LE BRIEFING n°10 : Comprendre les biocarburants aéronautiques (SAF)

« L'Europe doit veiller à ce que les futures politiques ne promeuvent que les carburants les plus durables pour réduire l'impact climatique de l'aviation, et l'UE doit éviter de répéter les erreurs du passé» - M. Pete Harrison, directeur exécutif de la politique européenne à la Fondation européenne pour le climat.

Le 27 janvier 2020, l’ancienne ministre des transports, Mme Elisabeth BORNE et M. Jean-Baptiste DJEBARRI ont annoncé le lancement à Toulouse d’une initiative pour développer une filière biocarburant spécifiquement pour les besoins du transport aérien. Selon l’ancienne ministre, « les biocarburants aéronautiques durables constituent un levier stratégique pour la réduction à court et moyen termes des émissions nettes du secteur qui dispose de peu d'alternatives énergétiques ». La feuille de route est claire, elle fixe pour un objectif de 2 % de biocarburants pour 2025 et de 5 % en 2030. 

Pourtant, les biocarburants sont déjà utilisés tous les jours sur des vols commerciaux. En effet, l’année dernière, plus de 250 000 vols opérés par 9 compagnies aériennes majeures contenaient du biocarburant. On peut ainsi se demander pourquoi les pourcentages envisagés par les pouvoirs publics sont si bas ? Qu’est ce qui fait qu’il est difficile pour les compagnies aériennes de se fournir en biocarburants ?

Dans l’article, nous nous intéresserons aux différents types de biocarburants aéronautiques, leurs avantages et limites et nous ferons également un état des lieux de l’utilisation des biocarburants par les compagnies aériennes pour comprendre pourquoi leur utilisation reste limitée.

Les biocarburants aéronautiques durables (SAF) : définition

Les biocarburants aéronautiques durables (SAF) sont des substituts propres aux carburants fossiles pour avions. Plutôt que d'être raffiné à partir du pétrole, le SAF est produit à partir de ressources durables telles que les huiles usagées d'origine biologique, les résidus agricoles ou le CO2 non fossile. Dans le secteur aéronautique, le terme consacré est celui de « Sustainable Aviation Fuel » (SAF).

Ce n’est pas nouveau mais, les contraintes sont très fortes dans le domaine aéronautique. Ainsi, les carburants alternatifs doivent être soumis aux mêmes règles que le kérosène, à savoir : pouvoir être utilisé partout dans le monde, résister à des variations extrêmes de températures et de pression, être compatible avec l’ensemble des pièces moteur et des pièces en contact avec le carburant.

A ce jour, les biocarburants utilisés sont des carburants alternatifs dits « drop in » : le biocarburant est mélangé au kérosène traditionnel fossile, en quantité limitée (jusqu’à 50%) sans en perturber les propriétés et sans nécessiter la modification des pièces du moteur de l’avion. Actuellement, le carburant le plus utilisé dans l’aviation civile est le Jet A-1 dont les propriétés ont été certifiées pour répondre aux exigences de sécurité et d’efficacité.

Pour autant, il existe une multiplicité de biocarburants aéronautiques que l’on peut diviser en 3 principales générations de biocarburants. 

Les biocarburants « de première génération »

Source : IFPEN

Les biocarburants de première génération consistent à utiliser des huiles issues de l’agriculture (par exemple, colza, tournesol, soja, palme, graisses animales…) pour produire des hydrocarbures. Les hydrocarbures sont des composés qui contiennent seulement du carbone et de l'hydrogène. C’est le cas de l’essence et du pétrole, par exemple.

Ces biocarburants sont déjà produits à échelle industrielle, mais, uniquement en quantité limitée. En effet, les biocarburants de première génération entrent en concurrence directe avec les cultures alimentaires. A titre d’exemple avec l’automobile, 40% du maïs cultivé aux Etats-Unis sert à produire du bioéthanol pour les voitures. 

Ainsi, afin d’alimenter l’ensemble du secteur aérien, 280 millions d’hectares, soit 18% des terres cultivables mondiales devront être exclusivement dédiées à la production de biocarburants, ce qui n’est ni possible, ni souhaitable. Elles posent également d’autres problématiques comme la déforestation.

Cette génération est donc remise en cause avec l'apparition des biocarburants de seconde génération qui n'auraient aucun impact sur les stocks de nourriture et l’agriculture vivrière.                                                                                              

Les biocarburants "de seconde génération"

Source : IFPEN

Il s’agit d’un biocarburant fabriqué à partir de biomasse, c’est-à-dire, à partir de déchets organiques ou encore des déchets forestiers. Ils peuvent être certifiés en mélange jusqu’à 50 %.

L’avantage de ces carburants, c’est qu’ils n’aggravent pas les émissions de CO2 et n’entrent pas en concurrence avec l’alimentation. Par ailleurs, la matière première est plus diversifiée et utilise une ressource naturelle abondante. En outre, leur bilan énergétique est plus favorable que celui de la première génération.

Cependant, pour les produire, ils demandent encore beaucoup d’énergie et leur coût de production est donc très élevé.

Les biocarburants "de troisième génération"

Source : IFP

La troisième génération de biocarburants provient de micro-organismes, algues ou bactéries. Ces micro-organismes sont capables de générer des molécules énergétiques que l’on peut ensuite transformer en carburants. 

Ce type de carburant est actuellement en phase de recherche mais possède des coûts de production élevés (200 €/kg). Ce coût élevé rend peu probable l’industrialisation à court-terme, mais, plutôt à long-terme.

L’avantage de ces carburants est qu’ils n’ont pas besoin de terrains agricoles, contrairement aux deux premières générations de biocarburants. Par ailleurs, ils ont un excellent rendement, en effet, ils peuvent produire jusqu'à 30 fois plus de litres d'huile par hectare que des oléagineux comme le colza et sont très faciles à cultiver.

En outre, en 2010, AIRBUS est parvenu à faire décoller un avion avec un carburant dérivé entièrement d’algues. 

Les 5 avantages clés des SAF

Les SAF ont donc plusieurs avantages et on en retiendra 5 principaux : 

1. La réduction du CO2

Selon le type de biocarburants, on estime que leur utilisation pourrait réduire de 50 à 90 % les émissions de gaz à effet de serre par rapport au kérosène.

2. Amélioration de la qualité de l'air local

Outre la réduction des émissions totales de CO2, le SAF peut également réduire les émissions directes: particules (PM) jusqu'à 90% et soufre (SOX) jusqu’à 100% par rapport au kérosène conventionnel. La réduction de ces émissions a ainsi une incidence sur la qualité de l'air local, en particulier dans les zones aéroportuaires.

3. Efficacité énergétique améliorée

Des études ont montré que le carburant d'aviation durable a une densité d'énergie plus élevée que le kérosène classique. 

4. Pas besoin d’innovation technologique

Comme évoqué en amont, d’un point de vue technique, les biocarburants ont un avantage non négligeable : ils fonctionnent très bien avec nos moteurs actuels, la seule condition étant de les mélanger avec du kérosène traditionnel (« drop-in »). 

5. L’indépendance vis-à-vis du pétrole 

Parmi les autres avantages, on peut aussi parler de la réduction de la volatilité de l’offre et du prix du carburant. En effet, la production de biocarburants laissera la place à d’autres circuits de production ainsi qu’à une réorganisation du transport aérien. 

Par ailleurs, cela permet à tout pays de se lancer dans la production de biocarburants avec un potentiel développement économique grâce aux investissements et à la création d’emplois.

Les limites de l’utilisation des biocarburants

Pour autant, l’utilisation des biocarburants a ses limites.

Dans un premier lieu, la problématique majeure des biocarburants est l’approvisionnement. En effet, la production de biocarburants reste assez faible. Il n’y a pas assez de volumes. En plus, il n’existe à l’heure actuelle qu’une poignée d’aéroport au monde (SFO, AMS par exemple) capables de fournir des quantités importantes de biocarburants de manière quotidienne.

Dans un second lieu, compte-tenu du faible volume, on a des prix élevés. Les biocarburants sont en effet deux à cinq fois plus chers que le kérosène.

Face à ces 2 limites, on se rend compte que le secteur privé et surtout les compagnies aériennes ne peuvent pas y arriver tout seul. Elles ont fondamentalement besoin d’un soutien du gouvernement pour investir et inciter la recherche dans les biocarburants. Des partenariats public-privé sont donc à encourager afin de rendre les biocarburants commercialement plus accessibles.

On peut ainsi comprendre que les objectifs des compagnies restent relativement modestes, par exemple Air France envisage d’utiliser d’ici 2025 2% de biocarburants dans ses appareils et 5% d’ici 2030. Les baisses de CO2 associées resteront donc elles aussi modestes vu que le marché actuel ne permet pas d’être plus ambitieux.

Les compagnies aériennes en chef de file

Malgré les engagements environnementaux pris par les Etats dans le cadre de l’OACI, concernant notamment la réduction des émissions de CO2, on le voit bien, il n’y a pas eu de décision développée à grande échelle. Par conséquence, face à la lenteur des pouvoirs publics, les compagnies aériennes se sont emparées elles-mêmes du sujet et certaines compagnies ont déjà sauté le pas du biocarburant !

En 2019, KLM, par exemple, a annoncé un projet d’usine européenne de production de SAF aux Pays-Bas. Avec un investissement de 260M€, ce projet collaboratif avec SkyNRG et SHV Energy ouvrira ses portes en 2022. Les matières premières utilisées pour la production seront des déchets ménagers et des résidus comme l’huile de cuisson usagée. Parallèlement, KLM s’est engagée sur une période de dix ans à acheter 75 000 tonnes de SAF par an. 

IAG (British Airways) s’est aussi lancée dans la course et a ainsi décidé d’investir 400 M€ sur 20 ans pour produire un biocarburant durable en collaboration avec Shell et de Velocys. L’usine a pour objectif de retraiter 500 millions de tonnes/an de déchets ménagers et industriels, normalement destinés à l’incinération ou l’épandage, pour le convertir en 60 millions de litres de biocarburant. 

Air France, suivant les pas d’United ou encore Finnair sur la question, utilise déjà des biocarburants à hauteur de 30% sur les vols reliant Paris CDG - San Francisco SFO.

Cependant, malgré ces nombreuses initiatives, on voit bien que leur utilisation reste assez limitée et ne concerne qu’un petit échantillon des compagnies aériennes. Certains observateurs qualifient même ses initiatives de greenwashing compte-tenu de leur faible impact. Mais, certaines compagnies comme Air France-KLM se veulent optimistes sur la question.

« Leur utilisation est encore très limitée car leurs coûts sont environ cinq fois plus élevés que le fuel normal », reconnaissait Pieter Bootsma, directeur commercial adjoint commercial & revenu d’Air France-KLM. « Le secteur aérien progresse pas à pas sur ce sujet. Mais cela va prendre du temps. La loi de l’offre et de la demande fera progressivement progresser cette technologie et fera baisser ses coûts. Le secteur doit clairement accélérer sur la matière ». 

Un optimisme que n'est pas partagé par toutes les compagnies aériennes.

« Quand les biocarburants seront vraiment bio et vraiment accessibles financièrement, évidemment que nous nous lancerons dessus. En attendant, c’est loin d’être le cas » - François Bacchetta, DG EasyJet France.

« Pour l’instant, à part à San Francisco où une usine de biofuel est positionnée près de l’aéroport, cela n’a aucun sens d’en utiliser, car il faudrait le faire venir de loin » - Javier Roig, responsable Europe du Sud de Finnair. (Source Tourmag)

Pourtant, aujourd’hui, avec les technologies de biocarburants actuelles même si encore peu efficientes et trop coûteuses, si on obtenait un volume suffisant, on pourrait déjà réduire l’impact mondial de l’aérien de 80%. Les biocarburants restent donc un atout majeur à ne pas négliger dans la décarbonation de l’aérien.

En conclusion, pour réussir, les carburants aéronautiques de demain devront être facilement accessibles, peu coûteux et durables. Ils devront également se substituer en partie ou en totalité au fuel conventionnel sans impact opérationnel, ni modification des avions et des moteurs existants.

Bien ciblés et bien développés, il est probable que les biocarburants soient promis à un bel avenir et tiennent un rôle central dans la décarbonation du transport aérien. Pour autant, afin de garantir leur croissance, les pouvoirs publics doivent créer les conditions de réussite avec les industriels concernés pour l’émergence d’une filière de biocarburants nationale ambitieuse. 

En outre, pour garantir la compétitivité entre compagnies aériennes, une solution mondiale devra également être trouvée afin de privilégier l’utilisation de biocarburants et ne pas porter préjudice aux compagnies qui se soucient de leurs émissions. L’utilisation du biocarburant par les compagnies aériennes dans le futur sera-t-elle bientôt obligatoire pour tous ? 

L’Europe s’empare toutefois du sujet. En effet, le futur Règlement « ReFuelEU Aviation » annoncé par la Commission Européenne vise à lever ses entraves au développement des biocarburants durables grâce à un large éventail de mesures. Affaire à suivre donc.