Ce que font Boeing, Airbus et d'autres constructeurs d'avions pour assainir le transport aérien

En Suède, on appelle ça le flygskam, ou la honte volante – le sentiment de culpabilité que vous aidez à détruire la planète alors que vous filez en Espagne pour le week-end.

Alors que l'Organisation de l'aviation civile internationale de l'ONU prévoit que les émissions de l'aviation pourraient tripler d'ici 2050 par rapport à leur niveau de 2015, certains pays prennent des mesures en interdisant les vols courts où le rail est une alternative viable.

Le temps presse maintenant pour que l'industrie aéronautique se décarbone ou soit confrontée à de nouvelles restrictions sur sa croissance. Cela signifie développer des avions qui fonctionnent à l'électricité ou à des carburants propres.

Mettre fin aux émissions de carbone de l'aviation se heurte à des obstacles techniques et économiques, notamment les lois inflexibles de la physique.

Faire décoller un gros porteur Airbus A320 de 80 tonnes nécessite d'énormes quantités d'énergie : un avion typique contient environ 20 000 litres de kérosène, soit près de 10 fois plus de carburant qu'une voiture moyenne utilise en un an.

Les trajets longue distance sont encore plus polluants : un vol Francfort-New York en Boeing 747 gros porteur émet à peu près la même quantité de dioxyde de carbone que le chauffage de 440 foyers allemands pendant un an (environ 2 000 kilogrammes par passager).

Alors que les start-ups travaillent sur des batteries pour soulever des avions plus petits dans les airs, il n'y a jusqu'à présent aucune alternative viable à la propulsion à combustion pour les jets long-courriers.

Airbus, le plus grand constructeur d'avions au monde, parie que les avions à hydrogène pourraient être une solution pour un vol sans émission. Il dit qu'il aura un modèle à usage commercial d'ici le milieu de la prochaine décennie.

La société convertit le premier superjumbo A380 jamais construit en un avion de démonstration, qui devrait effectuer des essais en vol d'un moteur à combustion à hydrogène monté sur son fuselage à partir de 2026.

Le rival américain Boeing teste des piles à hydrogène sur son drone militaire sans pilote ScanEagle3. Cependant, la société affirme que les avions propulsés à l'hydrogène ne seront réalistes que dans la seconde moitié du siècle.

Il n'y a pas non plus d'infrastructure au sol dans les aéroports pour soutenir une large utilisation du carburant. L'hydrogène doit également être refroidi et est inflammable.

Les délais de certification généralement longs pour les nouveaux avions et les progrès qui doivent encore être réalisés avec l'hydrogène, y compris la façon de le stocker et de générer suffisamment d'énergie pour le décollage et l'atterrissage, signifient que les compagnies aériennes et les entreprises aérospatiales ont besoin d'une solution provisoire pour leur permettre de répondre à leurs besoins. engagements publics de zéro émission nette de carbone d'ici 2050.

Les carburants d'aviation durables (SAF), un terme générique désignant les substituts au kérosène à base de fossiles, sont apparus comme une passerelle vers les avions à zéro émission.

L'un d'entre eux est dérivé d'ingrédients biologiques tels que les huiles de cuisson usagées, les graisses animales, les déchets municipaux ou les résidus forestiers. L'autre est un carburant synthétique fabriqué à partir d'électricité pour séparer l'eau en oxygène et en hydrogène, puis en combinant l'hydrogène avec du carbone extrait de l'atmosphère.

Comme le kérosène, le SAF rejette du dioxyde de carbone et d'autres polluants dans l'atmosphère. La réduction des émissions provient du fait que les matériaux brûlés ne proviennent pas de l'extraction de combustibles fossiles séquestrés depuis des milliers d'années.

Dans sa volonté d'atteindre le zéro net, l'Union européenne souhaite que tout le carburant des avions contienne 2 % de SAF à partir de 2025, pour atteindre 63 % d'ici 2063. Pour l'instant, la production mondiale annuelle alimenterait à peine la flotte mondiale pendant quelques jours.

Des fournisseurs tels que le finlandais Neste Oyj promettent d'augmenter la production de SAF à mesure que la demande augmente. Il utilise actuellement des huiles de cuisson usagées et des déchets de graisses animales pour fabriquer des SAF, mais explore d'autres sources, notamment les déchets solides municipaux.

Étant donné que la combustion de SAF synthétiques émet exactement autant de dioxyde de carbone que celui utilisé pour le produire, il est considéré comme net zéro, ce qui signifie qu'aucune nouvelle émission de carbone n'est générée par son utilisation.

Lufthansa estime que le SAF est trois à quatre fois plus cher que le carburéacteur ordinaire, et les dirigeants de l'industrie disent qu'ils auront besoin de subventions pour aider à pousser le carburant alternatif sur sa bosse initiale.

Ils existent, mais ils sont petits. Heart Aerospace, une start-up suédoise, développe un avion électrique appelé ES-30 qui peut accueillir 30 passagers et a une autonomie entièrement électrique et zéro émission de 200 kilomètres (124 miles).

La société affirme que l'ES-30 entrera en service en 2028. Pendant ce temps, Ampaire, basé à Los Angeles, a converti un Cessna Grand Caravan à 11 passagers en un modèle hybride avec à la fois un moteur à combustion conventionnel et un moteur électrique.

Ampaire affirme que l'avion est entré en service en 2021 et peut réduire la consommation de carburant et les émissions de gaz à effet de serre de 50 %. Au total, selon le cabinet de conseil Roland Berger, il existe environ 100 programmes d'aviation électrique différents en cours de développement dans le monde.

Le gros problème est la taille et le poids des batteries nécessaires pour les alimenter. Les batteries lithium-ion actuelles ne stockent qu'une petite fraction de l'énergie d'un volume égal de carburéacteur liquide. Cela les rend trop inefficaces pour les avions de grande taille ou longue distance.

De plus, contrairement au carburant liquide, leur poids ne diminue pas au fur et à mesure du vol. La technologie hybride atténue cela en utilisant à la fois des moteurs conventionnels et électriques. Soit ils partagent la charge de travail, soit le moteur conventionnel charge les batteries ; dans les deux cas, les émissions sont moindres et les batteries peuvent être beaucoup plus petites.

Dans certaines conceptions hybrides, des moteurs électriques sont utilisés pour propulser les décollages et atterrissages courts mais très polluants, tandis qu'à l'altitude de croisière, la propulsion est assurée par des moteurs à réaction conventionnels conçus pour être plus économes en carburant en vol.

Ça dépend. Comme pour les voitures, l'empreinte carbone d'un avion hybride-électrique dépend de sa consommation d'électricité et de la source de l'électricité.

Un avion qui recharge sa batterie en vol en brûlant du carburéacteur ne réduira pas beaucoup les émissions. Mais les conceptions tout électriques et les hybrides "parallèles" chargés avant le décollage à l'aide d'électricité provenant de sources d'énergie renouvelables pourraient faire une réelle différence, tout comme les avions à hydrogène.

Néanmoins, compte tenu des longs délais de certification et des longs cycles de vie des aéronefs, les réductions potentielles totales de la pollution seront limitées au cours des prochaines décennies.

Les petits taxis volants électriques sont sur le point de décoller les premiers. EHang Air Mobility Group of China développe des avions à décollage et atterrissage verticaux électriques (eVTOL) d'un coût de 300 000 $, anticipant une forte demande des intervenants d'urgence, des services de taxi aérien et des opérateurs de vols touristiques.

L'allemand Volocopter GmbH, qui est soutenu par Daimler, a ouvert en 2019 un « Voloport » à Singapour pour des vols d'essai publics et prévoit de commencer le service commercial dès 2024. Parmi les autres start-ups à la recherche de cette opportunité figurent l'américain Zunum Aero, MagniX Technologies et Vertical Aerospace du Royaume-Uni.

La start-up israélienne Eviation Aircraft a effectué le premier vol d'essai de son avion électrique neuf passagers en septembre dernier. De petits avions hybrides électriques transportant 10 à 20 passagers pourraient arriver d'ici le milieu de la prochaine décennie et de plus gros avions régionaux transportant jusqu'à 40 passagers vers 2030, selon Stéphane Cueille, directeur de la technologie chez Safran, l'un des principaux fabricants de moteurs à réaction.

Bloomberg