendront à l’automne, utilisant un Falcon 20-E du DLR pour effectuer des mesures visant à étudier l'impact de l’usage de SAF sur les émissions", précise Airbus dans un communiqué. D’autres tests au sol pour mesurer les émissions de particules sont également prévus.
Une goutte d'eau dans un océan
Pour le transport aérien l’enjeu du déploiement à grande échelle des carburants durables pourrait s’avérer crucial. Le secteur représente environ 3% des émissions mondiales de CO2 et s’est fixé pour objectif de réduire par deux ses émissions de CO2 en 2050 par rapport à celles de 2005. Ces carburants, utilisables par les avions existants, constituent le moyen le plus sûr et le plus simple de tenir ces engagements. La France a d’ailleurs établi une feuille de route début 2020 visant 2% d’incorporation de biocarburants en 2025 (soit 160 000 tonnes) et 5% d’incorporation de biocarburants en 2030, soit 430 000 tonnes. Une initiative couplée avec un appel à manifestation d’intérêt - associant Airbus, Air France, Safran, Suez et Total - visant à faire émerger une filière intégrée.
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Mais pour le moment, ces carburants se font plus que discrets dans le ciel, alors même qu’il existe sept filières certifiées par l’organisme ASTM prévoyant pour la plupart un taux d’incorporation de 50%. En dix ans, seuls quelque 300 000 vols intégrant pour partie cette source d’énergie alternative ont été assurés. Et alors qu’une dizaine d’aéroports en distribuent de manière continue, ils ne représentent qu’environ 0,01% de la consommation totale en carburants du secteur… Leur mise en œuvre reste sporadique. Pour sa part, Airbus a effectué plusieurs vols tests avec notamment Lufthansa et Air Canada et propose des livraisons d’avions avec carburant durable depuis Toulouse, Mobile et Hambourg, avec Total et BP pour fournisseurs.
Plusieurs émissions à suivre
Première question abordée dans le cadre de cette étude basée sur l’utilisation de carburant issu de la filière HEFA (esters et acides gras hydroprocédés), la plus mûre d’un point de vue industriel : quel est l’impact des carburants durables en matière d’émissions ? On estime au sein de la filière aéronautique que la substitution d'une tonne de kérosène conventionnel par une tonne de ces carburants pourrait réduire jusqu’à 80% des émissions de CO2 sur la base du cycle de vie complet du carburant. Des évaluations que l’étude pourrait permettre d’affiner.
Mais le CO2 n’est pas le seul rejet dans le collimateur. "Lors de campagnes de recherche précédentes, nous avons déjà été en mesure de démontrer le potentiel de réduction de la suie générée en passant de 30 à 50% de mélanges de carburants alternatifs, et nous espérons que cette nouvelle campagne confirmera que ce potentiel est encore plus important", détaille dans le communiqué Patrick Le Clercq, au sein du DLR. "Des mesures et analyses supplémentaires pour la caractérisation des émissions de particules pendant les essais au sol seront fournies par l'université britannique de Manchester et le Conseil national de la recherche du Canada", précisent les responsables du projet.
Du bon usage des joints
Surtout, l’étude lancée par Airbus et ses comparses vise à évaluer l’effet des carburants durables sur les performances des avions. Autrement dit, s’assurer qu’il est possible de dépasser le taux actuel d’incorporation de 50%, voire d’atteindre 100%, ouvrant la voie à une plus grande démocratisation de leur utilisation. Car le comportement de ces carburants diffère de celui du kérosène classique. "Nous devons nous assurer du bon comportement de ces carburants dans le système de distribution des avions, notamment lié à leur pouvoir lubrifiant", expliquait récemment à L’Usine Nouvelle Steven le Moing, responsable des carburants durables chez Airbus.
"Il faut s’assurer que les carburants durables brûlent de la même façon que le kérosène, détaillait pour sa part Nicolas Jeuland, expert carburant chez Safran. Or, certains peuvent avoir une moins bonne évaporation et causer des problèmes d’allumage des moteurs. D’autres questions se posent, comme par exemple la température de combustion qui peut avoir un impact sur la formation des NOx ou la tenue mécanique des chambres de combustion. Permettent-ils de conserver une bonne stabilité de combustion ? Ont-ils un impact sur les émissions polluantes ?" Autre point de vigilance : l’absence de cycles aromatiques - un agencement spécifique de chaînes carbonées - dans ces carburants, présent dans le kérosène, a tendance à diminuer l’étanchéité des joints. D’où la nécessite de mettre au point de nouveaux élastomères.
L'industrie prône la méthode globale
Si la nouvelle étude permettra sans doute de mieux appréhender l’usage du carburant aviation durable, de nombreux obstacles pointent encore à l’horizon. D’abord celui de la disponibilité des sources en matières premières, en limitant la concurrence avec les besoins alimentaires. "L’essor des biocarburants sera lié à la somme de solutions locales qui parviendront à mettre en œuvre les bonnes ressources et les bonnes filières, dans chaque région du monde, dans chaque pays", pour Nicolas Jeuland. En outre, des infrastructures devront voir le jour pour acheminer ces carburants dont le prix – entre 3 et 10 fois plus élevés que le kérosène – limite encore le déploiement.
Autant de difficultés qui poussent les industriels à en appeler à des mesures de soutien, à l’échelle européenne ou mondiale. Des mesures qui, une fois mises en place, pourrait enclencher un cercle vertueux d’investissements productifs. "Il est nécessaire que l’Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) s’implique dans la démocratisation des carburants durables pour éviter la fragmentation des recommandations et pour éviter les distorsions de marchés entre les compagnies aériennes, d'après Steven le Moing. Une approche globale est absolument nécessaire." Le décollage réel des carburants durables risque de prendre du temps.
