L’ISAE-SUPAERO publie un référentiel Aviation et Climat

Ce rapport de 200 pages est le fruit d’un an de travail d’une équipe de 5 enseignants-chercheurs et du responsable du développement durable de l’Institut. Accompagné d’un résumé d’une quinzaine de pages, il s’appuie sur plus de 200 publications scientifiques et sur les derniers rapports des institutions du secteur aéronautique. Les chercheurs ont complété ce référentiel en intégrant les résultats de recherche propres à l’ISAE-SUPAERO. L’ensemble du document a fait l’objet d’un processus de relecture rigoureux en interne et par des experts scientifiques reconnus dans le secteur aérien, la climatologie, l’énergie...

L’écriture de ce rapport de référence a été motivée par les questions relatives à l’impact de l’aviation sur le climat. Peut-on caractériser l’impact de l’aviation sur le climat ? Peut-on comparer les effets CO2 et les effets non CO2 ? Quelles sont les solutions technologiques et pistes d’innovation liées à l’aviation et climat ? Peut-on relier la vitesse d’évolution du trafic aérien à la part du budget carbone consacrée à l’aviation ? Peut-on faire un bilan des ressources énergétiques disponibles ?

Un outil collaboratif

L’objectif de ces travaux n’est pas de prendre parti ni de répondre aux différentes questions évoquées, car les réponses dépendent en grande partie de choix de société et d’évolutions technoéconomiques impossibles à prédire avec certitude.

En revanche, il s’agit de fournir à chacun, à partir de la position de scientifiques, les éléments nécessaires à la construction d’opinions éclairées sur ces questions, aussi objectivement que possible. Les scientifiques espèrent susciter des débats et ainsi participer à l’émergence d’un positionnement collectif sur ces enjeux cruciaux.

Ce référentiel dresse un état de l’art des différents leviers que le secteur aérien peut actionner pour diminuer cet impact environnemental.

Des messages clés pour une aviation décarbonée

Le référentiel Aviation et Climat de l’ISAE-SUPAERO a pour vocation de fournir des éléments scientifiques utiles à la compréhension des enjeux aviation et climat. Il se compose de trois parties principales. La première présente l’impact de l’aviation sur le climat, ses effets CO2 et non-CO2, tandis que la deuxième partie aborde les leviers technologiques pour le réduire. Enfin, des scenarios illustratifs de transition pour le secteur aérien sont proposés dans la dernière partie. Celle-ci s’appuie notamment sur CAST, un outil de modélisation innovant développé à l’ISAE-SUPAERO et disponible sur une application web, permettant d’évaluer l’impact climatique de l’aviation en fonction de variables comme le volume de trafic, le rythme des évolutions technologiques ou le taux de décarbonation du carburant utilisé.

• Impact climatique de l’aviation : des estimations qui dépendent du périmètre

L’aviation contribue à l’accentuation du réchauffement climatique via ses émissions de CO2 et plusieurs effets non-CO2 comme les traînées de condensation. L’évaluation de l’impact du secteur aérien peut se limiter aux seules émissions de CO2, ou bien considérer l’ensemble des effets. Dans le premier cas, l’aviation commerciale a été responsable de 2,6 % des émissions anthropiques mondiales de CO2 en 2018. Si l’on considère l’ensemble des effets (CO2 et non-CO2), l’aviation commerciale a représenté 5,1 % de l’impact climatique sur la période 2000-2018.

• Effets non-CO2 : des stratégies prometteuses

Les stratégies spécifiques de réduction des effets non-CO2 représentent un levier majeur pour limiter l’impact climatique de l’aviation. En raison de la courte durée de vie des effets non-CO2, ces stratégies peuvent être efficaces rapidement. Même si des travaux de recherche sont encore nécessaires pour réduire les incertitudes, ces stratégies pourraient être déployables à brève échéance. Néanmoins, ces mesures ne peuvent pas se substituer aux efforts de réduction des émissions de CO2 du secteur.

• Effets CO2 : des opportunités technologiques limitées à court terme

D’ici à 2050, des solutions de rupture permettent d’envisager un avion bas-carbone. À plus court terme, pour diminuer les émissions de CO2 dans les délais impartis par l’urgence climatique, les seuls leviers matures sont les améliorations incrémentales de l’efficacité des avions et l’utilisation des biocarburants. Néanmoins, les améliorations incrémentales sont en passe d’atteindre des limites technologiques, alors que les contraintes de disponibilité énergétique, de capacité de production et de concurrence sur les usages risquent de limiter la disponibilité des biocarburants.

• Un arbitrage nécessaire entre le niveau de trafic et la part du budget carbone mondial allouée au secteur aérien

Hormis les leviers technologiques et opérationnels, le niveau de trafic et la part du budget carbone mondial allouée à l’aviation sont les deux paramètres qui déterminent la durabilité d’une trajectoire pour le secteur aérien. Leur valeur doit être fixée par des décisions d’ordre politique. Les limites sur la capacité du secteur aérien à diminuer rapidement ses émissions de CO2 impliquent que, si le trafic croît au rythme envisagé par l’industrie aéronautique, alors il consommera une part plus importante du budget carbone que sa part actuelle des émissions, nécessitant ainsi que d’autres secteurs d’activité réduisent leurs émissions plus rapidement que la moyenne.

• Des incertitudes sur la disponibilité énergétique

La décarbonation des carburants pour l’aviation pourrait être limitée par la disponibilité en ressources énergétiques bas-carbone. Leur utilisation massive pourrait alors entraîner un déplacement de problème environnemental, notamment lié à l’usage des sols. De façon générale, il est nécessaire de penser la transition du secteur aérien de manière systémique dans le cadre des limites planétaires.

Des stratégies évolutives

Ce référentiel permet de mettre en avant plusieurs conclusions. Il révèle notamment que la formation de nuages par les traînées de condensation des avions a actuellement un effet plus important sur le réchauffement que leurs émissions de CO2. Il semble cependant possible de réduire radicalement ces trainées de condensation en modifiant les trajectoires d’une faible part des vols : ce sujet, encore peu étudié, doit être approfondi au plus vite. Il existe des solutions techniques et pistes d’innovation pour l’aviation et le climat permettant de réduire très fortement les émissions de CO2 en améliorant encore l’efficacité énergétique des avions et en passant à des carburants bas-carbone. Il faudra néanmoins plusieurs décennies pour développer, industrialiser et déployer ces solutions à l’ensemble de la flotte.

En fonction des scénarios envisageables entre aujourd’hui et 2050, le rapport met en évidence la relation qui existe entre le niveau de trafic aérien des prochaines décennies et la part du budget carbone mondial allouée à l’aviation. Ce document s’adresse aux acteurs du secteur aérien, pour les aider à définir leurs stratégies de décarbonation, tout en contribuant au débat public en offrant l’éclairage le plus objectif possible sur un sujet aussi complexe qu’important.

Référentiel et synthèse du référentiel :

Photo de l’équipe des 6 auteurs de l’ISAE-SUPAERO : 5 enseignants-chercheurs et le responsable du développement durable