Décarboner l’aérien : entre innovations, recherche et transformations

Pour démarrer cette rencontre organisée à Liège Airport, Olivier De Vriendt, Chef de Programme R&T et Innovation chez Safran Aero Boosters, a présenté les orientations stratégiques de Safran, qui investit plus de 50 millions d'euros par an à Liège dans la recherche sur les moteurs d'avion. En partenariat avec General Electric au sein de CFM International, Safran équipe la flotte de monocouloirs et détient 75% du marché mondial des compresseurs basse pression. Des ruptures technologiques sont indispensables pour réduire la consommation de carburant de 20% au moteur et jusqu'à 30% à l'échelle de l'appareil. Le programme RISE préfigure les propulseurs de 2035 grâce à l'architecture Open Fan, un concept d'hélice non carénée à grand diamètre tournant plus lentement, exigeant des réducteurs et des compresseurs rapides. Ces moteurs seront compatibles à 100% avec les carburants durables d'aviation et préparés à la combustion d'hydrogène liquide à -253°C. Cet effort s'appuie sur l'écosystème wallon via le programme WINGS et des investissements régionaux comme l'usine Safran Blades à Marchin, le banc BeCover et l’usine de composants de compresseurs. Si les innovations technologiques apporteront un tiers des réductions d'émissions, les carburants durables en assureront la majorité.

Complétant cette perspective industrielle, Patrick Hendrick, Adjoint Métier Aérodynamique et Aérothermique chez Safran Tech Belgique, a détaillé les enjeux thermodynamiques des carburants alternatifs et des effets non-CO₂. Si le cadre ASTM encadre les carburants fossiles, les alternatives reposent sur l'hydrogène vert, les e-fuels et les carburants durables issus de la biomasse. Toutefois, limiter l'analyse au seul CO₂ est incomplet : il ne représente qu'un tiers du forçage radiatif de l'aviation, les deux tiers découlant d'effets non-CO₂. L'accroissement du rendement des moteurs modernes abaisse la température des gaz d'échappement, réduisant les émissions de CO₂ mais accentuant la part relative des effets non-CO₂, qui atteindra près de 80% d'ici 2035. Le principal impact réside dans la formation de traînées de condensation persistantes et de cirrus induits, régis par le critère de Schmidt-Appleman lors du mélange des gaz avec l'atmosphère. Les composés aromatiques du kérosène fossile produisent des milliards de particules de suie servant de noyaux de nucléation pour la glace. L'utilisation de carburants durables synthétiques sans aromatiques réduit ces particules d'un facteur dix milliards. Néanmoins, l'absence d'aromatiques pose des difficultés d'étanchéité des joints et de densité, limitant leur incorporation à 50% avant le 100% en 2030-2035. Quant à l'hydrogène, sa combustion supprime le carbone mais émet trois fois plus de vapeur d'eau, soulevant des incertitudes sur son effet net.

Apportant l'éclairage de la recherche académique, Jean-Philippe Ponthot, Directeur UR Aérospatiale & Mécanique à la Faculté des Sciences Appliquées de l'ULiège, a présenté les travaux de simulation virtuelle indispensables à la conception de ces architectures. L'unité de recherche de l'ULiège, seule institution belge habilitée à délivrer le Master en Aérospatiale, développe des modèles numériques avancés pour réduire le coût des essais physiques destructifs. Le passage à l'Open Fan fait monter le taux de dilution à près de 30, mais la suppression du carter crée de complexes distorsions d'écoulement et des régimes supersoniques locaux nécessitant de nouveaux modèles de turbulence. De surcroît, la disparition du carénage élimine le bouclier physique traditionnel en cas de casse d'aube ou d'impact d'oiseau, imposant de modéliser la résistance du fuselage. Pour l'hydrogène liquide, un volume quatre fois supérieur à celui du kérosène exige d'intégrer d'imposants réservoirs cryogéniques dans le fuselage. L'étude du ballotement de cette masse liquide sous rafales fait l'objet de recherches expérimentales sur tables vibrantes avec l'Université de Santiago du Chili. De même, l'adaptation des vannes cryogéniques d'Ariane 6 à l'aviation commerciale demande de simuler les coups de bélier sur 100 000 cycles. Ce travail s'inscrit notamment dans un partenariat liant l'ULiège à Safran Aero Boosters, concrétisé par des thèses de doctorat soutenues par la Région wallonne.

Clôturant cette chaîne de valeur, Grégory Collignon, COO de Liege Airport, a présenté la stratégie d'adaptation des infrastructures aéroportuaires. Certifié Airport Carbon Accreditation au niveau 4, l'aéroport liégeois traite ses émissions directes et indirectes des Scopes 1 et 2, tout en associant les acteurs du site cargo pour le Scope 3. Visant une réduction de 65% de ses émissions directes d'ici 2030 par rapport à 2017, la plateforme a déjà diminué son empreinte de 33% en introduisant du carburant HVO et en électrisant sa flotte. L'alimentation des avions au sol par raccordement direct aux réseaux souterrains évite l'usage des groupes auxiliaires, tandis que la production photovoltaïque est étendue. Pour diversifier l'approvisionnement en kérosène et réduire le trafic routier, l'aéroport prévoit un acheminement fluvial par barges vers le dépôt de Wandre. Le déploiement des carburants durables se heurte aux surcoûts et au manque de traçabilité dans les pipelines partagés. Liege Airport anticipe l'arrivée des carburants cryogéniques à -253°C et la gestion des besoins électriques. Grâce au centre APOC et à son hub multimodal combinant l'air, le fer et le port Trilogiport, l'aéroport articule sa transition autour de quatre piliers : énergie disponible, infrastructures adaptables, outils digitaux performants et compétences humaines.

Ce compte-rendu a été rédigé avec l’aide de l’IA.