L’empreinte carbone du secteur de l’aviation étant considérable, un nombre croissant de chercheurs canadiens cherchent des façons de la réduire, notamment en examinant ce qui alimente les appareils.
« Chaque réduction d’un litre de carburant est un grand pas vers la pérennité environnementale », indique Suzanne Kearns, chercheuse à l’Université de Waterloo et spécialiste des facteurs humains en aviation. Si la réduction des émissions est principalement tributaire de la diminution du nombre de voyages, elle peut aussi reposer sur une navigation par satellite améliorée ou une meilleure gestion du trafic aérien dans les aéroports.
Mme Kearns est aussi la directrice de l’Institut pour la durabilité en aéronautique de Waterloo. Une structure qu’elle a fondée à la fin de 2021 et dont la mission consiste à explorer diverses avenues pour réduire la consommation de carburant en aviation. Les activités de recherche de l’Institut portent sur trois grands axes : la pérennité environnementale, pour réduire les effets délétères de l’empreinte carbone de l’aviation; la pérennité sociale, pour promouvoir l’équité, la diversité, l’inclusion et la sécurité au travail; et la pérennité économique, pour aider le secteur de l’aviation à demeurer compétitif.
Lorsqu’on la questionne sur les carburants durables, Mme Kearns indique qu’il faut d’abord se demander d’où provient le carburant et quel est le coût de renonciation associé à son utilisation en aviation. L’agriculture, par exemple, produit de grandes quantités de déchets réutilisables, notamment des huiles végétales et du fumier. Mais Mme Kearns s’inquiète des possibles répercussions sociales liées à l’utilisation de ces options pour la production de carburant : « Ne devrait-on pas plutôt utiliser ces matières pour nourrir la planète? »
Non seulement on se pose la question de la provenance du carburant et du coût de renonciation au consortium québécois SAF+ (Sustainable Aviation Fuel), on y répond, en partie, par le financement d’un projet pilote de production de carburant d’aviation durable dans une usine du site industriel de ParaChem, situé dans l’est de Montréal. Le consortium souhaite y produire un kérosène synthétique dont l’empreinte carbone serait de 90 % inférieure à celle des combustibles fossiles.
Le professeur de génie chimique à Polytechnique Montréal et spécialiste chevronné des technologies de capture du carbone, Louis Fradette, gère la plateforme de l’initiative du consortium chez ParaChem. L’objectif : produire des hydrocarbures pouvant servir autant à la fabrication de textiles et de plastique qu’à la conversion de dioxyde de carbone en carburant d’avion. Si la capacité de capture de gaz à effet de serre de la plateforme atteint déjà les 10 tonnes par jour, M. Fradette croit toutefois que l’essor des producteurs de carburant durable nécessite une participation financière accrue de l’État. Selon lui, « nous avons besoin de percées technologiques et de nouvelles idées ».
D’un point de vue purement chimique, le dioxyde de carbone est une matière avec laquelle il est difficile de travailler. L’utilisation du CO2 présente toutefois un avantage : elle réutilise les émissions du secteur industriel pour les transformer en carburant, réduisant ainsi la quantité de gaz à effet de serre qui s’échappe dans l’atmosphère déjà surchargée.
De nouveaux types de biocarburants
La réutilisation de déchets agricoles qui ne peuvent pas être transformés en aliments propres à la consommation humaine est une autre avenue intéressante. Des chercheurs de l’Université de l’Alberta ont décidé d’explorer cette voie, et Ressources naturelles Canada leur a octroyé 2,89 millions de dollars en financement direct et en apport en nature en mars 2021.
Selon David Bressler, chercheur principal et professeur de technologie des bioressources à l’Université de l’Alberta, cet argent financera une dizaine d’années de travaux sur la transformation de lipides résiduels, comme des graisses et des huiles, en précieux hydrocarbures destinés à la fabrication de biocarburants pour l’aviation. Ces travaux sont une suite logique pour la carrière de M. Bressler, qui cherche des utilisations aux déchets agricoles depuis 20 ans.
Si le processus actuel ne fonctionne qu’à petite échelle, M. Bressler espère toutefois que le financement public permettra à son équipe de trouver des façons de produire des quantités de carburant assez grandes pour réduire l’empreinte carbone de l’aviation. Il avance que le financement pourrait ouvrir la voie à l’expérimentation d’autres types de biocarburants. « Être capable de traiter davantage de matières premières nous ouvre de nouvelles portes, tout en élargissant le bassin d’intervenants intéressés. »
David Zingg, professeur d’aérodynamique à l’Université de Toronto et membre du centre de recherche en aviation durable de l’établissement, croit que ces percées pourraient susciter l’intérêt de concepteurs d’aéronef. Selon lui, en plus d’une nouvelle génération de carburants, il faut tout repenser, des trains d’atterrissage aérodynamiques à l’amélioration de l’efficacité des moteurs.
« Pour l’instant, nous avons sur la table deux configurations plus écoénergétiques que les appareils actuels », précise-t-il. La première est une « aile fusionnée » qui adoucit l’angle entre le fuselage et les ailes, et la seconde, une « aile contreventée », plus longue qu’une aile traditionnelle, qui a pour effet de réduire la traînée.
Il ajoute que le moment est actuellement propice à l’intégration de carburants durables dans la conception d’avions, puisqu’il s’agit d’initiatives somme toute encore assez nouvelles. L’échange d’information sur la consommation énergétique pourrait également aider le secteur des carburants durables à comprendre les objectifs de production à atteindre.
« Vont-ils réduire la consommation de 20 %? », demande M. Zingg, en faisant référence aux configurations qu’il a mises au point. Il estime qu’il faudra encore bien du financement et de l’expérimentation pour le savoir. « C’est ce que le secteur de l’aviation doit savoir pour décider s’il souhaite aller de l’avant et investir les sommes nécessaires pour les fabriquer. »