Décarboniser l’aviation

L’industrie aéronautique est bien plus qu’un simple secteur des transports. Il s’agit d’un puissant réseau mondial qui façonne les sociétés, stimule les économies et constitue un catalyseur essentiel dans notre parcours vers un avenir plus durable.

Le Groupe d’action du transport aérien (ATAG)[1] souligne l’impact multidimensionnel de cette industrie, en mettant l’accent sur sa contribution dans 15 des 17 objectifs de développement durable (ODD) fixés par les Nations Unies.

Il s’agit également d’un employeur mondial majeur comptant un total de 87,7 millions d’emplois dans le monde et fournissant 11,3 millions d’emplois directs. Selon les chiffres de l’ATAG, l’aviation génère 3 500 milliards USD de PIB mondial. Si c’était un pays, ce serait la 17^e plus grande économie au monde.[2]

Mais cette contribution à l’économie mondiale a un coût environnemental : l’aviation est responsable de près de 2 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES) et de 2,5 % des émissions de CO₂ liées à l’énergie, ce qui représentait environ 1 milliard de tonnes de CO₂ en 2018.[3] Bien que ces chiffres paraissent moins significatifs par rapport au transport routier (11,9 % des GES) ou à l’élevage (5,8 %), les impacts de ces émissions sont amplifiés de manière disproportionnée dans le secteur aérien.

Les effets des vols s’étendent au-delà de la combustion du carburant. Les avions modifient la concentration de plusieurs gaz et polluants dans l’atmosphère, influençant les niveaux d’ozone à court et à long terme, réduisant le méthane et produisant de la vapeur d’eau, de la suie, des aérosols de soufre et des traînées de condensation. Si certains de ces effets entraînent un refroidissement, le résultat global se traduit par un effet de réchauffement. On estime ainsi que le secteur de l’aviation est responsable de 3,5 % du réchauffement de la planète.

Voici donc le défi auquel nous sommes confrontés : maintenir la contribution de l’aviation à l’économie mondiale, tout en réduisant, voire en éliminant, sa contribution au réchauffement de la planète.

Un défi à relever

Le secteur de l’aviation est déjà conscient de ces problèmes et est prêt à relever le défi.

Lors de la 41e assemblée de l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) tenue en octobre 2022, l’industrie s’est engagée à réduire à zéro ses émissions de CO₂ d’ici à 2050.

Cette décision fait suite à ses travaux précurseurs menés en 2016 où l’OACI (agence spécialisée des Nations Unies) a lancé l’initiative Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA)[4], en vertu de laquelle une compagnie aérienne est tenue de compenser ses émissions au-delà d’un seuil de référence en achetant des crédits ; la répartition étant basée sur la part de la compagnie aérienne dans les émissions totales de l’industrie.

Pour la phase pilote, qui s’étend jusqu’à la fin de l’année 2023, le seuil de référence représente les émissions de l’industrie en 2019[5], puis sera réduit à 85 % des émissions de 2019 à partir de 2024. Les détracteurs ont souligné que les compagnies aériennes pouvaient contourner l’achat de crédits carbone en utilisant une petite proportion de carburant d’aviation durable (SAF), fabriqué à partir d’huile de cuisson usagée, qui est fortement subventionnée aux États-Unis.

Mais c’est oublier un point important : c’est la première fois qu’un secteur industriel unique accepte une mesure globale (CORSIA) fondée sur le marché dans le domaine du changement climatique.

Renforcer la réglementation

Se féliciter des progrès réalisés au niveau mondial ne signifie pas ignorer la contribution que peuvent apporter les pays et les associations à titre individuel. L’Union européenne, par exemple, a intégré l’aviation dans son système d’échange de quotas d’émission (SEQE) en 2022. Les quotas gratuits permettant aux compagnies aériennes d’éviter de payer leurs émissions de carbone seront progressivement supprimés d’ici 2026, soit un an plus tôt que ce qui était envisagé dans la proposition initiale de la Commission européenne. Une baisse des quotas gratuits de 25 % est prévue pour 2024 et de 50 % pour 2025.

Les détracteurs de CORSIA soulignent le fait que les crédits carbone sont beaucoup plus chers dans le cadre de l’UE, 96 USD (environ 90 €) la tonne, contre 3 USD dans le cadre de CORSIA. Mais alors que le système européen est limité par des préoccupations commerciales,[6] CORSIA couvre la majeure partie du monde (voir graphique) et est en pleine expansion. La Grande-Bretagne et la Suisse sont incluses, mais les vols à destination d’autres pays en dehors de l’Union resteront exemptés. Cette situation résulte principalement d’un différend survenu en 2012, lorsque la Chine a menacé d’arrêter d’acheter des avions à Airbus (entreprise européenne), tandis que les États-Unis ont menacé de ne pas se conformer si l’UE exigeait que son programme intègre tous les vols.

Couverture de CORSIA

 La leçon à tirer de cette approche est peut-être que les initiatives menées par le secteur de l’aviation lui-même ont plus de chances d’être adoptées à grande échelle que les programmes basés sur la géographie. Pourtant, la capacité de l’industrie à contrôler les aspects clés de cette transformation est limitée. Qu’il s’agisse de la production de carburant, de la fabrication d’avions ou de la gestion des aéroports et du trafic aérien, chaque élément est contrôlé par des entités distinctes au sein du réseau complexe des opérations aéronautiques. Sans un accord cohérent entre tous ces éléments, la décarbonisation s’annonce beaucoup plus difficile ; mais si une véritable collaboration est possible, l’industrie aéronautique et ses acteurs individuels pourraient profiter des économies d’échelle et de la synergie pour faire une réelle différence.

Les signes sont encourageants. Au cours des dernières décennies, la croissance ralentie des émissions du secteur indique des améliorations significatives de l’efficacité de l’aviation. Le CO₂ émis par passager-kilomètre payant (PKP), une mesure de l’efficacité de l’aviation, est tombé à environ 125 grammes en 2018, contre vingt fois plus en 1950, et onze fois plus en 1960.

Les gains d’efficacité réalisés au cours des cinquante dernières années sont dus aux progrès technologiques et à la conception des avions, à l’augmentation de la taille des appareils, qui transportent plus de passagers par vol, ainsi qu’à l’augmentation du « taux de remplissage », c’est-à-dire du pourcentage de sièges kilomètres offerts (SKO). En d’autres termes, les vols d’aujourd’hui sont plus remplis qu’auparavant.

Objectifs en matière d’émissions

De nombreuses entreprises de la chaîne de valeur de l’aviation se sont déjà engagées à atteindre divers objectifs environnementaux. Ces engagements vont de la réduction des émissions[7] à l’adoption de carburants d’aviation durables (SAF), en passant par l’adhésion à des coalitions axées sur le développement durable.

Un exemple significatif est l’initiative Science Based Targets (SBTi), qui joue un rôle essentiel dans la conformité des objectifs environnementaux de l’industrie aéronautique avec les objectifs zéro émission nette de l’Accord de Paris.

SBTi est le fruit d’efforts conjoints de quatre organisations non gouvernementales influentes : le Carbon Disclosure Project (CDP), le Pacte mondial des Nations Unies, le World Resources Institute (WRI) et le Fonds mondial pour la nature (WWF).

Sa mission est d’aligner les objectifs de réduction des émissions des entreprises sur le consensus scientifique afin d’atteindre zéro émission nette d’ici 2050. L’initiative SBT émet des recommandations quant à une trajectoire provisoire de 1,5 °C pour l’aviation[8]. Cela implique des objectifs ambitieux de réduction des émissions pour les compagnies aériennes, exigeant une réduction de CO₂ par tonne-kilomètre payante (TKP) de plus de 30 % d’ici 2030 et de plus de 50 % d’ici 2035, par rapport aux niveaux de 2019. Ces objectifs sont étroitement liés à ceux fixés par l’Agence internationale de l’énergie dans le cadre de l’initiative « zéro émission nette ».

À l’heure actuelle, 25 compagnies aériennes se sont engagées à mettre en place ou ont déjà établi des SBT[9], bien qu’elles soient principalement basées en Amérique et en Europe. Représentant plus de 30 % du trafic mondial de passagers, l’engagement de ce groupe témoigne d’une évolution significative vers des pratiques durables au sein de l’industrie. Parallèlement, les entreprises du secteur de l’aérospatiale et de la défense qui représentent environ 20 % de la valeur globale, se sont également engagées à aligner leurs objectifs sur l’initiative SBT.

Se concentrer sur l’efficacité

La plupart des discussions sur la réduction des émissions de CO2 portent sur les carburants, le remplacement du carburant d’aviation par les SAF ou l’alimentation des avions par batteries ou hydrogène. Pourtant, il existe d’autres mesures qui peuvent s’avérer très efficaces si les parties prenantes sont prêtes à collaborer. Par exemple, selon une analyse de McKinsey, les transporteurs ont réduit leur consommation de carburant par passager-kilomètre d’environ 39 % entre 2005 et 2019 (avant COVID-19), soit un taux de croissance annuel composé d’environ 3,4 % par an[10], grâce au renouvellement de la flotte, au coefficient de remplissage, à la densité des sièges et à des programmes d’efficacité énergétique.

Deux initiatives majeures sont déjà mises en place pour réduire les émissions en modernisant l’infrastructure de contrôle du trafic aérien : NextGen aux États-Unis et l’initiative Ciel unique européen[11]. Supervisé par l’administration fédérale de l’aviation des États-Unis[12], le projet NextGen introduit la « navigation fondée sur les performances » pour sélectionner des trajectoires de vol plus courtes et plus précises permettant d’économiser du carburant. Alors que le programme européen supprime les frontières nationales au sein de l’espace aérien partagé de l’UE, il ajoute, selon les calculs, 49 kilomètres supplémentaires à la plupart des trajets.

Le directeur général de l’IATA, Willie Walsh, déclare :

« Le projet Ciel unique européen permettrait de réduire les émissions de CO₂ en Europe de 10 à 12 %, et ce du jour au lendemain. Aucun investissement technologique n’est nécessaire.

Nous disposons déjà de la technologie nécessaire à bord pour emprunter les itinéraires les plus efficaces. »

Innovation dans l’aéronautique

Un autre moyen pour les compagnies aériennes de réduire leur empreinte carbone consiste à renouveler plus fréquemment leur flotte avec des avions plus récents et plus efficaces. Cette approche, surtout si l’on tient compte d’éventuelles réglementations futures telles que l’obligation d’utiliser du carburant d’aviation durable ou des taxes sur le kérosène, peut réduire les niveaux d’émission à un coût réduit, voire négatif.

Avec les modèles d’avions disponibles aujourd’hui, les compagnies aériennes peuvent réduire leurs émissions de carbone de 15 à 20 %, selon l’état actuel de leur flotte. Au cours des dix prochaines années, un nombre important d’avions anciens seront remplacés par des modèles de nouvelle génération, tels que l’Airbus A320neo et la famille Boeing 777-X, qui sont beaucoup plus respectueux de l’environnement. Par exemple, l’A320neo[13] est actuellement l’avion le plus économe en carburant de sa catégorie, offrant une réduction de 20 % de la consommation de carburant et des émissions de carbone, tandis que le Boeing 777X[14] promet de réduire à la fois la consommation de carburant et les émissions de carbone de 10 %.

Carburants plus écologiques

Selon l’Association internationale du transport aérien (IATA), l’élimination des émissions de carburant d’aviation contribuerait à une réduction de 65 % des émissions de carbone du secteur[15].

Si c’était possible, l’utilisation des SAF serait le moyen le plus simple de parvenir à des émissions nettes nulles d’ici à 2050. Les SAF peuvent être intégrés dans les systèmes de carburant existants sans modifier la conception des avions ou les infrastructures aéroportuaires et, par rapport au carburéacteur fossile conventionnel, ils peuvent réduire les émissions du cycle de vie de l’aviation jusqu’à 80 %[16] s’ils sont utilisés comme seul carburant, plutôt que d’être mélangés au carburéacteur classique comme c’est le cas actuellement.

Tels que définis par l’OACI, les SAF sont des carburants renouvelables ou dérivés de déchets respectant des critères de durabilité ; mais la définition d’un SAF est très importante, comme le montre la législation européenne récente. L’Union européenne a établi un mandat de carburant vert pour l’aviation, ReFuelEU, exigeant que tous les vols au départ d’un aéroport européen contiennent un taux minimal de SAF, à commencer par 2 % en 2025, puis 6 % en 2030, jusqu’à progressivement atteindre 70 % d’ici à 2050. Le mandat donne la priorité aux carburants synthétiques (e-kérosène) et exclut les matières premières controversées des biocarburants, comme les cultures vivrières et les sous-produits de l’huile de palme, car cela pourrait faire grimper les prix des denrées alimentaires ou accélérer la déforestation.

Malgré les avantages des SAF, la viabilité économique de ces carburants reste un défi : les carburants synthétiques peuvent être jusqu’à 10 fois plus chers que le kérosène. Comme le dit David Calhoun, PDG de Boeing : « il n’y a pas de moyen bon marché de décarboniser le transport aérien ».[17]

Certains fournisseurs de carburants se sont déjà engagés à relever le défi des SAF. Shell[18], par exemple, a investi dans diverses technologies pour produire des SAF et construit une usine de biocarburants à Rotterdam qui produira des SAF et du diesel renouvelable à partir de déchets, et dont la production devrait commencer en 2025.

Malgré ces progrès, la recherche indique que l’offre de SAF, même avec des investissements importants et des progrès technologiques, pourrait ne pas répondre à la demande de carburant d’aviation d’ici à 2050. Le cabinet de conseil Bain[19] prévoit que les esters et acides gras hydrotraités (HEFA), un type de SAF fabriqué à partir d’huile de cuisson et de graisses animales, ne satisferont qu’environ 8 % de la demande en carburéacteur en 2050, en raison de ses matières premières limitées. Les carburants de synthèse ou électro-carburants, produits en combinant l’hydrogène vert et le dioxyde de carbone, pourraient théoriquement offrir une capacité illimitée, mais n’ont pas encore fait leurs preuves à grande échelle, conclut le cabinet.

Les espoirs de l’hydrogène

De nombreux espoirs pour un secteur aérien décarbonisé reposent sur l’hydrogène, un carburant zéro émission. L’hydrogène vert, produit par électrolyse de l’eau à partir d’énergies renouvelables, s’impose comme une alternative durable au kérosène. Pourtant, malgré ses promesses et la baisse rapide des coûts de production, le passage du concept à la réalité de l’aviation reste un défi.

Airbus a suscité l’espoir en 2020 en annonçant la mise au point d’un avion à hydrogène, le ZEROe, d’ici 2035[20].

Le groupe a été suivi par plusieurs autres entreprises, dont Rolls-Royce, easyJet et Boeing, qui se sont également lancées dans le développement de la technologie de l’hydrogène.

Rolls-Royce et easyJet ont notamment entamé des essais au sol d’un moteur d’avion à combustion d’hydrogène, tandis qu’Airbus a collaboré avec GE et Safran pour équiper un superjumbo A380 d’un moteur à combustion d’hydrogène.

Airbus a même annoncé qu’un moteur alimenté par une pile à hydrogène, potentiellement capable de propulser un avion de 100 passagers, commencerait à être testé en vol vers 2026.

Le rêve de l’électrique

L’aviation électrique a un grand rôle à jouer dans la décarbonisation du secteur, mais ne concerne pas pour l’instant les vols long-courriers. Elle n’est actuellement envisageable que pour des trajets relativement courts, jusqu’à 650 kilomètres.

Dale Vince, fondateur de l’entreprise énergétique britannique Ecotricity, s’apprête à lancer la première compagnie aérienne électrique de Grande-Bretagne, Ecojet, en 2024. En tant que « compagnie phare de la Grande-Bretagne verte », Ecojet prévoit de faire ses débuts avec un avion de 19 places reliant Édimbourg à Southampton.

Les premiers vols utiliseront du carburant à base de kérosène, avant de passer à des moteurs alimentés par de l’hydrogène vert les années suivantes[21].

Parallèlement, l’avion[22] « Spirit of Innovation » de Rolls-Royce a fait des progrès significatifs dans le domaine de l’aviation électrique. La société affirme que son avion est le véhicule tout électrique le plus rapide au monde, atteignant une vitesse de 555,9 km/h sur trois kilomètres et une vitesse maximale de 623 km/h. Partie intégrante du projet ACCEL (Accelerating the Electrification of Flight), l’avion est propulsé par un groupe motopropulseur électrique de 400 kW (+500 ch) et des batteries de propulsion.

De même, Joby Aviation, une start-up californienne soutenue par Abdul Latif Jameel Investment Management Company (JIMCO), la branche d’investissement d’Abdul Latif Jameel, a levé d’importants capitaux pour ses avions à décollage et atterrissage verticaux, entièrement électriques et pilotés. L’appareil quatre places, qui peut atteindre la vitesse de 320 km/h et parcourir 240 km avec une seule charge, est destiné à offrir des services de taxi aérien abordables dans le monde entier, sans générer d’émission et en émettant pas ou peu de bruit.

« Le service de taxi aérien en est encore aux premiers stades de la commercialisation, mais il a le potentiel de transformer entièrement l’avenir de la mobilité », a déclaré Hassan Jameel, président adjoint et vice-président d’Abdul Latif Jameel. « La réduction simultanée des émissions de carbone en fait une proposition convaincante. »

Difficile et problématique, la mission de décarbonisation de l’aviation est loin d’être impossible.

Les incitations à l’action se multiplient à mesure que la réglementation se durcit, tandis que toutes les parties prenantes (fournisseurs de carburant, fabricants, aéroports, compagnies aériennes et opérateurs de fret, entre autres) s’unissent pour atteindre cet objectif. Dans le même temps, la technologie continue de progresser, produisant des engins toujours plus efficaces qui contribueront à la réussite de cette mission. Ensemble, ces différents maillons devront s’imbriquer pour faire entrer l’aviation dans un avenir sans carbone impératif.

[1] https://www.iata.org/contentassets/8d19e716636a47c184e7221c77563c93/finance-net-zero-roadmap.pdf Page 2

[2] https://atag.org/industry-topics/supporting-economic-social-development

[3] https://ourworldindata.org/co2-emissions-from-aviation

[4] https://www.iata.org/en/iata-repository/pressroom/fact-sheets/fact-sheet—corsia/

[5] https://www.economist.com/finance-and-economics/2022/12/15/the-struggle-to-put-a-carbon-price-on-a-flight

[6] https://www.economist.com/finance-and-economics/2022/12/15/the-struggle-to-put-a-carbon-price-on-a-flight

[7] https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/decarbonizing-aviation-executing-on-net-zero-goals

[8] https://sciencebasedtargets.org/news/the-sbtis-new-interim-1-5-c-aviation-pathway

[9] https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/decarbonizing-aviation-executing-on-net-zero-goals

[10] https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/future-air-mobility-blog/fuel-efficiency-why-airlines-need-to-switch-to-more-ambitious-measures

[11] https://www.kambr.com/articles/what-is-single-european-sky#:~:text=An%20improvement%20in%20safety%20performance,increase%20in%20capacity%20where%20needed.

[12] https://www.faa.gov/nextgen/today

[13] https://aircraft.airbus.com/en/aircraft/a320-the-most-successful-aircraft-family-ever/a320neo-creating-higher-customer-value

[14] https://simpleflying.com/sustainable-777x/

[15] https://climatetrade.com/why-is-it-so-hard-to-decarbonize-aviation/

[16] https://www.shell.com/energy-and-innovation/the-energy-future/decarbonising-aviation.html?utm_source=&utm_medium=Deloitte&utm_content=Deloitte_web_link_001_&utm_campaign=decarbonisingaviation__sep-dec_2021

[17] https://www.google.com/search?q=%27There+is+no+cheap+way+of+decarbonising+air+travel%27&oq=%27There+is+no+cheap+way+of+decarbonising+air+travel%27&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUyBggAEEUYOTIHCAEQIRigAdIBCDE2NzdqMGo3qAIAsAIA&sourceid=chrome&ie=UTF-8

[18] https://www.shell.com/business-customers/aviation/the-future-of-energy/sustainable-aviation-fuel.html#iframe=L2wvODc3OTYyLzIwMjMtMDUtMjIvNHdiNjh2

[19] https://www.bain.com/insights/will-plans-to-decarbonize-the-aviation-industry-fly/

[20] https://www.theguardian.com/business/2022/nov/30/airbus-boss-warn-delay-decarbonising-airline-industry-hydrogen-sustainable-aviation-fuel

[21] https://www.theguardian.com/business/2023/jul/17/green-energy-tycoon-to-launch-uk-first-electric-airline

[22] https://www.rolls-royce.com/media/press-releases/2021/19-11-2021-spirit-of-innovation-stakes-claim-to-be-the-worlds-fastest-all-electric-vehicle.aspx