Décoller, voler, planer : un rêve d’ingénierie de longue date est devenu réalité. Le faire avec très peu ou pas d’émissions dans l’atmosphère est le défi que relèvent actuellement d’innombrables ingénieurs.

Le secteur aéronautique est un élément crucial pour la compétitivité de l’Europe, puisqu’il représente 15 millions d’emplois dans l’UE et que les entreprises européennes détiennent 58 % des parts de marché des nouveaux avions civils. Il favorise la croissance économique en reliant les régions entre elles et en stimulant l’innovation dans des domaines technologiques clés. Cependant il est difficile de réduire son empreinte : 95 % des émissions sont générées par les vols commerciaux, qui dépendent actuellement largement des combustibles fossiles ou des carburants aériens durables (Sustainable Aviation Fuels, ou SAF), car les alternatives à faible teneur en carbone, telles que l’électricité ou l’hydrogène, ne sont pas encore viables pour les avions effectuant des trajets courts, moyens ou longs. Les avions à hydrogène, hybrides-électriques ou entièrement électriques visent à combler cette lacune, offrant ainsi des opportunités aux nouveaux entrants sur le marché, mais aussi aux concurrents hors d’Europe. Des avancées ne seront possibles qu’avec des investissements importants dans la recherche et l’innovation, ainsi qu’avec un soutien public pour aider de nouveaux champions à émerger en Europe et préserver son avantage concurrentiel sur certains segments du marché.

SAF – une solution partielle, mais pas une panacée

Les SAF permettront de réduire de plus de moitié les émissions de CO2 nécessaires pour atteindre la neutralité carbone, à condition qu’ils soient disponibles, et à un prix raisonnable. Dans le cadre de son plan d’investissement dans les transports durables, la Commission européenne a pris des mesures pour accélérer le financement et la production de ces carburants, destinés à la fois au secteur aérien et au secteur maritime. Si l’on examine de plus près les différents leviers permettant de réduire l’impact environnemental du transport aérien, les SAF font certes partie de la solution, mais ne constituent pas une panacée. C’est en combinaison avec des avions plus performants, utilisant des technologies à faible émission de carbone, qu’ils peuvent déployer tout leur potentiel. Cette nouvelle génération d’avions, qui sera également nécessaire pour préserver la compétitivité du secteur dans un contexte de hausse du prix du carburant, devrait arriver sur le marché au cours de la prochaine décennie et offrir une amélioration des performances d’au moins 30 %.

Examinons les avantages indéniables des SAF. Tout d’abord, le ravitaillement est aussi fluide et rapide qu’actuellement : seul le mode de production du carburant change. À l’inverse, l’hydrogène liquide nécessiterait une transformation complète des infrastructures existantes, et les batteries, bien que nécessitant moins d’adaptations, offrent une évolutivité limitée en raison de la faible densité énergétique des technologies actuelles. Cependant, l’adaptation de l’ensemble du système aérien à l’utilisation de nouvelles sources d’énergie exigera des investissements importants : dans le cas des carburants alternatifs durables, pour augmenter la production à un prix abordable ; pour les avions à batterie, afin d’installer des stations de recharge dans les aéroports ; et pour l’hydrogène liquide, afin d’avoir accès à de l’électricité verte pour produire suffisamment d’hydrogène pour approvisionner les aéroports.

Il faut également garder à l’esprit que l’impact écologique de l’aviation ne se limite pas aux émissions de dioxyde de carbone. Les effets non liés au CO2, tels que les oxydes d’azote (NO) et dioxydes d’azote (NO2) – NOx en abrégé –, doivent être pris en considération, tout comme les traînées de condensation. Bien que les SAF soient plus efficaces que le kérosène en matière de traînées de condensation, grâce à leur teneur plus faible en aromatiques et en soufre (ce qui réduit la formation de particules de suie et de cristaux de glace lors de la combustion), les effets non liés au CO2 restent présents et ne sont que partiellement atténués. En revanche, un avion entièrement électrique alimenté par des batteries ou des piles à combustible élimine complètement les émissions de NOx. De même, les technologies de batteries ne génèrent pas les traînées de condensation. L’hydrogène liquide associé à des piles à combustible semble être une approche prometteuse pour les contrôler, mais en ce qui concerne la combustion de l’hydrogène, le risque de traînées de condensation ne doit pas être négligé.

Niveaux de performance cibles pour les catégories d’aéronefs sélectionnées pour la démonstration dans le cadre du programme Clean Aviation. © Clean Aviation

La nécessité de technologies aéronautiques plus efficaces et alternatives

Le coût élevé des SAF constitue également un obstacle majeur : si l’hydrogène et l’énergie électrique sont moins chers que les carburants synthétiques, les SAF sont aujourd’hui trois à dix fois plus chers que les carburants aéronautiques conventionnels. Selon l’Agence européenne de la sécurité aérienne, même à l’avenir, les SAF devraient rester deux fois plus chers que le kérosène actuel. Ces coûts plus élevés auront une incidence sur les prix des mélanges de SAF à base de biocarburant, de SAF synthétique ou de kérosène, exigés par le règlement ReFuel-EU, sans même tenir compte des futures fluctuations des prix des combustibles fossiles ou des taxes sur le CO2 pour les voyages aériens.

Or, dans le secteur aérien, les coûts de carburant représentent généralement un tiers des dépenses d’exploitation d’une compagnie aérienne, il est donc essentiel de disposer d’avions hautement efficients pour rester compétitif. Le passage à de nouvelles sources d’énergie de propulsion est une autre voie possible, mais cela nécessite des technologies avancées et disruptives.

Chez Clean Aviation, notre mission est de transformer l’aviation pour lui assurer un avenir durable et neutre sur le plan climatique, tout en garantissant un secteur aérien européen compétitif et robuste. L’approche proposée dans notre programme stratégique de recherche et d’innovation (SRIA) comprend un effort de recherche d’au moins 4,1 milliards d’euros, soutenu par un financement de l’UE de 1,7 milliard d’euros, complété par au moins 2,4 milliards d’euros de contributions en nature des membres privés de l’entreprise commune Clean Aviation.

En tant que programme de recherche et d’innovation leader de l’UE dans ce domaine, nos projets visent à intégrer et à démontrer des innovations technologiques de rupture dans le secteur aéronautique afin de réduire les émissions nettes de gaz à effet de serre d’au moins 30 % par rapport aux technologies de pointe de 2020. Notre objectif est de soutenir le lancement de nouveaux avions qui entreront en service d’ici 2035 afin d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050 :

• Le programme REG (avions régionaux ultra-efficaces) doit stimuler la recherche sur de nouvelles architectures hybrides électriques et leur intégration, et faire mûrir les technologies en vue de la démonstration de nouvelles configurations, de concepts d’énergie embarquée et de contrôle de vol, ainsi que d’améliorations de l’efficacité pour un prochain avion régional pouvant accueillir entre 50 et 100 passagers. Cet effort inclura notamment un turbopropulseur hybride équipé d’un moteur thermique de pointe 2035 couplé à un moteur/générateur électrique, avec des batteries fournissant l’énergie électrique. Des démonstrations en vol sont prévues d’ici 2030.
• Le programme SMR (avions ultra-efficaces à courte et moyenne portée) répondra aux besoins de ces deux catégories grâce à des architectures d’avions innovantes, en utilisant des systèmes de propulsion thermique hautement intégrés et ultra-efficaces, et en apportant des améliorations radicales en matière d’efficacité. Deux architectures de systèmes de propulsion (à soufflante ouverte ou carénée) sont à l’étude pour ce concept d’avion et doivent atteindre un niveau de maturité technologique (TRL) élevé (jusqu’à TRL6) d’ici 2030, y compris sur le plan industriel, afin de permettre leur mise en service d’ici 2035. Nous prévoyons également, en particulier pour l’architecture à soufflante ouverte, de réaliser des essais en vol d’ici 2030.
• Le programme HPA (avions à hydrogène) permettra d’exploiter le potentiel de l’hydrogène comme carburant alternatif zéro carbone non drop-in (non directement substituable au kérosène), en particulier l’hydrogène liquide, pour les avions et les moteurs. Les contraintes et opportunités spécifiques à cette technologie pourraient conduire à l’apparition de nouvelles classes d’avions, dotées de capacités spécifiques, en plus de la segmentation actuelle du marché régional et SMR. Comme indiqué précédemment, les piles à combustible et la combustion directe de l’hydrogène sont deux options pour ce type de technologie, dont l’arrivée sur le marché est prévue à partir de 2040.

En ce qui concerne les émissions de CO2, les architectures HPA permettraient de les éviter complètement, tandis que les architectures REG et SMR promettent une réduction de 30 % par rapport aux avions de pointe de 2020, réduction qui peut atteindre 86 % si l’on combine 100 % de carburant durable.

Que pouvons-nous en déduire ? Le rêve des ingénieurs de voler est devenu réalité, et celui de voler de manière durable peut également le devenir. Cela ne profitera pas seulement à l’environnement : l’innovation stimulée par les objectifs de durabilité dans le domaine de l’aviation renforcera la compétitivité du secteur à l’avenir. Dans le cadre des négociations sur le budget à long terme de l’UE, près de 100 acteurs européens ont élaboré l’ARIS (Stratégie de recherche et d’innovation dans le domaine de l’aviation), remise au commissaire européen aux transports, Apostolos Tzitzikostas, en juin 2025. L’ARIS souligne l’importance d’investir dans la recherche et l’innovation ainsi que dans la pénétration du marché, en coordonnant étroitement les efforts nationaux et européens. Selon les estimations de l’ARIS, 66 milliards d’euros sont nécessaires pour soutenir le lancement de nouveaux produits et préserver nos capacités d’innovation.

L’Europe compte des esprits brillants qui travaillent à la mise au point de solutions techniques révolutionnaires dans le domaine de l’aviation, dans les universités, les centres de recherche, les PME et l’industrie. Ce dont ils ont besoin aujourd’hui, c’est d’un soutien adéquat. Grâce à un engagement ciblé et à long terme, l’Europe peut consolider sa position de leader dans ce domaine et transformer les idées d’aujourd’hui en solutions de demain.

Différents concepts d’avions à l’étude : avion régional ultra-efficace, avion ultra-efficace court et moyen-courrier, avion à hydrogène. © Clean Aviation

Article initialement publié dans la Lettre n°140 

Publications de l’Académie (disponible en livre ou PDF gratuit)