Les SAF, entre rêve et réalité
Au cas où vous ne le sauriez pas encore, la communauté aéronautique est appelée à la mobilisation générale pour qu’en 2050, le trafic aérien ne rejette plus un gramme de CO2 dans l’atmosphère.
De longue date, cette communauté a travaillé à réduire les nuisances des avions, comme le bruit et la pollution.
Comment ?
- Les motoristes, en réduisant la consommation des moteurs.
- Les avionneurs en améliorant l’aérodynamique des avions et en allégeant leur masse.
- Le contrôle aérien en innovant dans les procédures de vol.
- Les compagnies aériennes en rajeunissant leur flotte et en améliorant les taux de remplissage.
Ces actions ont déjà apporté des résultats palpables durant les trente dernières années puisque l’empreinte carbone imputée au trafic aérien mondial est restée au niveau d'environ 2,5 % des émissions totales mondiales, bien que le transport aérien a fait face au quadruplement du nombre de voyageurs.
Toutes ces actions vont continuer de produire leurs effets positifs.
Pourtant, cela ne suffira pas pour satisfaire l’exigence du Zéro CO2 en 2050.
D’où l’idée de recourir aux SAF (Sustainable Aircfraft Fuel) capables de remplacer partiellement et, à terme, totalement le kérosène.
Ces SAF sont l’objet principal de cette note dont l’objectif est de répondre à la question :
Les SAF pourront-ils, en quantité, en prix et en délai, atteindre le challenge de Zéro CO2 en 2050 ?
N.B. Compte tenu du volume de cette étude, nous la publions en trois lettres.
La première consacrée à la demande : combien de carburant aurons-nous besoin en 2050 ?
La seconde consacrée à l’offre sous forme des bio-SAF. Quelle part peut apporter la biomasse ?
La troisième consacrée à l’offre sous forme de e-SAF, à quel prix. Nous conclurons avec la lettre 3.
LETTRE 1
La première partie de cette étude présente notre propre évaluation de SAF à produire pour atteindre le Net zéro carbone du trafic aérien en 2050. Elle se décompose comme suit :
- Évolution du trafic aérien d’ici à 2050.
- Évolution consommation et émission de CO2 par passager.km.transportés.
- Évolution de l’émission mondiale de CO2.
- Évolution de la consommation mondiale de kérosène.
- Historique de l’objectif du zéro émission en 2050 ?
- Le timing de production de SAF pour atteindre l’objectif de Zéro émission en 2050.
ÉVOLUTION DU TRANSPORT AÉRIEN D’ICI À 2050
Le rôle historique du transport aérien est de répondre au besoin de voyager de toutes les populations mondiales. Ce besoin d’aller vite et loin ne fait que croître chez les terriens.
Quand les populations les plus avancées des États-Unis et d’Europe ont commencé à « saturer », celles des autres continents ont pris le relais. Le besoin de voyager est irrépressible et le trafic continuera à croître.
Ce qui rend insensées toutes les idées prétendant parvenir au Zéro CO2 en réduisant « de force » le trafic. Exemple, limiter les terriens à quatre vols dans une vie.
Nous ne sommes pas à Dallas, ni à Roissy, pas même à Orly, mais à Chambéry …à Viviers-du-Lac à l’extrémité du magnifique lac du Bourget (Ô temps suspends ton vol…)
Selon Mylène Leuly, directrice de l'aéroport de Chambéry, interrogée par France Bleu pays de Savoie, dans les grands jours de février : 12 000 personnes transitent en deux jours et près de 200 avions se succèdent sur les pistes, en comptant les avions d'affaires et commerciaux.
90 % des passagers sont Britanniques : pour rejoindre les stations de ski, ils ont des vols directs avec Londres, Manchester, Birmingham ou Edimbourg.
L’aéroport recrute une centaine d’intérimaires à ces occasions. D’autres à l’extérieur guident les arrivants pour rejoindre les stations de la Tarentaise et de la Maurienne.
La courbe bleue sur le graphique ci-dessous illustre ce besoin irrépressible, par une remontée en flèche après la chute due au COVID en 2020.
Remarques sur ce graphique établi par ID AERO+.
La courbe en pointillé représente la ligne de tendance historique du besoin mondial en transport aérien. Elle a été établie par nos équipes au début des années 2000, validée à chaque crise et discutée au cours de rencontres avec nos pairs.
Depuis cette date, nous n’avons pas eu à la modifier. Cette courbe prouve la robustesse du trafic après la pire crise de notre histoire aéronautique.
CONSOMMATION KÉROSÈNE - ÉMISSION CO2/ PKT
La baisse de la consommation de kérosène par passager.km transporté, observée durant les décennies écoulées, résulte de la conjugaison des améliorations techniques réalisées par les motoristes, les avionneurs, le contrôle aérien et, par voie de conséquence, par les compagnies aériennes renouvelant leur flotte avec des appareils modernes.
Selon nos estimations, cette tendance devrait se poursuivre pendant plusieurs décennies, même si des crises viennent entraver momentanément le fonctionnement des compagnies aériennes et freiner les investissements.
La photo ci-après illustre l’effort de recherche des motoristes. Ici SAFRAN, pour réduire encore la consommation et l’émission de CO2 et autres polluants de ses réacteurs. En effet, le réacteur n’est pas encore au « bout du rouleau », il reste encore des pourcents de consommation à gagner. Il n’est pas certain que l’avenir repose sur ce type de réacteurs Open Rotor, mais en revanche, il est certain que l’on finira par trouver le moyen de réduire la consommation et l’émission de CO2.
Le graphique ci-dessous a été établi à partir des données ID AERO+. L’extrapolation entre 2024 et 2050 a été faite suivant la même méthode utilisée pour l’estimation du trafic aérien (baisse tendancielle du taux d’évolution ; ici taux dégressif).
Pour la période 1990-2023 nos valeurs rejoignent celles affichées par IATA, OACI, reprises par AIRBUS.
Le point jaune sur le graphique (de l’ordre de 100g CO2/ passager.km.transporté) est du même ordre de grandeur que celui de l’automobile avec une nuance de taille : l’avion transporte ses passagers à plus de 900 km/h et peut parcourir des milliers de km avant de faire le plein, contrairement à la voiture.
Autre remarque : la baisse historique de la consommation des avions (en g/PKT) s’affaiblit de décennie en décennie. Ce qui s’explique par les progrès techniques de plus en plus difficiles et onéreux.
Nanti de ces valeurs, il est facile de passer à l’estimation de l’émission mondiale de CO2 résultant de la consommation mondiale de kérosène. Toutes ces valeurs sont connues sur la période 1990-2023 et extrapolées de 2023 à 2050.
ÉVOLUTION DE L’ÉMISSION MONDIALE DE CO2
Le graphique ci-dessous retrace l’évolution de l’émission mondiale de CO2 entre 1990 et 2023 et donne l’extrapolation entre 2023 et 2050.
Nous présentons les deux courbes :
- Celle que suivrait l’émission mondiale de CO2 si aucun effort n’était fait (si l’émission de CO2 en g/PKT était « bloquée » de 2023 à 2050). Ceci est peu vraisemblable, mais a l’avantage de donner une idée du progrès technique.
- Celle, plus réaliste, si les progrès techniques sur les moteurs, avions … se prolongaient. Cette dernière tient compte d’un taux de décroissance de l’émission qui faiblit avec les années.
Avec une méthode de prévision différente, d’autres analystes aboutissent à des conclusions voisines des nôtres.
En 2050, les SAF auraient à décarboner dans l’hypothèse « sans effort » : 1 872 Mt par an de CO2 pour ID AERO+ (1 969 Mt pour « l’Académie des Technologies»).
Nos lecteurs savent que dans ces valeurs les chiffres des unités, des dizaines voire des centaines n’ont pas de signification.
Il faut simplement retenir que la masse de CO2 à décarboner annuellement est ÉNORME.
ÉVOLUTION DE LA CONSOMMATION MONDIALE DE KÉROSÈNE
Le graphique ci-dessous rappelle l’évolution de la consommation mondiale totale entre 1990 et 2023 et donne l’extrapolation très vraisemblable entre 2023 et 2050.
Comme nous l’avons dit plus haut, nous présentons les deux courbes :
- Celle que suivrait la consommation si aucun effort n’était fait (si la consommation en g/PKT était « bloquée » de 2023 à 2050)
- Celle qui est plus réaliste, si les progrès techniques sur les moteurs, avions … se prolongeaient. Cette dernière tient compte de la décroissance de la consommation des avions attendue dans les prochaines années grâce aux progrès technologiques évoqués.
Que nos lecteurs ne s’étonnent pas de trouver dans la littérature des méthodes de prévision différentes des nôtres.
Exemple : l’Académie des technologies, pour sa prévision dite « sans effort », admet un taux de croissance annuel constant de 3.1%, alors que nous utilisons un taux dégressif (4% en 2023 à 2.5 % en 2050). Nous ne reviendrons pas ici, sur nos raisons motivant cette option ; les lecteurs intéressés peuvent se reporter à la lettre dite « les arbres ne montent pas jusqu’au ciel ».
Dans le cas présent, ceci n’a pas d’impact sur les conclusions puisque les valeurs prévues pour 2050 sont 625 Mt pour l’Académie et 617 Mt pour ID AERO+.
Le graphique ci-dessus fournit, en lecture directe, la masse de Kérosène que les SAF devraient décarboner donc la masse de SAF à produire.
Pour atteindre le NET ZÉRO ÉMISSION CO2 en 2050,
la masse de SAF à produire est de 420 Mt/an.
La production de SAF en 2024 est d’environ 1.5 Mt
HISTORIQUE DU NET ZÉRO ÉMISSION EN 2050
Probablement sous la pression des Associations écologiques, le secteur aérien a dû adopter des objectifs de réduction des émissions CO2 de plus en plus drastiques.
En 2009, l’objectif était d’atteindre en 2050 un niveau réduit à 50% du niveau de 2005, soit environ 325 Mt d’émission de CO2. C’était beaucoup demander, car cela exigeait de diviser par 3 de la consommation de Kérosène et produire 200 Mt/an de SAF.
En 2021, l’objectif est draconien, il faut descendre non plus à 325 Mt de CO2, mais à 0 Mt !
En 2050, il faudrait produire de l’ordre de 420 Mt/an de SAF ! En partant de zéro. Un sacré challenge qui nécessiterait, comme on le verra ci-après, un titanesque effort du monde aéronautique, des producteurs de carburants et des pouvoirs publics…
Attention : Nous parlons ici, uniquement des carburants avion. Malgré les chiffres importants en millions de tonnes, les carburants avion ne représentent que quelques pour cent dans la masse totale des carburants consommés dans les transports et autres activités.
LE TIMING DE PRODUCTION SAF, POUR ATTEINDRE L’OBJECTIF ZÉRO ÉMISSION EN 2050
Actuellement, en 2024, la production mondiale de SAF est quasi insignifiante au regard de la consommation de kérosène (~ 0.5 %). En France, la production de SAF est voisine de zéro.
La communauté aéronautique a établi un timing, théorique, de l’évolution nécessaire de cette production de SAF pour parvenir à l’objectif du Net Zéro émission en 2050.
Le graphique ci-dessous représente une sorte de feuille de route pour atteindre l’objectif.
Ce graphique comprend à la fois des valeurs sûres et d’autres sont de pures hypothèses.
Ce qui est sûr c’est que le besoin en carburant passera de 290 Mt en 2024 à 420 Mt en 2050.
Soit une augmentation de 44 % de la masse de carburant pour répondre à l’augmentation du trafic aérien de 120% (multiplié par 2,2)
Ce qui est sûr c’est qu’il faudra produire annuellement 420 Mt de carburant avion en 2050.
Ce qui est hypothétique, c’est la montée en flèche de la production des SAF.
Condition sine qua non pour atteindre l’objectif. Il faudrait, en 25 ans, passer d’une production annuelle mondiale de zéro à 420 Mt. Calculons ! Cela impliquerait une croissance de cette production de 27 %/an.
Au regard des conditions industrielles actuelles, l’objectif relève de la chimère.
Les deux zones du graphique : SAF biomasse (zone verte) et SAF synthétiques (zone jaune) sont de pures hypothèses relevant uniquement d’un pur volontarisme.
LE « OUI MAIS… » DE LA COMMUNAUTÉ AÉRONAUTIQUE
Face à la question « L’aviation peut-elle atteindre la neutralité carbone d’ici 2050 ? La communauté aéronautique répond habilement par une sorte de : « OUI, MAIS… ».
Le OUI permet de rassurer l’opinion quant à sa bonne volonté de « décarboneur ».
Le, MAIS, comporte des conditions nombreuses et difficiles
LE « OUI MAIS… » DE L’ATAG
Une illustration de ce « OUI, MAIS » est donnée ci-dessous par la position de l’ATAG (voir la réponse à la question 1).
https://aviationbenefits.org/media/167418/w2050_v2021_27sept_summary.pdf
« L’aviation peut-elle atteindre la neutralité carbone d’ici 2050 ?
Oui. Mais il faudra un effort considérable de la part des experts engagés de l’industrie, des gouvernements, du secteur financier et de la communauté de recherche pour y parvenir. Cela impliquera une transformation rapide et massive de l’approvisionnement en énergie liquide de substitution de l’aviation en utilisant du carburant d’aviation durable – issu à la fois de sources traditionnelles et de nouvelles sources telles que le power-to-liquid – en l’espace de 30 ans seulement. Cela nécessitera également une accélération du développement des technologies des avions et des moteurs, notamment des progrès plus rapides vers de nouveaux types de propulsion : les avions électriques, hybrides et à hydrogène. La neutralité carbone nécessitera également probablement de recourir à des éliminations de carbone pour gérer les émissions résiduelles de CO2. C’est possible, mais ce sera un défi de taille. »
LE « OUI, MAIS… » DE L’IATA
L’IATA, quant à elle, dit oui, mais en chiffrant le coût du Net Zéro.
Le devis est salé (voir document ci-dessous) : entre 4 700 et 4 800 milliards $. Le prix de la tonne de carburant passerait de 12 000 à 24 000 $.
De quoi un moment oublier la décarbonation et conserver le kérosène à 1 000 $ la tonne.
Le chemin restant à parcourir par les SAF pour atteindre l’objectif du Zéro CO2 sera long.
Nous verrons dans les deux lettres suivantes que c’est un chemin semé d’embûches, type parcours du combattant. Les bio-SAF et les e-SAF sont des solutions certes « savantes », mais leur mise en place au niveau industriel relève d’un challenge très difficile vu nos connaissances actuelles.
