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Aviation décarbonée : rêve d'Icare ou réalité ?

Les biocarburants, une alternative encore trop coûteuse

Analyse Cécile Michaut, journaliste scientifique
Le 2 février 2021 |
3 mins de lecture
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Les biocarburants, une alternative encore trop coûteuse
Samuel Saysset
Samuel Saysset
conseiller Techniques chez Engie Research
Jean-Philippe Héraud
Jean-Philippe Héraud
ingénieur Procédés à la Direction Conception Modélisation Procédés d'IFP Energies nouvelles
Paul Mannes
Paul Mannes
directeur de Total Aviation, en charge de la ligne de métier monde
Jérôme Bonini
Jérôme Bonini
directeur recherche et technologies chez Safran aircraft engines
En bref
  • Les modèles d'avion actuels peuvent fonctionner avec des carburants composés à 30% à 50 % de biokérosène.
  • Pour éviter la concurrence avec le secteur alimentaire, la biomasse composée de déchets et résidus est au centre des processus industriels de production des biocarburants.
  • À des prix de 1,5 à 2 fois supérieurs à ceux du kérosène, leur coût reste élevé et non compétitif par rapport aux énergies fossiles.

Pour réduire ses émis­sions, l’aviation compte sur les bio­car­bu­rants et les car­bu­rants de syn­thèse pro­duits sans pét­role. Tech­nique­ment, c’est pos­si­ble. « Les normes sur les bio­car­bu­rants autorisent l’incorporation de 30 à 50 % de biokérozène sans mod­i­fi­er la motori­sa­tion, » indique Jean-Philippe Héraud, chef de pro­jet BioT­fu­eL à l’IFP Éner­gies nou­velles (l’ancien Insti­tut français du pétrole).

Cepen­dant, pour agir sur le réchauf­fe­ment cli­ma­tique, les bio­car­bu­rants dits de pre­mière généra­tion issus de cul­tures ali­men­taires (graines ou sucre) sont décon­seil­lés. Ils entrent en con­cur­rence avec l’alimentation et présen­tent un bilan envi­ron­nemen­tal négatif. Place aux bio­car­bu­rants de sec­onde généra­tion, provenant de résidus forestiers, paille et déchets biosour­cés. Pour Jean-Philippe Héraud, « les ressources pour ces bio­car­bu­rants exis­tent, car la France est un pays très vert. Mais une des dif­fi­cultés de cette ressource est son aspect local, alors que le pét­role arrive en France dans seule­ment trois ports. Il faut savoir capter ces gise­ments dif­fus, con­cen­tr­er la bio­masse pour mieux la trans­porter et s’adapter à la vari­abil­ité de la ressource selon les saisons.»

L’IFPEN a donc engagé des recherch­es sur la con­ver­sion ther­mochim­ique indi­recte de la bio­masse : celle-ci est gazéi­fiée pour obtenir un gaz de syn­thèse, mélange de monoxyde de car­bone (CO) et d’hydrogène (H2). Après purifi­ca­tion, ce gaz est trans­for­mé par un procédé con­nu appelé Fis­ch­er Trop­sch pour for­mer du kérosène de syn­thèse. « Nous avons démon­tré la fais­abil­ité avec le pro­jet BioT­fu­eL, il reste main­tenant à la tran­scrire en réal­ité indus­trielle », expose Jean-Philippe Héraud.

Le coût de ce bio­car­bu­rant est supérieur à celui du kérosène issu du pét­role, « entre 1,5 et 2 fois supérieur aux car­bu­rants équiv­a­lents d’origine fos­sile hors tax­es. Ce sur­coût varie en fonc­tion du prix de la matière pre­mière, de la local­i­sa­tion et de l’intégration avec des sites en recon­ver­sion. » Il sem­ble donc dif­fi­cile d’en faire sup­port­er la charge aux clients des com­pag­nies aéri­ennes sans ris­quer que ceux-ci se détour­nent du trans­port aérien.

Le car­bu­rant représente env­i­ron 25 à 30% du prix d’un vol. « Pour un aller-retour Paris – New York sur un appareil util­isant 1% de bio­car­bu­rant, le prix du bil­let aug­menterait de 5 $ par pas­sager, détaille Paul Mannes, directeur de l’aviation chez Total. Pour un vol util­isant 10% de bio­car­bu­rant, c’est dix fois plus, soit env­i­ron 50 $. Donc oui, le prix pour­rait être dis­suasif. »

Il va de soi que les com­pag­nies aéri­ennes n’augmenteront pas le prix des bil­lets si elles n’y sont pas con­traintes. « Le gou­verne­ment français tra­vaille avec les entre­pris­es nationales con­cernées, comme Total, Air­bus et Safran, pour voir com­ment on pour­rait dévelop­per l’industrie des SAF (Sus­tain­able avi­a­tion fuel) et une telle lég­is­la­tion dit-il. » Pour l’instant, le pro­jet de loi de finances prévoit l’obligation d’utiliser 1% de bio­car­bu­rants en 2022, 2% en 2025 et 5% d’ici à 2030, afin d’accompagner la hausse de la demande et la disponi­bil­ité des SAF sur le marché.

Car­bu­rants synthétiques

De son côté, Engie a lancé un pro­jet de pyrogazéi­fi­ca­tion de la bio­masse bap­tisé Gaya : du bois est porté à haute tem­péra­ture en qua­si-absence d’oxygène. Il est ain­si con­ver­ti en un mélange de gaz : hydrogène, CO2, méthane, monoxyde de car­bone, qui sont ensuite réor­gan­isés pour for­mer du car­bu­rant. Mais là encore, le coût est élevé.

L’autre voie pour fab­ri­quer du car­bu­rant d’origine non pétro-sour­cée sont les car­bu­rants syn­thé­tiques issus de l’hydrogène, lui-même provenant de l’électricité. Le principe : com­bin­er de l’hydrogène avec du CO2 pour obtenir du méthane de syn­thèse, précurseur d’autres car­bu­rants comme le kérosène, que l’on nomme alors e‑kérosène. « On sait pro­duire ce e‑kérozène, indique Samuel Says­set, con­seiller tech­nique en chef chez Engie. L’Afrique du Sud, notam­ment, a dévelop­pé ce savoir-faire pen­dant l’Apartheid, lorsqu’il subis­sait l’embargo sur les pro­duits pétroliers. Le prin­ci­pal souci est l’économie de la fil­ière : ce e‑kérozène est plus cher. »

Y a‑t-il de l’élec­tric­ité dans l’air ?

Hormis l’hydrogène et les bio­car­bu­rants, les éner­gies « pro­pres » sont peu adap­tées aux con­traintes dras­tiques de l’aviation. Certes, Solar Impulse, l’avion solaire de Bertrand Pic­card, a réus­si son tour du monde entre 2015 et 2016, mais ce con­cept est impos­si­ble à trans­pos­er à un appareil de ligne. Quant à l’avion élec­trique propul­sé par bat­ter­ies, il sem­ble aujourd’hui lim­ité aux petits mod­èles et petites dis­tances comme le Ecar­a­van 1 du fab­ri­cant Cess­na. Les bat­ter­ies restent le prin­ci­pal frein. « La den­sité d’énergie d’une bat­terie est de 200 Wh/kg, con­tre 12 000 Wh/kg pour le kérozène, rap­pelle Jérôme Boni­ni, vice-prési­dent de la recherche et des tech­nolo­gies chez Safran. Nous tra­vail­lons plutôt sur l’hybridation des moteurs, de manière à assis­ter les moteurs ther­miques lors de cer­taines phas­es de vol. » Mais ce coup de pouce ne représente que quelques pour­cents, l’immense majorité de l’énergie est apportée par les carburants.

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