Les carburants neutres en carbone deviennent une nécessité pour les transports. En effet, les émissions de carbone dans le secteur de l’aviation sont responsables de près de 5% des émissions mondiales de gaz à effet de serre.
En effet, des solutions telles que l’électrification ou la transition vers des énergies renouvelables, qui se sont révélées efficaces notamment dans le domaine du transport avec le développement des véhicules électriques, sont difficilement transposables aux avions sachant que les contraintes en termes de masse ne permettent pas d’envisager une alimentation par batteries (trop lourdes) avec les technologies actuelles. N’étant pas en mesure de changer la technologie d’alimentation en énergie, les spécialistes se sont penchés sur le carburant en lui-même ; à défaut de pouvoir limiter les rejets de CO2 dans l’atmosphère induits par la consommation de carburant, pourquoi ne pas produire ce carburant à l’aide de carbone résiduel déjà produit autre part ?
Produire des carburants neutres en carbone
C’est ainsi que les carburants neutres en carbone ont vu le jour. De nombreuses technologies originales ont été développées pour produire du kérosène dérivé de gaz synthétique (syngas, composé de dihydrogène et monoxyde de carbone) produit à partir de maïs, d’huile de friture ou encore de déchets municipaux, mais ces productions génèrent usuellement une pollution anthropique de par les cultures associées ou des technologies gourmandes en énergies nécessaires à leur mise en place.
La technologie de synthèse Fischer-Tropsch, par exemple, s’est révélée efficace pour produire du gaz synthétique à partir d’eau et de CO2, mais elle est difficile à envisager pour une production à grande échelle quand on sait qu’elle nécessite une grande quantité d’énergie pour enclencher la cinétique d’oxydoréduction nécessaire à la production de notre carburant… à moins de trouver une solution pour réduire l’énergie nécessaire pour arriver aux mêmes résultats. Et ça, l’équipe de recherche de l’ETH Zurich y est parvenu.
Exploiter la technologie des carburants neutres en carbone
L’expérience réalisée à l’IMDEA Energy Institute en Espagne a révélé que grâce à l’implantation d’une tour solaire de 15m de hauteur concentrant les rayons de 169 miroirs de 3m2 suivant le déplacement du soleil au cours de la journée (soit une puissance de 50kW), il était possible de produire du gaz synthétique à partir d’eau et de CO2 extrait de l’air grâce à une réaction d’oxydoréduction en deux étapes basée sur la ceria (CeO2). Cet oxyde du Cerium entre en jeu dans les réactions d’oxydoréduction, permettant d’obtenir une cinétique de réaction acceptable à température de la tour (1500°C), de plus qu’il n’est pas consommé lors du procédé : l’eau est converti en hydrogène, le CO2 en monoxyde de carbone, et il est possible de contrôler la composition du gaz produit en contrôlant l’alimentation de chaque composant en entrée.
Après un fonctionnement pendant 55 heures, cette station de production pilote a été en mesure de produire 5191 litres de syngas avec un rendement de conversion de 4.1%. Cette technologie de production présente une alternative encourageante pour réduire l’empreinte carbone de l’aviation, mais elle reste encore peu attractive économiquement parlant.
Beaucoup de progrès sont encore à accomplir. De nombreux axes de recherche sont pris en compte afin d’améliorer cette technologie, notamment une réduction des pertes thermiques au cours du procédé qui pourraient permettre d’élever le rendement de conversion à 20%. Ces progrès sont attendus pour 2025, et on souhaite bien du courage à cette équipe pour nous faire voler vers d’autres cieux.
Les entreprises qui innovent dans ce secteur sont susceptibles d’être admissibles à plusieurs programmes de financement, notamment des subventions gouvernementales et des crédit d’impôt de RS&DE.
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Sources :
https://newatlas.com/energy/solar-jet-fuel-tower/
https://www.chemistryworld.com/news/solar-jet-fuel-production-from-co2-and-water-scaled-up-in-field-demo/4016002.article
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435122002860
