L’aviation peut-elle utiliser le gaz naturel liquéfié pour réduire son empreinte carbone ?
On parle beaucoup de l’hydrogène et du carburant durable pour l’aviation (SAF). La production de ces deux carburants prendra des décennies. L’utilisation du gaz naturel liquéfié (GNL) comme solution à court et moyen terme pour réduire l’empreinte carbone de l’aviation présente-t-elle un intérêt ?
La réponse courte est “oui”. Cependant, étant donné le changement d’infrastructure nécessaire, cela impliquerait que la solution permanente de suivi repose sur la biomasse ou sur un processus de transformation de l’énergie en gaz pour produire un carburant similaire au GNL.
Le gaz naturel liquéfié représenterait 25 à 30% de moins de CO2
Pour une quantité d’énergie donnée, le GNL émet 25 à 30 % de CO2 en moins que le kérosène Jet-A1 classique. Un pourcentage précis n’a pas encore été mesuré en conditions réelles. Dans les années 1980, un programme russe a utilisé un Tupolev Tu-155 pour essayer successivement l’hydrogène et le GNL, mais les résultats concernant le GNL ne sont pas disponibles.
Parmi les autres avantages du GNL figure une réduction de 80 % des émissions d’oxyde nitreux, selon TGE Gas Engineering, une société basée à Bonn, en Allemagne, qui a publié une étude en 2019. La combustion du GNL n’émet pas de suie, de soufre ou de composé aromatique, et les traînées de condensation sont réduites. Autre avantage : l’énergie spécifique est supérieure à celle du kérosène. Un vol théorique en Airbus A340 de Munich à New York brûlerait 47 tonnes de GNL au lieu de 55 tonnes de Jet-A1, selon le calcul de TGE.
La TGE a participé à un projet conjoint entre 2010 et 2013 avec Airbus, Lufthansa, l’aéroport de Hambourg, le fabricant de moteurs MTU et le centre de recherche DLR. Un prototype de réservoir de GNL conçu pour l’aviation commerciale a subi avec succès des tests de fatigue, résistant à 25 000 cycles de charge. Il a été estimé que les systèmes de combustion nécessitaient des ajustements mineurs.
Le GNL est déjà utilisé pour le transport routier dans de gros camions et pour alimenter certains navires de passagers en Norvège. Cela permet d’éviter que les fjords ne soient défigurés par une brume noire, explique Isabelle Moretti, chercheuse à l’université de Pau, en France, et ancienne directrice scientifique d’Engie, un important fournisseur d’énergie en Europe. Et le gaz naturel est disponible en grandes quantités, note Philippe Novelli, directeur de programme pour la propulsion et l’environnement à l’Office français de recherche aérospatiale (Onera).
Mais malgré tous ces avantages et démonstrations, il reste des défis à relever. L’hydrocarbure qui se trouve à l’état gazeux doit être liquéfié pour atteindre une densité énergétique exploitable. Le processus de liquéfaction consomme de l’énergie, mais dans des proportions raisonnables, explique M. Moretti. Le GNL doit être maintenu à une température de -170C (-274F). Et il y a toujours un phénomène d’évaporation.
En termes de performances d’autonomie des avions, le problème peut venir de la densité inférieure de 20 à 30 % du GNL. Pour un volume donné, l’énergie spécifique supérieure ne ferait que compenser le poids inférieur du carburant. La baisse du rayon d’action doit encore être évaluée avec précision, mais elle pourrait ne pas être prohibitive.
Plus important encore, cela vaut-il la peine de changer l’infrastructure de carburant de l’aviation et de continuer à utiliser un combustible fossile ? La réponse pourrait être l’utilisation du GNL comme transition vers le SAF. Le méthane peut être produit à partir de la biomasse. Il peut également être le résultat d’un processus de transformation de l’énergie en gaz utilisant le CO2 atmosphérique et les énergies renouvelables.
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