Le changement climatique impose une pression croissante sur tous les secteurs, dont l'aviation civile. Ce secteur est responsable d'environ 3 % des émissions mondiales annuelles de CO₂, un impact qui est souvent sous-estimé en raison des effets non-CO₂ associés aux vols, comme la formation de traînées et d'ozone, qui peuvent multiplier par deux l'effet radiatif.

Selon l'Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA), l'aviation représentait 3,6 % des émissions totales de gaz à effet de serre au sein de l'Union européenne et 13,4 % des émissions du secteur des transports.

C'est dans ce contexte que le rapport d'Aéro Décarbo et du Shift Project, intitulé « Pouvoir voler sans pétrole », a été récemment publié. Ce document examine en profondeur les alternatives au kérosène fossile et les filières technologiques émergentes. Il aborde les défis logistiques, économiques et réglementaires que le secteur aérien doit surmonter et souligne l'urgence d'aligner ses activités avec les objectifs climatiques mondiaux.

Le rapport vise à définir des trajectoires de réduction des émissions du transport aérien compatibles avec les objectifs climatiques de l'Accord de Paris, avec l'ambition d'atteindre une neutralité carbone pour le secteur d'ici 2050.

Principales conclusions du rapport

Face à la crise climatique, le secteur aérien doit sortir progressivement de sa dépendance au pétrole. Bien que le passage aux carburants durables soit essentiel pour atteindre la neutralité carbone, les défis demeurent. Les émissions de l'aviation sont parmi les plus difficiles à réduire, car il n'existe pas d'alternatives techniques radicales à grande échelle à court terme.

L’aviation ne pourra pas se décarboner sans réduire son trafic

Sans surprise, les auteurs du rapport concluent que « l'aviation ne pourra pas se décarboner sans réduire son trafic ». Ils soulignent que les carburants d'aviation durables (SAF) ne seront pas disponibles en quantité suffisante à temps pour remplacer le kérosène fossile, même avec des améliorations d'efficacité optimistes. Or, plus de 50 % de la réduction des émissions prévue d'ici 2050 repose sur le recours massif aux SAF, dont il faut pourtant assurer la durabilité.

Le rapport dresse un état des lieux sans concessions : la décarbonation du secteur n'est ni acquise, ni rapide, ni simple. Les principales alternatives au kérosène, comme les biocarburants et les carburants de synthèse (e-SAF), feront forcément face à une disponibilité limitée, du fait des contraintes sur la biomasse, de la compétition avec d'autres usages essentiels et des besoins colossaux en électricité décarbonée. Pour respecter les engagements climatiques, seule une réduction du trafic aérien peut s'avérer efficace.

Les auteurs insistent sur le fait qu'un certain nombre d'innovations et de technologies émergentes pourraient certes aider à limiter l'impact de l'aviation sur l'environnement, mais ne permettront pas, à court ou moyen terme, de maintenir le trafic aérien à son niveau actuel sans enfreindre les objectifs climatiques. « Il faut cesser de croire à une solution miraculeuse qui permettrait simplement de changer de carburant sans rien changer au reste », expliquent-ils.

Le rapport met l'accent sur une nécessité : instaurer une vraie « sobriété » dans le secteur. Cela passe par une stabilisation, voire une baisse du trafic, la priorisation des usages essentiels de la biomasse, et l'alignement avec les politiques internationales.

La sortie du pétrole dans l'aviation est possible, mais elle implique bien plus qu'un simple changement de carburant : elle requiert un changement structurel, technologique, organisationnel et culturel profond. Le rapport « Pouvoir voler sans pétrole » sonne comme un ultimatum et une feuille de route : pour que l'aviation ait un avenir, il est temps d'inventer une nouvelle façon de voler.

Airbus développe un moteur à pile à combustible alimenté à l'hydrogène qui pourrait équiper ses avions à zéro émission qui entreront en service d'ici 2040. © Airbus 2020, IIVS

Pistes d’amélioration et innovations technologiques

L'amélioration de l'efficacité énergétique des avions, associée à un renouvellement rapide des flottes, pourrait permettre de réduire les émissions par appareil de 30 à 40 % d'ici 2050 par rapport aux niveaux de 2020.

En intégrant l'optimisation des opérations en vol et au sol - notamment par l'électrification du roulage, la gestion optimisée des itinéraires de vol, ainsi que l'amélioration des procédures de décollage et d'atterrissage - ces gains d'efficacité pourraient entraîner une réduction annuelle des émissions de 1 à 1,5 %, représentant une baisse cumulée d'environ 25 % sur la période de 2025 à 2050. Cependant, l'adoption de technologies de rupture, telles que l'électrification via des batteries ou des piles à combustible hydrogène, ainsi que l'avion à hydrogène, restent encore peu avancées pour un déploiement à grande échelle d'ici 2050. Des annonces récentes d'Airbus, indiquant que l'entrée en service de l'appareil ZEROe est repoussée au-delà de 2040, illustrent bien cette situation.

On peut également mentionner l'utilisation de formes de fuselage et d'ailes optimisées, associées à des matériaux composites et à une surface lisse, qui contribuent à réduire la traînée. Par ailleurs, l'optimisation des horaires et des circuits d'approche permet de diminuer les temps d'attente, tandis que l'intégration de systèmes d'assistance électriques pour le roulage au sol améliore l'efficacité opérationnelle.

Le rapport souligne que des idées novatrices, comme l'optimisation de la maintenance prédictive, l'intégration de génératrices performantes, et l'utilisation de l'intelligence artificielle pour ajuster les paramètres de vol, pourraient transformer le secteur aérien. Des systèmes comme les « taxibots » ou tracteurs électriques au sol pourraient également réduire la dépendance aux moteurs thermiques lors des phases de roulage.

Limites structurelles

Cela dit, malgré ces améliorations, les gains d'efficacité risquent de rester limités à 1 voire 2 % par an en raison des « rendements décroissants ». Le renouvellement lent du parc aérien, avec des cycles de 20-25 ans, ainsi que les défis liés à la nécessité de maîtriser la croissance du trafic aérien et d'augmenter la part des SAF, posent des limites fondamentales à cette transition.

En conclusion, les auteurs reconnaissent que si « les efforts visant à améliorer l'efficacité énergétique des avions à carburant fossile sont essentiels », ils ne suffisent pas à « garantir la neutralité carbone du secteur d'ici 2050 ». Un véritable changement nécessitera une transition vers des carburants alternatifs et une gestion rigoureuse du trafic aérien. La voie vers une aviation durable reposera sur une approche intégrée et multidimensionnelle, soutenue par une coopération internationale.

Enfin, le rapport reste prudent quant aux avancées promises par l'hydrogène ou l'électricité, jugeant leur généralisation lente, et recommande de prioriser des solutions immédiatement disponibles.