Dans un aéroport, lorsque nous voyons les différents aéronefs qui atterrissent et décollent, sommes-nous en mesure de déterminer la source d’énergie qui les propulsent ? Chaque avion transporte dans ses ailes une partie des 360 milliards de litres de carburant qui, selon les estimations de l’IATA, seront consommés en 2019, uniquement sur les vols commerciaux.
À la fin de la Seconde Guerre mondiale, la plupart des carburants pour avions se basaient sur le kérosène. Au cours des années suivantes, les détails des spécifications furent affinés afin d’assurer la disponibilité de carburants compatibles à l’échelle mondiale.
Le kérosène, que l’on obtient à partir de la distillation du pétrole naturel, est le composant principal du carburant des aéronefs commerciaux dotés de réacteurs, connus en tant que Jet A et Jet A-1.
Si le premier ne se trouve qu’aux États-Unis et répond à ses normes ASTM propres, le Jet A-1 représente le carburant standard le plus utilisé dans le monde. Son point d’inflammation est supérieur à 38 °C et sa température d’ignition de 210 °C ; on le considère donc comme assez sûr pour être utilisé dans de grands aéronefs.
Pour améliorer encore ses caractéristiques, d’autres additifs sont ajoutés au carburant. Ils permettent par exemple d’éviter que le carburant destiné à l’aviation ne se charge électriquement ou, s’il brûle, ne le fasse de manière incontrôlée.
D’autres additifs permettent de baisser le point de congélation à -47 °C ; ainsi, le carburant ne risque plus de se congeler, ce qui doit être pris en compte du fait que la température en altitude de croisière descend sous les -30 °C.
Enfin, il convient de mentionner l’utilisation d’additifs qui empêchent la croissance d’organismes dans le carburant pour aviation et la formation de dépôts dans la turbine.
Plus particulièrement, il est très important que le carburant des avions ne contienne pas d’eau. Dans la plupart des aéronefs commerciaux, les réacteurs se trouvent sous les ailes et le carburant circule par gravité pour les alimenter. Si de l’eau dissoute précipite et se congèle du fait des basses températures extérieures, elle se densifie et pourrait bloquer les vannes d’admission du carburant.
Pour s’assurer de la qualité du carburant, des inspections sont effectuées afin de vérifier la conformité aux caractéristiques mentionnées au cours de tout le processus de fabrication, de transport et de stockage.
Dans l’aviation civile, l’essence d’aviation (connue sous la forme abrégée d’AvGas) remplace le kérosène. Son utilisation est destinée à des moteurs à mouvement alternatif, propres aux aéronefs de sport et privés. Cette essence se distingue de celle qui est destinée à des moteurs non aéronautiques, grâce à la stabilité, la sécurité et les prestations qu’elle offre.
Les options disponibles pour les carburants à usage militaire sont beaucoup plus larges. En général, les carburants militaires offrent de meilleures propriétés contre la corrosion et les antioxydants que ceux à usage civil.
Un carburant courant dans ce domaine est le Jet B, avec un mélange d’environ 65 % d’essence et 35 % de kérosène. Il est destiné à des régions aux températures particulièrement basses, car il offre un point de congélation pouvant descendre à -72 °C et son point d’inflammation est de 20 °C, ce qui le rend plus inflammable. Cependant, les moteurs où il peut être utilisé doivent être adaptés en conséquence.
L’utilisation de certains types de carburants peut parfois être très spécifique, comme ce qui se passe pour les aéronefs des porte-avions, où le risque d’incendie est particulièrement élevé. Ainsi, ils sont conçus avec un point d’inflammation plus élevé, ce qui en fait des produits plus chers.
Un exemple extrême de cette spécialisation est le F-76, un carburant pour les navires qui utilisent des turbines de dernière génération ; le TS-1 est une variante russe, possédant ses propres normes et qui offre de meilleures performances pour les climats froids ; le JPTS (Jet Propellant Thermally Stable) est pour sa part conçu pour les vols à des altitudes élevées, comme pour le Lockheed U-2.
Cependant, cette tendance à l’utilisation de produits dérivés du pétrole devrait changer dans un futur proche.
Du point de vue de la disponibilité des ressources, le prix du baril a été multiplié par cinq entre 2003 et 2008. Il a été déterminé un horizon où la production mondiale de pétrole était incapable de satisfaire la demande de l’industrie aéronautique.
En regardant en arrière, la consommation de kérosène n’a cessé d’augmenter, jusqu’à 30 % au cours des dix dernières années selon les données de l’IATA, ce qui correspond à l’augmentation du trafic aérien enregistré dans le monde entier.
Bien que le prix du baril de kérosène baisse depuis quelques années, il s’agit d’un produit obtenu à partir d’un carburant fossile, et ce dérivé deviendra finalement plus cher à long terme. Le fait qu’il existe peu d’alternatives au pétrole pour le carburant d’aviation souligne l’urgence de trouver des solutions.
Pour cette raison, depuis plusieurs années, une course aux énergies renouvelables a débuté. Une des options disponibles est le biokérosène, qui englobe à la fois les mélanges à composant unique et ceux où le mélange contient du kérosène traditionnel.
Les matières premières idéales pour fabriquer du biokérosène sont différentes espèces d’algues, mais cette option reste encore en développement. À court terme, l’utilisation d’huiles végétales est envisagée.
Toutefois, les progrès dans l’utilisation des nouveaux carburants posent un problème à la fois en termes de délais de mise en œuvre et en termes économiques, car l’introduction de certains d’entre eux contraindrait à une modification complexe des moteurs des avions.
D’autre part, en ce qui concerne la protection de l’environnement, on envisage l’utilisation de substances qui améliorent cet aspect, comme les carburants à base de kérosène paraffinique synthétique. Ce mélange est produit à partir de résidus provenant de récoltes du sucre, de maïs ou de la sylviculture et, selon la FAA, il pourrait réduire jusqu’à 85 % des émissions de gaz à effet de serre. Ces mesures permettront d’augmenter la qualité de l’air autour des aéroports, ce qui est très intéressant dans le cas des aéroports situés au centre des grandes villes.
Ce n’est qu’une question de temps. Il ne faudra que quelques décennies tout au plus avant que l’industrie ne subisse ces changements. Le point positif est la prédisposition mondiale en faveur du changement, car les institutions, les compagnies aériennes, les producteurs de carburant et les centres de recherche, comme les universités, unissent leurs forces pour faire en sorte que des solutions innovantes arrivent à temps et aussi efficacement que possible.
