Comment voler à l'avenir de manière climatiquement neutre ?

Il est politiquement établi et nécessaire, pour des raisons de protection du climat, que toute notre économie devienne climatiquement neutre dans les décennies à venir. Cela vaut également pour le trafic aérien. C'est techniquement faisable et il existe de nombreuses possibilités d'y parvenir. Le professeur Marco Mazzotti de l'ETH et son équipe ont comparé les possibilités qui semblent les plus faciles à mettre en œuvre à court et moyen terme et les ont évaluées, notamment en fonction de leur rentabilité.

La conclusion des chercheurs de l'ETH : Le plus avantageux est d'utiliser à l'avenir aussi des carburants fossiles pour les avions, mais de stocker le CO₂ est prélevé dans l'atmosphère dans des installations de captage et stocké durablement dans le sous-sol (en anglais carbon capture and storage, CCS). "La technologie correspondante est déjà prête. Et des sites de stockage souterrains sont en service depuis des années en mer du Nord et ailleurs", explique Viola Becattini, post-doctorante dans le groupe de Mazzotti et première auteure de l'étude.

"Cette approche peut devenir une solution économique pour une aviation climatiquement neutre, par exemple si une taxe sur le CO₂-ou si un commerce de certificats d'émission était introduit sur les carburants fossiles des avions, ou si les gouvernements créaient des incitations financières pour l'utilisation du CSC et la réalisation d'objectifs climatiques", explique le professeur Mazzotti de l'ETH.

Directement ou indirectement par l'air

En principe, il existe deux possibilités de réduire le CO₂ soit directement dans l'air, soit indirectement dans un lieu où la matière organique est brûlée, par exemple dans un incinérateur d'ordures ménagères. "En gros, la moitié du carbone des déchets brûlés dans un incinérateur provient de sources fossiles, comme le plastique, qui a été produit à partir du pétrole. L'autre moitié est constituée de matières organiques comme le bois ou les matières qui en sont issues comme le papier et le carton", explique Mazzotti.

Pour la part de carbone d'origine fossile, le captage et le stockage sont un jeu à somme nulle dans une perspective de protection du climat : le carbone du sous-sol est renvoyé là d'où il vient. Pour la part d'origine organique, la règle est la suivante : les plantes ont initialement extrait ce carbone de l'air sous forme de CO₂ enregistré. Si l'on sépare ce carbone et qu'on le stocke, on obtient indirectement du CO₂ est éliminé de l'air. Le CSC convient donc pour réintroduire dans le sous-sol le carbone des carburants d'aviation fossiles. Le trafic aérien peut ainsi devenir climatiquement neutre de manière effective.

Dans leur étude, les scientifiques de l'ETH ont pu montrer que le captage indirect du carbone des gaz d'incinération des ordures ménagères s'en sortait nettement mieux en termes de coûts que le captage direct du carbone de l'air, également techniquement réalisable.

Le carburant synthétique plus cher

Comme autre option, les scientifiques ont étudié la production synthétique de carburant d'aviation à partir du CO₂,Le carbone est un gaz qui est directement ou indirectement séparé de l'air (en anglais carbon capture and use, CCU). Parce que la synthèse chimique du carburant à partir du CO₂ est gourmand en énergie et donc plus coûteux, cette approche est dans tous les cas moins rentable que l'utilisation de carburant fossile et de CSC. Indépendamment de la question de savoir si le CO₂ directement ou indirectement, le CCU est environ trois fois plus cher que le CCS.

Le professeur Mazzotti de l'ETH souligne en outre un point faible du CCU : Selon la source d'énergie, cette approche est même contre-productive du point de vue de la protection du climat, notamment lorsque la production du carburant nécessite de l'électricité provenant de centrales électriques fossiles. "Avec le mix électrique actuel de la Suisse ou celui de la France, qui présente une part élevée d'énergie nucléaire, le CCU, qui consomme beaucoup d'énergie, est déjà plus nocif pour le climat que le statu quo avec des carburants d'aviation fossiles - et encore plus avec le mix électrique actuellement utilisé en moyenne dans l'UE, qui présente une part plus élevée de combustibles fossiles", explique Mazzotti. Le CCU n'est intéressant du point de vue de la protection du climat que si l'électricité utilisée provient presque exclusivement de sources climatiquement neutres.

Plus le temps passe, plus c'est rentable

"Malgré cette limitation et les coûts fondamentalement élevés, il peut y avoir des régions du monde où le CCU est utile. Par exemple, là où une très grande quantité d'électricité renouvelable est produite et où il n'y a pas de sites de stockage de CO₂-il existe des sites de stockage", explique Becattini.

Les chercheurs de l'ETH ont calculé les coûts des différentes possibilités d'une aviation climatiquement neutre non seulement pour le présent, mais aussi pour l'horizon 2050. Ils s'attendent à ce que les technologies CCS et CCU deviennent moins chères avec le progrès technique et les économies d'échelle. Le prix du CO₂-devrait augmenter. En raison de ces deux évolutions, les chercheurs s'attendent à ce que le CCS et le CCU soient de plus en plus rentables au fil du temps.

infrastructure nécessaire

Les chercheurs soulignent qu'il existe encore d'autres possibilités de rendre le trafic aérien climatiquement neutre. Des efforts de recherche sont par exemple en cours pour des avions fonctionnant soit à l'électricité, soit à l'hydrogène. Ces efforts sont à prendre au sérieux, affirme Mazzotti. Mais ces approches ont aussi des inconvénients. Ainsi, les avions électriques ne sont pas adaptés aux longues distances en raison du poids élevé des batteries. Et pour utiliser l'hydrogène comme carburant, les avions et l'infrastructure d'approvisionnement doivent être développés et construits à partir de zéro. Comme ces approches sont actuellement encore au stade du développement et que, par conséquent, de nombreuses questions restent ouvertes, les scientifiques de l'ETH n'en ont pas tenu compte dans leur analyse et se sont concentrés sur les carburants liquides.

Les chercheurs soulignent toutefois que le CSC nécessite lui aussi une infrastructure. Les lieux où le CO₂ peut être capté efficacement, et les sites de stockage du CO₂ sont parfois très éloignées les unes des autres, d'où la nécessité d'une infrastructure de transport pour le CO₂ Il faut que cela se fasse. La science, l'industrie et la politique devront faire des efforts dans les années à venir pour planifier et mettre en place cette infrastructure - et pas seulement pour le stockage du CO₂ de l'aviation, mais aussi pour celui d'autres sources de CO₂-intensifs comme l'industrie chimique ou l'industrie du ciment.