L’avenir du vol dans un monde carbone :9 scénarios, beaucoup de carburant d'aviation durable

Plusieurs grandes compagnies aériennes se sont engagés à atteindre le zéro net émissions de carbone d’ici le milieu du siècle pour lutter contre le changement climatique.Il s’agit d’un objectif ambitieux qui nécessitera une énorme augmentation des carburants d’aviation durables, mais cela ne suffira pas à lui seul. nos dernières recherches montre.

L’idée d’avions de ligne fonctionnant uniquement avec du carburant fabriqué à partir d’huile de cuisson usagée provenant de restaurants ou de tiges de maïs peut sembler futuriste, mais elle est pas si loin.

Les compagnies aériennes sont déjà en train d'expérimenter avec des carburants d’aviation durables, notamment des biocarburants fabriqués à partir de résidus agricoles, d’arbres, de maïs et d’huile de cuisson usagée, ainsi que des carburants synthétiques fabriqués à partir de carbone capturé et d’hydrogène vert.

United Airlines, qui a été en utilisant un mélange d'huiles usées ou de graisses usagées et de combustibles fossiles sur certains vols au départ de Los Angeles et d'Amsterdam, récemment plans annoncés alimenter 50 000 vols par an entre ses hubs de Chicago et de Denver en utilisant des carburants d'aviation durables à base d'éthanol d'ici 2028.La compagnie aérienne également a lancé un fonds de 100 millions de dollars en février.Le 21 décembre 2023, Air Canada, Boeing, GE Aerospace, JPMorgan Chase et Honeywell investiront dans des startups de carburants d'aviation durables afin de développer l'industrie.

Dans une nouvelle étude, nous avons examiné différentes options permettant à l’aviation d’atteindre zéro émission nette.

Le résultat net:Remplacer le carburéacteur fossile par des carburants d'aviation durables sera crucial, mais l'industrie devra encore investir dans captage et stockage direct du carbone dans l’air pour compenser les émissions qui ne peuvent pas être réduites.Chaque voie comporte des compromis et des obstacles importants.

Scénarios pour l'avenir

Avant la pandémie, en 2019, l’aviation représentait environ 3,1% des émissions mondiales totales de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles, et le nombre de passagers-miles parcourus chaque année était en augmentation.Si les émissions de l’aviation étaient un pays, cela en ferait le sixième émetteur, derrière le Japon.

En plus de libérer des émissions de carbone, la combustion du carburéacteur produit de la suie et de la vapeur d'eau, appelées traînées de condensation, qui contribuent au réchauffement, et ces problèmes ne peuvent pas être évités en passant à des carburants d’aviation durables.

L’aviation est également l’un des secteurs de l’économie les plus difficiles à décarboner.De petits avions électriques et à hydrogène sont en cours de développement, mais des vols long-courriers avec de nombreux passagers sont probables dans des décennies.

Nous avons élaboré et analysé neuf scénarios couvrant une gamme de demandes projetées de passagers et de fret, d'intensité énergétique et d'intensité carbone de l'aviation pour explorer comment l'industrie pourrait atteindre zéro émission nette d'ici 2050.

Nous avons constaté que jusqu’à 19,8 exajoules de carburants d’aviation durables pourraient être nécessaires pour que l’ensemble du secteur atteigne zéro émission nette de CO₂.Avec d’autres améliorations d’efficacité, cela pourrait être réduit à seulement 3 exajoules.Pour mettre cela en contexte, 3 exajoules équivalent presque à tout biocarburants produits en 2019 et dépasse de loin les 0,005 exajoules de Carburéacteur biosourcé produit en 2019.Un exajoule est une mesure d'énergie.

Voler moins et améliorer l’efficacité énergétique des avions, par exemple en utilisant Des atterrissages « planés » plus efficaces qui permettent aux compagnies aériennes d'approcher l'aéroport avec des moteurs presque au ralenti, peuvent contribuer à réduire la quantité de carburant nécessaire.Mais même dans nos scénarios les plus optimistes – où la demande augmente de 1 % par an, contre une moyenne historique de 4 % par an, et où l’efficacité énergétique s’améliore de 4 % par an au lieu de 1 % – l’aviation aurait encore besoin d’environ 3 exajoules d’énergie durable. carburants d'aviation.

Pourquoi les compensations sont encore nécessaires

Une expansion rapide des carburants d’aviation durables et biocarburants est plus facile à dire qu’à faire.Cela pourrait nécessiter jusqu'à 300 millions d'hectares de terres dédiées aux cultures destinées à être transformées en carburant, soit environ 19 % des terres cultivées mondiales aujourd'hui.

Un autre défi est le coût.Le prix moyen mondial du carburéacteur fossile est d'environ 3 dollars américains le gallon (0,80 dollars le litre), tandis que le coût de production de carburéacteurs d'origine biologique est souvent deux fois plus élevé.Le moins cher, HEFA, qui utilise des graisses, des huiles et des graisses, coûte entre 2,95 $ et 8,67 $ le gallon (0,78 $ à 2,29 $ le litre), mais cela dépend de la disponibilité des huiles usées.

Biocarburants Fischer-Tropsch, produits par une réaction chimique qui convertit le monoxyde de carbone et l'hydrogène en hydrocarbures liquides, varient de 3,79 $ à 8,71 $ le gallon (1 $ à 2,30 $ le litre).Et carburants synthétiques sont de 4,92 $ à 17,79 $ le gallon (1,30 $ à 4,70 $ le litre).

En réalité, atteindre zéro émission nette dépendra probablement également de l’élimination du dioxyde de carbone.

Dans un avenir où l'utilisation des compagnies aériennes serait similaire à celle d'aujourd'hui, il faudrait produire jusqu'à 3,4 gigatonnes de dioxyde de carbone. capturé depuis les airs et enfermé – pompé sous terre, par exemple – pour que l’aviation atteigne le niveau net zéro.Cela pourrait coûter des milliards de dollars.

Pour que ces compensations soient efficaces, l'élimination du carbone devrait également suivre un des critères d’éligibilité solides et être effectivement permanent.C'est ça n'arrive pas aujourd'hui dans les programmes de compensation des compagnies aériennes, où les compagnies aériennes achètent pour la plupart des compensations bon marché et non permanentes, comme celles impliquant projets de conservation et de gestion des forêts.

Certaines réserves s’appliquent à nos résultats, qui pourraient accroître encore davantage le besoin de compensations.

Notre évaluation suppose que les carburants d’aviation durables génèrent des émissions nettes de carbone nulles.Cependant, les matières premières pour ces carburants ont actuellement des émissions tout au long de leur cycle de vie, notamment des engrais, de l’agriculture et des transports.L'American Society for Testing Materials impose également actuellement un maximum limite de mélange :jusqu'à 50% les carburants durables peuvent être mélangés au carburéacteur conventionnel pour l'aviation aux États-Unis, bien que les compagnies aériennes aient testé 100% mélanges en Europe.

Comment surmonter les derniers obstacles

Pour rencontrer le objectifs climatiques le monde s’est fixé, les émissions de tous les secteurs doivent diminuer – y compris l’aviation.

Même si une réduction de la demande contribuerait à réduire la dépendance à l’égard des carburants d’aviation durables, il est plus probable que de plus en plus de personnes prendront l’avion à l’avenir, à mesure que de plus en plus de personnes s’enrichiront.Les améliorations de l’efficacité contribueront à réduire la quantité d’énergie nécessaire pour propulser l’aviation, mais ne l’élimineront pas.

Augmenter la production durable de carburant d’aviation pourrait en réduire les coûts. Quotas, comme ceux introduits dans le L’Union européenne « Fit for 55 » plan, subventions et crédits d'impôt, comme ceux des États-UnisLa loi sur la réduction de l’inflation signée en 2022, ainsi qu’une taxe carbone ou un autre prix sur le carbone, peuvent tous contribuer à y parvenir.

De plus, étant donné le rôle que jouera la capture du carbone de l’atmosphère dans l’atteinte de zéro émission nette, un système de comptabilité plus robuste est nécessaire à l’échelle internationale pour garantir que les compensations compensent les impacts non CO₂ de l’aviation.Si ces obstacles sont surmontés, le secteur de l’aviation pourrait atteindre zéro émission nette d’ici 2050.

Cela met à jour un article initialement publié Fév.6 décembre 2023, pour inclure l’annonce du fonds d’investissement d’United Airlines.