Obtention, compositions et propriétés physico-chimiques des carburéacteurs alternatifs
Carburéacteurs alternatifs aéronautiques et leur déploiement

Un premier article intitulé « Les carburants aéronautiques » [TRP 4 054] a déjà rappelé ce qu’est un carburéacteur obtenu à partir de ressources fossiles, ses propriétés, ses spécifications et ses moyens de production, la procédure de certification des carburants alternatifs avec la norme ASTM D4054 , ainsi que les alternatives envisagées pour la propulsion future des aéronefs et pour finir la liste des carburants de synthèse certifiés .

Pour contribuer aux efforts pour limiter l’augmentation de la température de la planète, malgré la croissance importante prévue pour le transport aérien (+ 4-5 %/an avant la pandémie, sans doute plutôt + 3-4 %/an après celle-ci à partir de 2023/2024), les acteurs de ce mode de transport s’étaient fixés trois objectifs ambitieux il y a une dizaine d’années déjà :

• + 1,5 %/an d’amélioration de l’efficacité énergétique ;

• stabilisation des émissions nettes de CO₂ du secteur en 2020 ;

• − 50 % d’émissions de CO₂ en 2050 par rapport à 2005.

Ces objectifs seront atteints en agissant sur quatre piliers : technologie des aéronefs et du carburant, infrastructure, opération du trafic aérien et mesures de compensation des émissions (« Global Market-Based Measure ou GBM » ) via un marché CO₂ spécifique de l’aviation, le CORSIA (régime de compensation et de réduction de carbone pour l’aviation internationale ou Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation) .

Aujourd’hui, ces objectifs sont encore plus volontaires. Ainsi, le 10 novembre 2021, l’Association pour le transport aérien international, IATA, qui représente plus de 300 compagnies aériennes dans le monde, a proposé une stratégie pour aller encore plus loin. L’objectif est d’arriver à la neutralité carbone pour 2050 via une incorporation volontariste et ambitieuse, avec une étape intermédiaire de 5 % de taux d’incorporation de carburéacteurs alternatifs d’ici 2030 (soit environ 15 Mt/an alors qu’on est aujourd’hui à 0,1-0,2 Mt/an), pour finalement atteindre 65 % en 2050 .

En parallèle, la Commission européenne, dans sa proposition appelée RefuelEu Aviation , et sa proposition « Ajustement à l’Objectif 55 » ou Fit for 55 , propose des objectifs d’incorporation à des taux de plus en plus importants de carburéacteurs de synthèse durable (CSD) ou Sustainable Aviation Fuels (SAF), entre 2025 et 2050, de 2 à 63 % en volume. L’utilisation de carburants alternatifs, qui présentent un gain en émission de gaz à effet de serre très important (> 60 %) sur l’ensemble de leur cycle de vie, est un élément incontournable pour répondre à ces objectifs.

Au cours des dix dernières années, la problématique de l'introduction des carburants liquides alternatifs (durables ou non) s'est développée rapidement sous la pression des contraintes environnementales et la nécessité de disposer de carburants faciles à distribuer en utilisant les réseaux logistiques existants (oléoducs, système de stockage et de distribution des aéroports). Il est alors question de carburants « drop-in », c’est-à-dire directement mélangeables avec le carburéacteur fossile classique, appelé Jet A-1, et pouvant à terme se substituer totalement à ce dernier.

Compte tenu des conditions d'usage dans les aéronefs, tous les carburants aéronautiques doivent répondre à des spécifications très précises afin d'assurer la sécurité au sol comme en vol. Ces spécifications sont encadrées par des normes internationales (ASTM, DefStan). Elles ont été décrites en détail dans [TRP 4 054].

Les premiers carburants de synthèse approuvés au niveau de l’ASTM sont essentiellement composés d’alcanes linéaires et ramifiés encore respectivement appelés normales et iso-paraffines. D’autres carburants de synthèse ayant une structure chimique plus proche de celle des carburéacteurs fossiles font leur apparition : certains sont déjà certifiés et d’autres sont en cours. Tous ces carburants de synthèse sont mélangeables avec du Jet A-1 jusqu'à un taux de 50 % en volume aujourd’hui, mais cette limite pourrait être étendue, jusqu’à 100 %, dans le futur avec des travaux en cours depuis 2021 à l’ASTM.

Lors de l'approbation de ces carburants, la ressemblance des propriétés physico-chimiques raisonnablement proches de celles du Jet A-1 a été requise afin de garantir leur caractère « drop-in ». Néanmoins, les valeurs limites acceptées pour les propriétés du carburant n'ont pas toujours une justification technique absolue et certaines, comme le pourcentage minimal de 8 % fixé pour les aromatiques, pourraient être ajustées et/ou remises en cause.

À ce jour, l’utilisation de carburéacteurs alternatifs est limitée avec moins de 0,05 % de la consommation globale, mais, comme évoqué un peu plus haut, elle devrait augmenter très rapidement à court et moyen termes du fait notamment du développement rapide des procédés d’hydrotraitement de lipides et des évolutions récentes des politiques publiques pour inciter à leur utilisation en Europe et en Amérique du Nord. Toutefois, vu leur disponibilité limitée à moyen terme et avec la limitation actuelle du taux d’incorporation à 50 %, il n’est pas envisageable de les utiliser purs sur de nombreux avions avant dix ou vingt ans.