Le géant européen Airbus s’est fixé pour objectif de mettre sur le marché, à partir de 2020, des avions qui émettent deux fois moins de CO2, 80 % de moins d’oxyde d’azote (NOx) et deux fois moins de bruit que les appareils conçus en 2000. Ces objectifs sont ceux qui ont été définis par le Conseil consultatif pour la recherche aéronautique en Europe (ACARE), composé de représentants de la Commission européenne, des Etats membres et des industriels. Un agenda de recherche ambitieux - irréaliste même, disent certains. Peut-être. Mais ce qui est certain, c’est que le prix fluctuant du baril, l’épuisement des ressources pétrolières, les politiques publiques type ETS (système d’échange des droits d’émission - lire l’article séparé) font aujourd’hui de la recherche en faveur d’avions moins gourmands, moins lourds, plus aérodynamiques un véritable enjeu économique.

Les pistes pour y arriver sont multiples. Les équipes de chercheurs travaillent à réduire la traînée des avions (en gros, l’ensemble des forces de résistance au mouvement, qui impliquent une consommation plus importante de carburant pour faire avancer l’appareil), à alléger les structures (avec le remplacement des matériaux classiques par des matériaux composites), à améliorer les moteurs et à optimiser la gestion du trafic aérien (la technique utilisée pour la descente de l’avion influe sur la consommation de carburant). Le travail sur les carburants de substitution, aussi, est monté en puissance depuis quelques années.

Mais que cela soit clair : la communauté scientifique ne vise pas forcément la révolution absolue. « En matière d’allègement des structures, on en est le plus souvent à la chasse aux kilos »explique Christophe Mathieu, directeur du développement aéronautique à l’ONERA, le centre français de recherche aérospatiale, premier acteur français de la recherche aéronautique (1500 ingénieurs et scientifiques). Par exemple, sur le gros porteur d’Airbus, l’A380, le fait de passer aux composites carbones par rapport aux alliages d’aluminium - une première mondiale - a permis de gagner environ 1,5 tonne sur le caisson central de voilure (qui réalise la jonction des deux ailes entre elles et relie la voilure au fuselage). Un chiffre qui ne frappe peut-être pas les esprits mais chaque kilo en moins diminue la consommation de carburant... et donc le rejet d’émissions polluantes. De même, pour la réduction de la traînée - un élément fondamental pour économiser du carburant - ce sont de petits gains que l’on traque. « Sur un moyen courrier comme l’A320, on vise encore à gagner quelques pourcents pour les prochaines générations », dit Christophe Mathieu.

Ces pourcentages seront-ils suffisants pour rencontrer les objectifs ambitieux de l’ACARE et pour faire de l’avion un mode de transport réellement moins polluant ? « C’est ambitieux », admet Christophe Mathieu, « mais toute la communauté industrielle et de recherche est mobilisée là-dessus et tout est fait pour que le défi soit relevé. Je ne dirais pas que ce soit irréaliste, on a encore onze ans de recherche devant nous ». Son collègue Paul Kuentzmann, Haut conseiller scientifique à l’ONERA et spécialiste des carburants alternatifs, le suit : « en 2020, on sera très proche ».

Ce n’est pas l’avis de tous. En mai 2008, l’Université technique de Berlin publiait une étude réalisée à la demande du ministère allemand de l’Environnement, estimant qu’il faudrait attendre 2050 pour que la flotte d’avions puisse être conforme aux objectifs de l’ACARE. Notamment parce que de réels gains d’efficacité nécessiteraient de vraies ruptures technologiques, des concepts d’avion complètement nouveaux qui ne seront pas disponibles à court terme.

Christophe Mathieu lui-même le reconnaît : « Il arrive un moment où on ne peut pas continuer indéfiniment. On sent que la courbe se ralentit au sens du progrès scientifique parce que, simplement, dans toutes les formules d’avion classique, il est clair que les avions sont déjà pas mal optimisés ». Et beaucoup pensent que l’on n’est en effet pas loin du meilleur que l’on puisse obtenir avec des formules classiques et qu’il faudra passer à des configurations d’avions différentes pour obtenir des gains d’efficacité très significatifs. L’on parle par exemple régulièrement de l’« aide volante », un concept d’avion sans fuselage ni empennage, considéré comme le plus efficace d’un point de vue aérodynamique. Les constructeurs y travaillent.

ET L’APRÈS-KÉROSÈNE ?

Il est aussi sur toutes les lèvres. Depuis quelques années, l’intérêt des avionneurs et des motoristes s’est renforcé, à la faveur des montées de prix du baril et des questionnements sur l’épuisement des réserves de pétrole. « On n’est plus dans un intérêt cyclique mais dans un mouvement de fond «, résume Christophe Mathieu. C’est aussi l’avis de Paul Kuentzmann, même si « c’est quand même une assez vieille histoire, que l’on a abordée à peu près à chaque crise pétrolière ».

Ce que le secteur recherche, ce sont des solutions qui pourraient se substituer au kérosène traditionnel sur les avions existants, avec un minimum de modification des avions et des moteurs (on parle de «  drop-in »). Certaines pistes ont d’ores et déjà été exclues, comme la voie éthanol, au pouvoir calorifique très inférieur à celui du kérosène (ce qui nécessiterait de grossir les réservoirs des appareils), ou les huiles végétales non transformées, qui gèlent entre 0° et -10° (la température descend sous les 50 °C à 11 000 mètres d’altitude). Les carburants synthétiques fabriqués à partir de ressources fossiles - le charbon, le gaz naturel ou la biomasse - sont une piste déjà assez avancée (lire l’(interview de Paul Kuentzmann). Mais leur bilan environnemental laisse à désirer parce que leur raffinage produit beaucoup de CO2.

Restent les biocarburants. Si une série de vols d’essai très médiatisés ces derniers mois laissent à penser que des solutions sont à portée de main (voir l’encadré), la réalité est qu’il faudra encore attendre pas mal de temps avant qu’ils puissent ravitailler nos avions. On parle de 2020 ou 2030. Mais c’est une piste sur laquelle les constructeurs et motoristes sont engagés.

« On peut partir de plantes extrêmement variées », explique Paul Kuentzmann. « Ce qu’on vise dans l’aéronautique, ce sont les biocarburants de deuxième génération, fabriqués à partir de résidus agricoles (tiges, feuilles etc.). On a déjà montré qu’on pouvait fabriquer de tels carburants à petite échelle. Les ressources forestières - copeaux, sciures, etc. - sont également une piste intéressante pour l’Europe ». Et il y a les algues, qui ont l’avantage de pousser beaucoup plus rapidement que les végétaux terrestres (entre 30 et 300 fois plus vite) et qui peuvent être cultivées en bassin, en lagune, dans de l’eau douce ou de l’eau de mer. « Pour l’instant, on en fabrique peu mais c’est un sujet de recherche tout à fait intéressant ».

Ce qui est sûr, c’est que les avionneurs y croient. Et pour éviter le débat entre voler et manger, la communauté scientifique s’est engagée à ne développer que des biocarburants qui n’entrent pas en compétition avec la production de nourriture, ne mettent pas en péril les réserves d’eau potable et n’entraînent pas de déforestation. Il ne reste « qu’à » concrétiser...

Qui a volé avec quoi ?

- Février 2008 : Virgin Atlantic, en partenariat avec Boeing et GE, opère un vol commercial (sans passagers) Londres-Amsterdam avec un Boeing 747-400 alimenté en partie de biocarburant réalisé à base d’huile de palme et d’huile de noix de coco. L’un des réservoirs contenait du kérosène traditionnel mélangé au biocarburant. Ni l’avion ni les moteurs n’ont été adaptés pour le test. C’est une première mondiale.

- Février 2008 : Airbus et Rolls-Royce réalisent un test semblable sur un A380, avec un carburant synthétique liquide produit à partir de gaz naturel (GTL). L’avion a relié Filton (près de Bristol) à Toulouse. Trois des moteurs fonctionnaient au kérosène classique, le quatrième était alimenté au gaz. Le test a été réalisé dans le cadre d’un accord signé en novembre 2007 entre Airbus, Rolls-Royce, Shell et Qatar Airways, qui compte devenir la première compagnie aérienne à utiliser ce type de carburant (le Qatar détient 15 % des réserves mondiales de gaz).

- Décembre 2008 : Air New Zealand effectue un vol d’essai avec du biocarburant (50 % de jatropha) sur un Boeing 747-400. Les résultats du test montrent que sur un vol de 12 heures, les émissions de CO2 pourraient être réduites de 60 à 65 % par rapport au carburant traditionnel. 

- Janvier 2009 : Continental Airlines, sur un Boeing 737-800, effectue un vol d’essai d’une heure et demie avec un réacteur alimenté par un mélange de biocarburant (algues et jatropha) et de kérosène classique.

- Janvier 2009 : Japan Airlines effectue un vol test avec un Boeing 747-300 alimenté partiellement au biocarburant de seconde génération. Un des quatre moteurs est alimenté d’un mélange de biocarburant (cameline et jatropha) et de kérosène classique.