Le dernier rapport du GIEC, publié en avril dernier, met en lumière les applications et actions concrètes nécessaires à la réduction des températures mondiales et au “sauvetage” de la planète. Parmi elles, le remplacement des énergies fossiles par des sources d’énergies peu émettrices voire non-émettrices de dioxyde de carbone (CO2) est une piste à envisager sérieusement. L’énergie est en effet partie intégrante de la vie quotidienne de la population mondiale tant à l’échelle individuelle qu’au niveau des entreprises, des administrations et des Etats. Les transports consomment une part non-négligeable de cette énergie et, par là-même, participent à émettre des gaz à effet de serre et autres éléments contribuant au réchauffement climatique. Ainsi, en 2019, 23% des émissions directes mondiales de gaz à effet de serre provenaient des transports⁽¹⁾. Comme si cela n’était pas suffisant, le secteur des transports croît avec une rapidité extrême au niveau mondial ⁽²⁾et ce phénomène ne touche pas que les pays qui poursuivent leur industrialisation. En France, alors qu’en moyenne, un Français parcourait 5 kilomètres par jour au milieu des années 1970, il en parcourt aujourd’hui 50⁽³⁾. 

Au cœur des réseaux de transport, l’usage de l’avion est de plus en plus décrié. Rappelons le discours, certes aux accents culpabilisants, de Greta Thumberg, la jeune activiste suédoise, en 2018 et le mouvement du “flygskam” ou “honte de prendre l’avion” qui en a découlé. L’aviation civile, comprenant le transport civil de passagers et de marchandises, émet 3% des émissions globales de CO2 d’après l’Agence Internationale de l’énergie et contribuerait à hauteur de 4% au réchauffement climatique mondial⁽⁴⁾. Le constat de croissance du transport existe aussi pour l’aviation. Ainsi, en 2018, un nouveau record a été atteint dans l’aviation civile avec 200 000 vols par jour dans le monde⁽⁵⁾ soit un équivalent de 127 passagers prenant l’avion chaque seconde⁽⁶⁾. Ce secteur est considéré comme étant difficile à décarboner du fait de sa dépendance forte au kérosène alors même que, pour chaque kilo de kérosène utilisé, 3 kilos de CO2 finissent dans l’atmosphère⁽⁷⁾. Ces émissions sont dues à plusieurs phénomènes. Si la combustion du kérosène est la source la plus logique d’émissions, il convient de rappeler que les émissions liées au transport et à l’extraction du pétrole pour produire ce kérosène comptent. Les différentes phases de vol ainsi que la hauteur de vol ont également un impact significatif sur la quantité de CO2 émise. Malgré ces difficultés apparentes, les compagnies aériennes tout autour du globe se sont engagées à atteindre l’objectif d’émission nette nulle de CO2 d’ici à 2050⁽⁸⁾. Plusieurs alternatives sont aujourd’hui posées sur la table mais toutes requièrent encore des développements conséquents et la recherche se poursuit pour espérer un jour voir le kérosène remplacé complètement dans les réservoirs d’avions par des énergies dites propres. Le dernier rapport du GIEC indique que les biocarburants et l’hydrogène sont les solutions les plus probables. 

L’hydrogène est une énergie utilisée depuis plusieurs centaines d’années dans l’aéronautique puisqu’en 1783, le premier ballon à hydrogène s’envolait à Paris. Pourquoi n’est-il pas facile alors d’utiliser aujourd’hui cette énergie maîtrisée depuis longtemps ? De la même manière, des biocarburants – comprenez, entre autres, de l’huile de cuisson usagée – sont utilisés en quantité minoritaire dans certains réservoirs d’avion aujourd’hui mais le kérosène reste dominant. On peut donc se demander ce qui freine la transition vers un usage exclusif des biocarburants. La transition doit pourtant s’opérer rapidement puisque le secteur de l’aviation s’est engagé à ne plus émettre de CO2. De plus, la société civile est de plus en plus consciente des enjeux liés à la transition écologique et demande des changements rapides. Ces changements ne peuvent être à l’initiative uniquement des entreprises concernées puisqu’ils impliquent des coûts et des transformations profondes de l’industrie en question. Les Etats auraient donc un rôle à jouer dans cette évolution mais la question des moyens et des ambitions se pose. De même se pose la question d’un usage plus raisonné des transports par l’ensemble des citoyens et, dans le cas de l’avion, de l’utilité des déplacements effectués. 

L’objectif de cet article est donc de comprendre ce qu’implique l’usage des solutions alternatives proposées, en remplacement du kérosène utilisé dans l’aviation civile, notamment au niveau de l’action de l’Etat. Le sujet étant large et complexe, l’ambition est de donner des clés de lecture des solutions existantes aujourd’hui, de leur faisabilité et de leur impact réel dans l’objectif de réduction du réchauffement planétaire sans avoir une vocation d’exhaustivité. Pour ce faire, nous jetterons un œil à l’encadrement législatif existant pour ensuite nous intéresser aux solutions existantes ou envisagées. 

Encadrement législatif et impulsions de l’Etat 

Dans le domaine de la protection de l’environnement, il semble difficilement réaliste de laisser les acteurs d’un secteur prendre l’initiative de changements d’envergure, ces changements pouvant être coûteux et d’ampleur. L’industrie de l’aviation n’est pas une exception. Sur ce sujet, les Etats, et plus largement les ensembles d’États, ont impulsé certaines dynamiques sur lesquelles nous reviendrons. Le propos s’en tiendra ici aux mesures françaises en la matière. Il s’agira de comprendre ce que l’Etat français met en place pour réduire les émissions de gaz à effet de serre de l’aviation telle qu’elle fonctionne aujourd’hui ainsi que ce qui est proposé pour conduire au remplacement progressif des solutions polluantes actuelles. 

La loi Climat-Résilience ou la recherche de réduction des émissions de CO2

La loi Climat et Résilience (ou portant lutte contre le dérèglement climatique), issue de la Convention Citoyenne pour le Climat (le rassemblement de citoyens français tirés au sort pour réfléchir entre 2019 et 2020 à des mesures pour atténuer d’au moins 40% les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030), a été à l’origine de certaines évolutions. Elle interdit les vols intérieurs lorsqu’une alternative en train de moins de deux heures trente existe. Toutefois, en se rendant sur les sites de compagnies aériennes proposant des liaisons à l’intérieur du territoire français, il s’avère que des vols Paris-Nantes ou Paris-Lyon sont toujours disponibles alors même que ces trajets sont assurés “sur le réseau ferré national sans correspondance et par plusieurs liaisons quotidiennes d’une durée inférieure à deux heures trente” comme prévu par le Code des Transports⁽⁹⁾. L’argument à la circulation de ces vols tiendrait au fait qu’ils assureraient majoritairement le transport de passagers en correspondance. Il reste donc des progrès majeurs à faire de ce côté-là…

Ensuite, elle impose une compensation des émissions de gaz à effet de serre aux exploitants d’aéronefs “opérant des vols à l’intérieur du territoire national et dont les émissions de gaz à effet de serre sont soumises aux obligations du système européen d’échange de quotas d’émission”⁽¹⁰⁾. La compensation s’opère sous la forme de crédits carbone et doit représenter 50% des émissions à compter du 1er janvier 2022, 70% dès le 1er janvier 2023 et la totalité des émissions à partir du 1er janvier 2024⁽¹¹⁾. En cas de manquement du respect des seuils de compensation fixés, les entreprises encourent une amende administrative d’une hauteur de 100€/tonne de gaz à effet de serre émise au-delà du seuil et non compensée. De plus, aucune dispense de compensation n’est permise puisque l’entreprise devra justifier de cette compensation l’année suivante en plus de l’amende administrative acquittée. Si ces mesures semblent exigeantes et donc favorables à l’introduction de nouvelles dynamiques en matière de protection de l’environnement dans le secteur de l’aviation, il n’en demeure pas moins que nous pouvons soulever les limites d’un tel dispositif qui ne revient pas à supprimer les émissions de CO2 mais à instaurer un système compensatoire. De plus, le décret d’application de cette loi prévoit une “exemption pour les exploitants d’aéronefs générant moins de 1000 tonnes de dioxyde de carbone (CO2) par an”⁽¹²⁾, ce qui suppose que l’ensemble du marché n’est pas soumis aux mêmes contraintes en matière de réduction des gaz à effet de serre.

Quand l’Etat français cherche à accélérer la transition vers des énergies durables

La feuille de route pour des biocarburants aéronautiques durables dans le transport aérien français a fixé des objectifs d’utilisation des carburants dits propres en 2020. Elle prévoit notamment que ces carburants soient déployés à hauteur de 2% en 2025 et de 5% en 2030. D’ici à 2050, ce taux de substitution du carburant fossile par un carburant alternatif propre devrait atteindre 50%⁽¹³⁾. La typologie de biocarburants pouvant être utilisés est désormais encadrée mais nous reviendrons là-dessus. La taxe incitative relative à l’utilisation d’énergie renouvelable dans le transport (TIRUERT), prévue par l’article 266 quindecies du Code des Douanes, fixe “un objectif d’utilisation d’énergie renouvelable dans le transport au-delà duquel le montant dû au titre de cette taxe est nul pour le redevable”⁽¹⁴⁾. 

L’Etat français utilise donc les deux méthodes pour faire évoluer les comportements, la méthode incitative, via la réduction des taxes sur l’utilisation des énergies dites vertes, et punitive avec le système de compensation des droits d’émissions de gaz à effet de serre et de crédits carbone. Ces ambitions ont connu une accélération avec la crise du Covid qui a touché fondamentalement l’industrie aéronautique. 

Cette dernière a été largement fragilisée par l’interruption des déplacements inter et intra-pays et l’Etat français a choisi de saisir cette situation inédite pour engranger de nouvelles mutations de la filière aéronautique. Ainsi, un plan d’aide à ce secteur a été décidé. Il vise à appuyer la recherche-développement pour trouver des solutions alternatives aux procédés existants et construire un avion neutre en émission carbone en 2035⁽¹⁵⁾. Ce plan, d’un montant d’1,5 milliard d’euros, est censé pallier les difficultés rencontrées par le secteur pendant la crise Covid en contrepartie d’une transformation accrue vers une aviation durable. 

Ainsi, il est impossible de nier les efforts réalisés pour tenter d’encadrer et de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’aviation civile. Les textes de loi se multiplient et adressent des échéances strictes en matière de compensation d’émissions de CO2 et de remplacement des carburants classiques par des biocarburants. 

Bien que ces textes contiennent des limites que nous avons exposées, il n’en demeure pas moins que l’effet incitatif de ces réglementations existe puisque les entreprises de l’aéronautique vont devoir s’y conformer sous peine de sanctions. 

L’objectif de la suite de cet article est d’étudier plus en détails les solutions qui sont envisagées en réponse à ces incitations étatiques et en remplacement du kérosène et des types d’avions, ainsi que la faisabilité de ces solutions et leurs caractéristiques.

Solutions envisagées pour réduire l’impact carbone de l’aviation civile

Dans cette partie, il s’agira d’explorer certaines des solutions alternatives ou concurrentes au kérosène qui sont mises majoritairement sur la table aujourd’hui. Ainsi, les options portant sur les avions électriques ne seront pas abordées dans la mesure où cette solution apparaît comme peu réaliste au vu du poids et du potentiel d’autonomie des batteries ainsi que des impacts écologiques de leur multiplication. Il s’agira de comprendre les enjeux associés à ces solutions et leurs limites. 

Tout d’abord, il convient de différencier les solutions qui pourraient être envisagées sur du court-terme voire qui peuvent être mises en œuvre dès aujourd’hui et celles qui requièrent davantage de recherches pour qu’elles soient opérationnelles dans plusieurs années. L’urgence de la situation planétaire nous invite à étudier ces deux temporalités étant donné que des solutions de long terme ne permettent par définition pas d’initier une transition rapide. 

Quelles solutions complémentaires au kérosène sur du court et moyen-terme ?

Une solution qui ne demande pas beaucoup de recherche et qui permettrait de réduire la pollution des avions serait de les faire voler plus bas. En effet, les traînées blanches de condensation laissées par les avions dans le ciel correspondent en réalité à la combustion du kérosène. Elles sont issues de la rencontre entre le gaz chaud du réacteur et l’air froid extérieur et sont à la fois polluantes et perturbent certains cycles naturels liés aux radiations du soleil⁽¹⁶⁾. Ainsi, baisser la hauteur de vol des avions permettrait un écart de température moins important entre l’air sortant des réacteurs et l’air extérieur et de fait une réduction de la pollution. Des recherches indiquent qu’une réduction de 59% du nombre de traînées serait possible en réduisant l’altitude des avions de 610 mètres⁽¹⁷⁾. La contrepartie négative à cette baisse d’altitude serait une augmentation minime de la consommation de carburant mais qui serait négligeable au vu des gains permis par la réduction des traînées. 

Dans le même registre de solutions, des progrès sont réalisés sur l’efficacité énergétique des avions en allégeant leur poids par l’utilisation de matériaux plus légers ou en les chargeant moins en carburant. De la même manière, en rendant les avions plus aérodynamiques et en optimisant les plans de vol, les avions sont moins consommateurs d’énergie. 

Une autre solution réside dans les biocarburants. S’ils sont encore peu utilisés aujourd’hui, la tendance est de les introduire progressivement. Afin de comprendre ce que recouvre le terme de biocarburants, il semble important de faire une première distinction entre les carburants dits durables et les carburants dits alternatifs. Les carburants alternatifs sont, par définition, une alternative au carburant traditionnel, à savoir le kérosène issu des énergies fossiles. Les carburants alternatifs peuvent être produits à partir d’huiles ou de graisses. Les carburants durables, quant à eux, sont des formes de carburants alternatifs qui ne viennent pas concurrencer la production d’eau ou de nourriture, qui ne dégradent pas les environnements naturels tout au long de leur cycle de production⁽¹⁸⁾. Selon la réglementation européenne, deux types de carburants sont certifiés comme durables. D’abord, les kérosènes de synthèse ou e-kérosènes qui sont produits à partir de carbone et d’hydrogène. Cette solution est peu répandue aujourd’hui. Ensuite, les biocarburants ou agrocarburants qui sont issus de la biomasse (graisses animales, résidus de bois, huiles de cuisson usagées, etc.⁽¹⁹⁾). Les SAF (sustainable aviation fuel) font partie de cette dernière catégorie. 

Les biocarburants se développent aujourd’hui puisque nous avons à disposition de quoi les produire, qu’ils ne nécessitent pas de transformation des moteurs et des infrastructures actuels et que nous savons que leur utilisation réduirait de 50 à 90% les émissions carbone par rapport au kérosène classique⁽²⁰⁾. Cette réduction des émissions de gaz à effet de serre doit être entendue comme s’opérant tout au long du cycle de vie de ces biocarburants puisque leur combustion génère des émissions de CO2 au même titre que la combustion du kérosène classique mais la différence majeure réside dans la production de ces biocarburants, une production beaucoup moins émettrice que l’extraction et le raffinage du kérosène issu du pétrole. Aujourd’hui, ces biocarburants peuvent être mélangés au kérosène à hauteur de 50% et des recherches sont réalisées pour augmenter cette proportion avec un objectif d’intégration à 100% d’ici à 2030⁽²¹⁾. 

Afin d’assurer que la production de biocarburants ne se fasse pas au détriment d’autres cultures nécessaires à la production de nourriture, ni au détriment de la réduction des espaces forestiers, et qu’elle soit réellement une source de réduction des émissions de gaz à effet de serre, un encadrement est nécessaire. 

En effet, afin de développer cette filière et en réduire les coûts, certains producteurs ont privilégié l’utilisation de biomasses elles-mêmes génératrices de CO2, inhibant ainsi les bienfaits de l’utilisation de ces biocarburants. De plus, les normes de sécurité doivent être les mêmes que celles appliquées au kérosène, à savoir que ces biocarburants doivent être compatibles avec tous les types de moteurs d’avion utilisés dans le monde et doivent résister à de fortes variations de température et de pression. Nous avons précédemment évoqué la taxe incitative TIRUERT. Elle définit les types de biocarburants qui bénéficient de l’absence de taxation. Par exemple, les biocarburants produits à partir de matières premières issues de cultures destinées à l’alimentation humaine ou animale sont exclus du dispositif⁽²²⁾. 

En 2021 et en 2022, l’avantage fiscal sur les biocarburants fabriqués à partir d’huile de palme et d’huile de soja a été supprimé. En effet, la culture de l’huile de palme et de soja présente “un risque élevé, supérieur à celui présenté par la culture d’autres plantes oléagineuses, d’induire indirectement une hausse des émissions de gaz à effet de serre”⁽²³⁾. Ces huiles étaient en effet largement utilisées car peu chères alors même qu’elles ne permettaient pas une réelle réduction des émissions de CO2 en engendrant des destructions toujours plus conséquentes des « poumons verts » de la planète. 

A contrario, certaines algues, déchets municipaux hors déchets ménagers triés, fumiers, écorces, sciures de bois, huiles de cuisson usagées, graisses animales sont identifiés comme autorisés et sont plus précisément décrits dans les ressources listées à l’annexe IX de la Directive Energies Renouvelables. Certains gisements sont simples à collecter et à valoriser mais n’ont pas vocation à évoluer en termes de disponibilités tandis que d’autres nécessitent la création de filières logistique. Plusieurs vols ont déjà été effectués avec succès sur la base d’un mélange entre kérosène classique et biocarburants et démontrent la faisabilité de cette solution sur du très court terme. La France reste en retard sur cette incorporation des biocarburants en comparaison d’autres pays d’Europe du Nord par exemple. Bien que la solution des biocarburants semble pertinente pour réduire les émissions de CO2 du secteur aéronautique en attendant de trouver et développer des solutions non-émettrices, il existe plusieurs limites. 

Tout d’abord, la question de la disponibilité se pose. En effet, si d’ici quelques années, tous les avions doivent intégrer des biocarburants, on imagine que les besoins en biomasse nécessaires à la production de ces carburants durables vont considérablement augmenter. Or, la quantité d’huiles usagées en France ne permettrait pas d’absorber cette augmentation de la demande. On peut imaginer que cette pression de la demande encourage l’extension des cultures permettant de produire ces biocarburants au détriment des forêts, aux périls de la sécurité alimentaire ou des conditions de vie des habitants des terres exploitées, par exemple. Certains indiquent qu’il faudrait mobiliser jusqu’à 15% des terres agricoles mondiales pour cultiver les biocarburants⁽²⁴⁾. En outre, cette pression de la demande provoque des effets sur les coûts. 

Aujourd’hui, les biocarburants coûtent entre trois et cinq fois plus cher que le kérosène issu du pétrole⁽²⁵⁾. Air France a déjà choisi d’impacter le prix de ses billets afin de couvrir le surcoût de l’incorporation de ces carburants durables, dans une contribution indiquée sur le billet⁽²⁶⁾. Pour d’autres, il est nécessaire de réduire ces coûts supplémentaires via une production de masse et des économies d’échelle ainsi que grâce à des subventions plus importantes des Etats. 

Ces solutions que nous avons exposées sont ainsi vouées à cohabiter avec l’usage du kérosène et l’utilisation des avions “traditionnels”, l’objectif étant de permettre une réduction rapide des émissions de gaz à effet de serre en attendant que des solutions plus pérennes de réduction drastique voire de suppression des émissions soient fonctionnelles. Les solutions de plus “long-terme” seront étudiées dans la partie suivante. 

Quelles solutions alternatives au kérosène sur du long-terme ? 

Cette partie portera essentiellement sur l’hydrogène, une solution qui serait applicable à la filière aéronautique et qui permettrait de voyager de manière décarbonée. La France est un leader mondial dans ce domaine puisque la société française Air Liquide fournit depuis quelques années de l’hydrogène au secteur spatial. Notre pays travaille aujourd’hui activement au développement des technologies permettant d’intégrer cette solution à une nouvelle flotte d’avions d’ici plusieurs années. 

D’ici à 2035, l’ambition principale de l’hydrogène est de remplacer complètement le kérosène dans les réservoirs des nouveaux avions ce qui permettrait à ces derniers de voler sans émission polluante à la sortie puisque la combustion de l’hydrogène ne produit que de l’eau. Etant donné que l’introduction de l’hydrogène dans l’aviation implique de repenser entièrement l’architecture, le design et la conception des avions⁽²⁷⁾, plusieurs types d’avions à hydrogène sont envisagés à ce jour : les avions à turbopropulseur, les avions à turbo-réacteur et les avions à ailes. Cette dernière option serait celle qui permettrait de transporter le plus de voyageurs. 

Un des premiers enjeux de l’hydrogène réside dans sa fabrication. En effet, bien qu’il s’agisse de l’élément le plus abondant dans l’univers, il n’existe pas naturellement seul mais couplé à d’autres molécules. En revenant rapidement aux basiques de la chimie, on s’aperçoit que la molécule d’eau en contient puisqu’elle est constituée de deux atomes d’hydrogène qui entourent un atome d’oxygène. Il est donc possible d’obtenir de l’hydrogène pur avec de l’eau, par exemple. Pour “casser” la molécule d’eau (ou d’autres molécules contenant de l’hydrogène) et isoler l’hydrogène, il existe plusieurs procédés, certains plus polluants que d’autres. On distingue ainsi plusieurs typologies d’hydrogène en fonction de la manière (plus ou moins polluante) dont il a été extrait. L’hydrogène gris est produit à partir d’hydrocarbures et d’énergies fossiles, l’hydrogène bleu est issu de la captation de CO2 et l’hydrogène vert est fabriqué à partir d’énergies renouvelables et est donc considéré comme propre. On comprend donc ici que l’hydrogène qui a vocation à décarboner l’aviation peut être lui-même source d’émissions carbone dans sa fabrication. D’ailleurs, aujourd’hui, 95% de l’hydrogène mondial est issu d’énergies fossiles et représente 2,5% des émissions globales de CO2 soit presque autant que le transport aérien⁽²⁸⁾. Nous choisissons ici de parler exclusivement de l’hydrogène vert étant donné qu’il s’agit de l’énergie que nous devrons utiliser à terme si nous souhaitons réellement décarboner de bout en bout l’aviation. 

L’hydrogène vert est produit par électrolyse de l’eau, c’est-à-dire que la molécule d’eau est “cassée” pour isoler l’hydrogène avec de l’énergie renouvelable ou bas carbone. Il existe ensuite deux manières d’utiliser cet hydrogène pour faire voler un avion. La première utilise la pile à combustible tandis que la seconde requiert un moteur à hydrogène. Dans le système de pile à combustible, chaque pile est alimentée par de l’hydrogène qui va produire de l’électricité qui viendra à son tour alimenter un moteur électrique pour propulser l’avion avec des hélices⁽²⁹⁾. Cette pile, qui produit autant de chaleur que d’électricité sera refroidie par un système d’eau. Le système de moteur à hydrogène, quant à lui, consiste à brûler de l’hydrogène dans un moteur thermique. 

La combustion de l’hydrogène produit de la chaleur et de l’eau et la première viendra propulser l’avion. A ce stade, nous comprenons aisément que la flotte aérienne que nous connaissons doit être transformée pour absorber ces nouvelles manières de faire décoller et voler un avion. Tout d’abord, la taille des réservoirs d’hydrogène sera beaucoup plus conséquente que celle des réservoirs accueillant aujourd’hui le kérosène du fait du volume beaucoup plus important de l’hydrogène. C’est en raison de ce défi lié à la taille des réservoirs que l’option de l’avion à aile volante est privilégiée aujourd’hui par Airbus car son architecture serait compatible avec des réservoirs de plus grande taille. Pour limiter tout de même la taille de ces réservoirs, les avions voleraient moins vite ce qui rallongerait la durée des vols. Dans cette configuration, un vol Paris-Sydney qui représente aujourd’hui 22 heures de vol en nécessiterait 38⁽³⁰⁾. Cela suppose donc de revoir notre conception mais également notre consommation des vols long courrier. 

Faisons ici un rapide aparté sur les énergies renouvelables et bas carbone qui sont utilisées pour isoler l’hydrogène. On parle notamment du nucléaire qui, s’il propose une énergie décarbonée, est sujet à d’autres défis comme la gestion des déchets nucléaires et l’entretien et la sécurisation des centrales. Il est également question des énergies renouvelables comme l’éolien. Ces énergies ne sont pas décarbonées à 100% puisque, si elles produisent de l’électricité sans émettre de CO2, leur cycle de vie ne l’est pas totalement si l’on considère la fabrication, le transport, la maintenance, le démontage et le recyclage (seuls les pâles ne sont pas facilement recyclables pour le moment). 

Pourtant, si le bilan carbone des éoliennes n’est pas complètement neutre, il reste meilleur que d’autres énergies. Ainsi, sur son cycle de vie, une éolienne française terrestre émet en moyenne 12,7g de CO2/kWh, une éolienne maritime 14,8 contre 490g pour le gaz fossile ou 820g pour le charbon⁽³¹⁾. Les questions liées à l’atteinte à la biodiversité, à l’artificialisation des sols se posent également et la réglementation se durcit de plus en plus à ce sujet avec des analyses d’impact préalables et des suivis environnementaux pour limiter les impacts négatifs des éoliennes sur l’environnement dans lequel elles s’insèrent. Ainsi, même si la fabrication de l’hydrogène ne sera pas décarbonée à 100% si l’on prend en compte l’ensemble des étapes du processus en amont et en aval de la fabrication, il semble s’agir de la solution la moins émettrice de CO2. 

Mais l’utilisation de l’hydrogène dans l’aviation civile doit faire face à d’autres défis. Tout d’abord, se pose rapidement la question du rendement énergétique de l’hydrogène. En effet, pour produire l’intégralité de l’hydrogène qu’on utilise aujourd’hui avec le système d’électrolyse et donc de manière décarbonée, nous aurions besoin de 3600 twh d’électricité supplémentaire soit l’équivalent de la production de l’Union Européenne entière⁽³²⁾ sans autre utilisation de l’électricité que celle de la production d’hydrogène vert. 

Aussi, la production d’hydrogène coûte plus d’énergie électrique qu’il n’en produit car son rendement de production n’est que de 35% : on utilise 100 unités électriques pour générer de l’hydrogène qui ne produira, à son tour, que 35 unités d’électricité⁽³³⁾. Ainsi, pour alimenter le trafic aérien de l’aéroport Charles De Gaulle, il faudrait couvrir 5000km² d’éoliennes soit la taille d’un département français entier⁽³⁴⁾. Le développement de l’hydrogène à une échelle industrielle va donc nécessiter de profonds changements urbains et territoriaux et des évolutions dans la manière de percevoir l’énergie que nous consommons. 

Malgré cela, l’hydrogène présente l’avantage de pouvoir être stocké contrairement à de l’électricité “pure” qui est perdue si elle n’est pas utilisée. Cette capacité de stockage permettrait de pallier à l’intermittence des énergies renouvelables qui dépendent des aléas climatiques. Il convient également de s’attarder sur la question du stockage qui présente un certain nombre de défis. Sous forme de gaz, l’hydrogène est quatre fois plus volumineux que le kérosène pour la même quantité d’énergie mais aussi trois fois plus léger. Cela demande donc de grands volumes pour le stocker tout en permettant d’alléger considérablement les avions. Notons également qu’il s’agit d’un gaz inflammable pour lequel il faudra adapter les normes de sécurité. Une solution pour faire rentrer de grandes quantités d’hydrogène dans un avion serait de le faire passer à l’état liquide, qui prend moins de place que l’hydrogène sous forme gazeuse mais qui fait perdre de la capacité énergétique. Pour cela, il faut le maintenir à -250°C⁽³⁵⁾, ce qui suppose d’avoir les réservoirs sécurisés adaptés à la conservation de cette température. Enfin, se pose la question des coûts puisqu’il va falloir développer une filière d’hydrogène vert qui n’en est aujourd’hui qu’à ses débuts. L’hydrogène vert reste trois fois plus cher à produire que l’hydrogène gris d’après la Commission européenne⁽³⁶⁾. Une taxation supplémentaire du carbone (notamment du transport routier de marchandises) et la réduction du coût des énergies renouvelables pourraient constituer des pistes de réflexion pour rendre l’hydrogène vert plus accessible. 

L’ambition de cet article était de tracer les contours des solutions possibles et des enjeux existants autour de la décarbonation de l’aviation civile alors même que cette filière est extrêmement dépendante des énergies fossiles et qu’elle croît fortement. 

Nous avons d’abord abordé le sujet de l’encadrement législatif et des initiatives étatiques qui se renforcent et qui viennent inciter et/ou contraindre les acteurs de la filière aéronautique à entreprendre des changements. Cela passe par la réduction des vols intra-pays, le renforcement des seuils de compensation des émissions de gaz à effet de serre pour le secteur de l’aviation, les avantages fiscaux liés à l’introduction progressive des carburants alternatifs dans les réservoirs de kérosène. 

Bien qu’ils présentent de nombreuses limites, les différents textes adoptés, les feuilles de route constituées et les plans d’aide accordés permettent d’enclencher de réelles démarches de recherche de solutions vers des avions moins polluants. Si certaines de ces solutions sont déjà prêtes à l’emploi, d’autres nécessitent encore d’importantes transformations de la flotte aéronautique actuelle. C’est sur la base de cette dichotomie entre court terme et long terme que nous avons construit la deuxième partie de cet article. Ainsi, des réductions non-négligeables de la pollution induite par l’aviation sont possibles dès aujourd’hui grâce à des mesures comme l’abaissement de la hauteur des vols, l’optimisation des plans de vols ou l’introduction systématique de biocarburants en complément voire en remplacement du kérosène classique. Ces solutions ne sont pas généralisées car certaines barrières comme la disponibilité ou les coûts contribuent encore à freiner leur extension. 

La solution qui reste la plus envisagée à long terme est celle de l’hydrogène. Cette énergie, si elle est produite de manière durable, contrairement à ce qui est pratiqué aujourd’hui, offre l’espoir de pouvoir voyager en avion à très faibles coûts environnementaux. Elle suppose de revoir à la fois les infrastructures aéronautiques puisque le design des avions et leur fonctionnement doit complètement changer ; mais également notre manière d’envisager les voyages puisqu’il faudra plus de temps pour relier deux endroits du globe. Les recherches doivent se poursuivre pour surpasser plusieurs contraintes de volume, de rendement et de coûts liées à l’utilisation de l’hydrogène vert en remplacement du kérosène. 

Il faut également prendre en compte le fait que cette option nécessitera une utilisation plus importante d’électricité, une évolution qui va à l’inverse de la sobriété énergétique qui, à raison, est de plus en plus encouragée. En complément des recherches scientifiques qui pourraient nous aider à décarboner en grande partie l’aviation, puisque nous avons vu qu’une absence d’émission ne paraît pas possible, c’est bien une évolution des mentalités qui semble nécessaire. En effet, la seule énergie propre reste celle que nous ne produisons pas. Si l’idée n’est pas de bannir la découverte d’autres contrées, il s’agit peut-être d’envisager d’autres formes de voyage en privilégiant les pays limitrophes ou en voyageant sur le temps long. De plus en plus de ressources et d’initiatives sont disponibles afin d’envisager le voyage autrement. Ainsi, Greenpeace a créé en juin dernier un guide de voyage écologique proposant des solutions pour voyager en France et en Europe sans prendre l’avion⁽³⁷⁾. Des destinations comme la Norvège, l’Allemagne ou encore la Turquie sont proposées et accompagnées de conseils et bons plans pour nous aider à sauter le pas !

Références

⁽¹⁾GIEC. (2022). Climate Change 2022 : Mitigation. 6th Assessment Report. IPCC. pp. 131.

⁽²⁾Pettes-Duler, M. (2021). Conception intégrée optimale du système propulsif d’un avion régional hybride électrique. Sous la direction de Roboam, Xavier et de Sareni, B.

⁽³⁾Viard, J. (2019). L’implosion démographique, La Tour d’Aigues, Editions de l’Aube. pp.84.

⁽⁴⁾Allen, M. R., Gallagher, L., Klöwer, M., Lee, D.S., Proud, S. R et Skowron, A. (2021). Quantifying aviation’s contribution to global warming. Environmental Research Letters, 16(10).

⁽⁵⁾Bertsch, M., Blumenfeld, Y., Boudet, J.,  M., Collet, P., Dundas, Ide, M-C., Lavigne, M., Terrier, G. et Waller, C. (2020). L’avion à hydrogène, une vraie fausse promesse écologique. Emission réalisée par France 24.

⁽⁶⁾Planetoscope. (2017). https://www.planetoscope.com/Avion/109-vols-d-avions-dans-le-monde.html. Consulté le 07 juin 2022.

⁽⁷⁾Organisation mondiale pour la Protection de l’Environnement. www.ompe.org. Consulté le 07 juin 2022.

⁽⁸⁾Lippert, A. (2021). Aviation : Comprendre les carburants “durables” en quatre questions. Les Echos. https://www.lesechos.fr/industrie-services/air-defense/aviation-comprendre-les-carburants-alternatifs-en-quatre-questions-1352443. Consulté le 07 juin 2022. 

⁽⁹⁾Article L.6412-3 du Code des Transports. Version en vigueur depuis le 27 mars 2022. Legifrance.

⁽¹⁰⁾Article 147 de la LOI n° 2021-1104 du 22 août 2021 portant lutte contre le dérèglement climatique et renforcement de la résilience face à ses effets. JORF n°0196 du 24 août 2021. Legifrance.

⁽¹¹⁾ Ibid.

⁽¹²⁾Décret n° 2022-667 du 26 avril 2022 relatif à la compensation des émissions de gaz à effet de serre. JORF n°0098 du 27 avril 2022. Legifrance.

⁽¹³⁾Lancement de la feuille de route pour des biocarburants aéronautiques durables dans le transport aérien (2020). Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires. https://www.ecologie.gouv.fr/lancement-feuille-route-des-biocarburants-aeronautiques-durables-dans-transport-aerien-francais.

⁽¹⁴⁾Fiscalité des énergies (2022). Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires. https://www.ecologie.gouv.fr/fiscalite-des-energies#:~:text=Il%20s’agit%20de%20la%20taxe%20incitative%20relative%20%C3%A0%20l,%C3%A9nergie%20renouvelable%20dans%20les%20transports.

⁽¹⁵⁾Emmanuel Cugny (2020). Le brief éco. Un avion propre dans 15 ans, est-ce possible ?. Le brief éco. Franceinfo. Radio France.

⁽¹⁶⁾Dupont-Besnard, M. (2020). Et si les avions volaient plus bas pour avoir moins d’impact sur le climat?. Numerama.

https://www.numerama.com/sciences/605952-et-si-les-avions-volaient-plus-bas-pour-avoir-moins-dimpact-sur-le-climat.html. Consulté le 24 juin 2022.

⁽¹⁷⁾Majumdar, A., Schumann, U., Stettler, M. et Teoh, R. (2020). Mitigating the climate forcing of aircraft contrails by small-scale diversions and technology adoption. Environmental Science & Technology. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b05608.

⁽¹⁸⁾Lippert, A. (2021). Aviation : comprendre les carburants “durables” en quatre questions. Les Echos. https://www.lesechos.fr/industrie-services/air-defense/aviation-comprendre-les-carburants-alternatifs-en-quatre-questions-1352443. Consulté le 25 juin 2022.

⁽¹⁹⁾Ibid.

⁽²⁰⁾Brimont, G. (2017). Le biocarburant dans le secteur aérien : vers des vols plus verts?. TransportShaker. https://www.transportshaker-wavestone.com/le-biocarburant-dans-le-secteur-aerien-vers-des-vols-plus-verts/#:~:text=Les%20biocarburants%20de%20premi%C3%A8re%20et,palme%20et%20de%20la%20d%C3%A9forestation. Consulté le 25 juin 2022.

⁽²¹⁾AFP (2021). Les “SAF”, carburants durables indispensables pour décarboner l’aviation. Connaissance des Énergies.

https://www.connaissancedesenergies.org/afp/les-saf-carburants-durables-indispensables-pour-decarboner-laviation-210326. Consulté le 25 juin 2022.

⁽²²⁾Angerand, S. (2020). Biocarburants : analyse du projet de loi de finances 2021. Canopée. https://www.canopee-asso.org/biocarburants_plf2021/. Consulté le 25 juin 2022.

⁽²³⁾Décision n° 2019-808 QPC du 11 octobre 2019 du Conseil Constitutionnel. Question prioritaire de constitutionnalité Société Total raffinage France – Soumission des biocarburants à base d’huile de palme à la taxe incitative relative à l’incorporation de biocarburants.

⁽²⁴⁾Anne-Laure Barral (2020). Airbus annonce un avion à hydrogène dans quinze ans. Franceinfo. https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/le-billet-vert/le-billet-sciences-airbus-annonce-un-avion-a-hydrogene-dans-quinze-ans_4097091.html.

⁽²⁵⁾Novethic (2021). Les carburants durables : le pari de l’aviation pour atteindre la neutralité carbone en 2050. https://www.novethic.fr/actualite/environnement/climat/isr-rse/les-carburants-durables-le-pari-de-l-aviation-pour-atteindre-la-neutralite-carbone-en-2050-150228.html.

⁽²⁶⁾Trévidic, B. (2022). Air France – KLM instaure un supplément tarifaire pour financer les carburants verts. Les Echos.

https://www.lesechos.fr/industrie-services/tourisme-transport/air-france-klm-instaure-un-supplement-tarifaire-pour-financer-les-carburants-verts-1377925. Consulté le 25 juin 2022.

⁽²⁷⁾Decourt, R. (2021). “Nous en sommes avec l’hydrogène où nous en étions avec l’essence au début de l’aviation”. Futura Sciences.

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/avion-hydrogene-avion-decarbone-changera-nos-habitudes-voyage-73099/. Consulté le 26 juin 2022.

⁽²⁸⁾De Monicault, V. (2021). Carburants alternatifs dans l’aérien : mirage ou eldorado?. Déplacements Pros. https://www.deplacementspros.com/transport/carburants-alternatifs-dans-laerien-mirage-ou-eldorado. Consulté le 26 juin 2022.

⁽²⁹⁾Bertsch, M., Blumenfeld, Y., Boudet, J.,  M., Collet, P., Dundas, Ide, M-C., Lavigne, M., Terrier, G. et Waller, C. (2020). L’avion à hydrogène, une vraie fausse promesse écologique. Emission réalisée par France 24.

⁽³⁰⁾Decourt, R. (2021). op.cit.

⁽³¹⁾Greenpeace. Quel est l’impact environnemental des éoliennes?.

https://www.greenpeace.fr/impact-environnemental-eolienne/. Consulté le 26 juin 2022.

⁽³²⁾Bertsch, M., Blumenfeld, Y., Boudet, J.,  M., Collet, P., Dundas, Ide, M-C., Lavigne, M., Terrier, G. et Waller, C. (2020). op.cit.

⁽³³⁾Ibid.

⁽³⁴⁾Ibid.

⁽³⁵⁾Gérard Feldzer (2020). Le billet sciences. Vers une aviation verte grâce à l’hydrogène ? Franceinfo. https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/le-billet-vert/le-billet-vert-vers-une-aviation-verte-grace-a-lhydrogene_3989185.html. Consulté le 26 juin 2022.

⁽³⁶⁾Bertsch, M., Blumenfeld, Y., Boudet, J.,  M., Collet, P., Dundas, Ide, M-C., Lavigne, M., Terrier, G. et Waller, C. (2020). op.cit.

⁽³⁷⁾Le guide est disponible ici : https://www.greenpeace.fr/voyage-ecologique/telecharger-le-guide/.