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Il est politiquement convenu et nécessaire, pour des raisons de protection du climat, que l'ensemble de notre économie devienne neutre sur le plan climatique au cours des prochaines décennies - et cela s'applique également au transport aérien. C'est un objectif techniquement réalisable, et il existe de nombreuses façons de l'atteindre. Le professeur Marco Mazzotti de l'ETH Zurich et son équipe ont comparé les options qui semblent les plus faciles à mettre en œuvre à court et moyen terme et les ont évaluées en fonction de facteurs tels que la rentabilité.
Les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich concluent que l'option la plus favorable est de continuer à alimenter les avions avec des combustibles fossiles à l'avenir, mais d'éliminer ensuite les émissions de CO2 associées de l'atmosphère en utilisant des installations de capture de CO2 et de stocker ce CO2 de manière permanente sous terre (capture et stockage du carbone, CCS). «La technologie nécessaire existe déjà, et les installations de stockage souterrain fonctionnent depuis des années en mer du Nord et ailleurs», déclare Viola Becattini, post-doc dans le groupe de Marco Mazzotti et auteure principale de l'étude.
«Cette approche pourrait devenir une solution d'atténuation compétitive en termes de coûts pour les transports aériens si, par exemple, une taxe sur le carbone ou un système de plafonnement et d'échange étaient imposés sur les émissions provenant des carburants fossiles pour avions, ou si les gouvernements offraient des incitations financières pour le déploiement des technologies de CSC et la réalisation des objectifs climatiques», explique le professeur Marco Mazzotti de l'ETH Zurich.
Directement ou indirectement depuis l'air
Il existe essentiellement deux façons de capter le CO2: soit directement à partir de l'air, soit indirectement sur un site où des matières organiques sont brûlées, par exemple dans une usine d'incinération des déchets. «En gros, la moitié du carbone contenu dans les déchets brûlés dans les incinérateurs municipaux provient de sources fossiles, comme le plastique produit à partir du pétrole. L'autre moitié est constituée de matière organique, comme le bois ou les produits du bois comme le papier et le carton», explique Marco Mazzotti.
Du point de vue de l'action climatique, la capture et le stockage de la part de carbone d'origine fossile est un jeu à somme nulle : il s'agit simplement de renvoyer le carbone d'origine souterraine là d'où il provient. Quant à la part de carbone d'origine organique, elle a été à l'origine absorbée de l'air sous forme de CO2 par les plantes, donc la capture et le stockage de ce carbone est un moyen indirect d'éliminer le CO2 de l'air. Le captage et le stockage de ce carbone est donc un moyen indirect d'éliminer le CO2 de l'air. Le CSC est donc une méthode appropriée pour remettre sous terre le carbone provenant des combustibles fossiles de l'aviation et rendre les voyages aériens neutres en carbone.
Dans leur étude, les scientifiques de l'ETH Zurich ont pu montrer que le captage indirect du carbone des gaz d'incinération des déchets coûte nettement moins cher que le captage direct du carbone de l'air, qui est lui aussi déjà techniquement réalisable.
Les carburants synthétiques plus chers
En outre, les scientifiques ont étudié la possibilité de produire du carburant d'aviation synthétique à partir du CO2 capturé directement ou indirectement dans l'air (capture et utilisation du carbone, CCU). La synthèse chimique du carburant à partir du CO2 étant une opération à forte intensité énergétique et donc coûteuse, cette approche est en tout cas moins économique que l'utilisation de combustibles fossiles et le CSC. Que le CO2 soit capté directement ou indirectement, le CCU est environ trois fois plus cher que le CSC.
Le professeur Marco Mazzotti de l'ETH Zurich souligne également l'un des pièges de la CCU : selon la source d'énergie, cette approche peut même être contre-productive du point de vue de l'action climatique, à savoir si l'électricité utilisée pour produire le combustible provient de centrales électriques à combustibles fossiles. «Avec le mix électrique actuel de la Suisse ou celui de la France, qui a une forte proportion d'énergie nucléaire, la CCU à forte intensité énergétique est déjà plus néfaste pour le climat que le statu quo avec les combustibles fossiles de l'aviation - et encore plus avec le mix électrique moyen de l'UE, qui a une plus forte proportion de centrales à combustibles fossiles», déclare-t-il. La seule situation dans laquelle la CCU aurait un sens du point de vue de l'action climatique est celle où la quasi-totalité de l'électricité utilisée provient de sources neutres en carbone.
Plus rentable à long terme
«Malgré cette limitation et le coût fondamentalement élevé de la CCU, il peut y avoir des régions du monde où cela a du sens. Par exemple, où beaucoup d'électricité renouvelable est produite et où il n'y a pas de sites de stockage deCO2 appropriés», dit Viola Becattini.
Les chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich ont calculé les coûts des différentes options pour une aviation neutre en carbone, non seulement à l'heure actuelle, mais aussi pour la période allant jusqu'à 2050. Ils et elles s'attendent à ce que les technologies de CSC et de CCU deviennent moins coûteuses, à la fois grâce aux progrès technologiques et aux économies d'échelle. Le prix des émissions de CO2 prélevées sous forme de taxes sur le carbone va probablement augmenter. En raison de ces deux évolutions, les chercheuses et chercheurs s'attendent à ce que le CSC et la CCU deviennent plus rentables au fil du temps.
Infrastructure requise
Les chercheuses et chercheurs soulignent qu'il existe d'autres moyens de rendre les voyages aériens neutres en carbone. Par exemple, de nombreuses recherches sont en cours sur les avions qui fonctionnent à l'électricité ou à l'hydrogène. Selon Marco Mazzotti, si ces efforts doivent être pris au sérieux, les deux approches présentent des inconvénients. D'une part, les avions électriques sont susceptibles de ne pas convenir aux vols long-courriers en raison du poids de leurs batteries. Et avant que l'hydrogène puisse être utilisé comme carburant, tant les avions que leur infrastructure d'approvisionnement devront être entièrement développés et construits à partir de zéro. Comme ces approches en sont encore au stade du développement et que de nombreuses questions restent en suspens, les scientifiques de l'ETH Zurich ne les ont pas incluses dans leur analyse et se sont plutôt concentrés sur les carburants liquides à usage unique.
Cependant, les chercheuses et chercheurs soulignent que le CSC nécessite également une infrastructure. Les endroits où le CO2 peut être capturé efficacement et où il peut être stocké peuvent être très éloignés les uns des autres, ce qui rend nécessaire une infrastructure de transport pour le CO2. La science, l'industrie et la politique devront travailler dur dans les années à venir pour planifier et construire cette infrastructure, non seulement pour le CO2 de l'aviation, mais aussi pour les émissions d'autres secteurs à forte intensité de carbone comme les produits chimiques ou le ciment.