Fiche de révision : Réduction de l’empreinte carbone de l’aviation

📋 Plan du Cours

1. Pourquoi éviter le terme décarbonation
2. Origines et mécanismes du changement climatique
3. Signes et conséquences du changement climatique
4. Gaz à effet de serre et forçage radiatif
5. Scénarios climatiques et risques futurs
6. Ressources, santé et économie
7. Organisation et métriques de l’aviation
8. Carburants et consommation aéronautique
9. Empreinte climatique de l’aviation
10. Progrès et limites technologiques
11. Identité de Kaya et leviers d’action

📅 Repères chronologiques

1. 1822Fourier découvre l’effet de serre, puis Tyndall attribue cet effet à la vapeur d’eau et au dioxyde de carbone en 1860.
2. 1988L’ONU crée le GIEC afin d’établir un diagnostic scientifique commun sur le changement climatique.
3. 1997Le protocole de Kyoto devient le premier traité juridiquement contraignant imposant aux pays développés des objectifs chiffrés de réduction des émissions.
4. 2015L’Accord de Paris vise à contenir la hausse des températures entre 1,5 °C et 2 °C en 2100.

📖 1. Pourquoi éviter le terme décarbonation

📝 Points essentiels

📌 Le terme « décarbonation de l’aviation » est déconseillé, car des décisions de justice liées au droit de la consommation ont considéré comme publicité mensongère et greenwashing le fait d’affirmer que le SAF décarbone ou rend un vol neutre en carbone.

• Les effets non-CO₂ de l’aviation contribuent au réchauffement climatique et doivent donc être pris en compte dans l’évaluation de son impact.

💡 Astuce mémo

Décarbonation ≠ neutralité : le SAF ne supprime ni le CO₂ ni les effets non-CO₂

📖 2. Origines et mécanismes du changement climatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Combustion : Réaction chimique exothermique entre un combustible et un comburant qui produit de l’énergie sous forme de chaleur et de lumière.

📝 Points essentiels

• La combustion complète des hydrocarbures avec le dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau, tandis que leur combustion incomplète peut produire du monoxyde de carbone et de l’eau.

💡 Astuce mémo

Feu → charbon → vapeur → pétrole → compréhension de l’effet de serre

📖 3. Signes et conséquences du changement climatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Changement climatique : GIEC — Variation durable de l’état du climat, décelable par des modifications de sa moyenne ou de sa variabilité et persistant généralement pendant des décennies ou plus.

★ À maîtriser

• La température moyenne mondiale a augmenté de 1,24 °C sur la période 2015-2024 et de 1,6 °C en 2024 par rapport à l’ère préindustrielle.

• Le réchauffement augmente l’évaporation, celle-ci accroît l’humidité atmosphérique et la formation des nuages, ce qui intensifie les précipitations.

Compléments

• Entre 1999 et 2024, le niveau moyen des mers a augmenté d’environ 10 cm sous l’effet de l’expansion thermique, de la fonte des glaciers et des changements du stockage de l’eau terrestre.

💡 Astuce mémo

Réchauffement → extrêmes, instabilité, montée des mers et fonte des glaces

📖 4. Gaz à effet de serre et forçage radiatif

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet de serre : Phénomène naturel dans lequel les gaz à effet de serre retiennent une partie du rayonnement infrarouge terrestre, maintenant une température moyenne d’environ 15 °C au lieu de -18 °C.

★ À maîtriser

• Les principaux contributeurs naturels sont:

  • la vapeur d’eau à 60 %
  • le dioxyde de carbone à 26 %
  • l’ozone à 8 %
  • le protoxyde d’azote à 4 %
  • les autres gaz à 2 %

• Le forçage radiatif est la différence entre l’énergie radiative reçue et l’énergie radiative émise par le système Terre-atmosphère, exprimée en $\mathrm{W\,m^{-2}}$.

Compléments

• Les nuages bas et épais refroidissent principalement par albédo, tandis que les nuages hauts et fins réchauffent principalement par effet de serre.

💡 Astuce mémo

Nuages bas et épais refroidissent, nuages hauts et fins réchauffent

📖 5. Scénarios climatiques et risques futurs

★ À maîtriser

• Le scénario SSP1 du GIEC correspond à une évolution vers le développement durable et limiterait la hausse de température à 1,4 °C. — AR6, 2021

• Le scénario SSP5 du GIEC repose sur un développement fondé sur les énergies fossiles et pourrait conduire à une hausse des températures allant jusqu’à 4,4 °C. — AR6, 2021

Compléments

• Les risques climatiques comprennent:
  • les fortes pluies
  • les incendies
  • la submersion côtière
  • la perte de biodiversité
  • la diminution des rendements agricoles

💡 Astuce mémo

SSP1 durable → SSP2 continuité → SSP3 sécurité → SSP4 inégalités → SSP5 fossiles

📖 6. Ressources, santé et économie

★ À maîtriser

• Le charbon provoque 470 fois plus de décès que le nucléaire et 9 fois plus que le pétrole selon l’étude citée sur la mortalité énergétique. — Markandya, Anil et al., Electricity generation and health, 2007

Compléments

• Les réserves de pétrole et de gaz sont présentées selon un « paradoxe des réserves » d’environ 50 ans, tandis que l’uranium aujourd’hui exploité est estimé à environ 90 ans.

• Aux États-Unis, une hausse de température de 4 °C pourrait entraîner une perte annuelle permanente du PIB équivalente à une récession majeure. — Hsiang, S., Kopp, R., Jina, A., Rising, J., Delgado, M., Mohan, S., Rasmussen, Estimating economic damage from climate change in the United States, 2017

💡 Astuce mémo

Énergies fossiles → pollution, risques sanitaires, dépendance et dommages économiques

📖 7. Organisation et métriques de l’aviation

🔑 Notions clés & Définitions

• ASK : Ou siège-kilomètre offert, mesure la capacité de transport proposée par une compagnie aérienne et correspond au nombre de sièges multiplié par la distance parcourue.
• RPK : Ou passager-kilomètre transporté, mesure le trafic payant réel et correspond au nombre de passagers ayant acheté un billet multiplié par la distance parcourue.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le taux de remplissage, ou PLF, vérifie $PLF = \frac{RPK}{ASK}$.

💡 Astuce mémo

ASK = offre, RPK = demande, PLF = remplissage

📖 8. Carburants et consommation aéronautique

📝 Points essentiels

• En 2024, le kérosène Jet-A et Jet-A1 représente plus de 99 % des 345 millions de tonnes de carburant aviation consommées, tandis que le SAF représente 0,43 % de l’approvisionnement mondial.

• 🔄 La distillation du pétrole brut suit quatre étapes:

  1. chauffage du pétrole brut
  2. montée des vapeurs dans la colonne
  3. séparation des fractions
  4. recueil des produits

• Le Jet-A1 contient des alcanes allant de C10H22 à C14H30, possède un pouvoir calorifique de 43 MJ/kg et un point de congélation de -47 °C.

• Le bilan carbone complet d’un kilogramme de kérosène est d’environ 3,8 kg de CO₂, dont 0,65 kg liés à l’extraction et 3,15 kg à la combustion.

💡 Astuce mémo

Extraire → distiller → brûler : le kérosène produit du CO₂ à chaque étape

📖 9. Empreinte climatique de l’aviation

📝 Points essentiels

• En 2025, l’aviation a émis environ 1 milliard de tonnes de CO₂, soit environ 2,5 % des émissions mondiales.

• Les trois principaux effets non-CO₂ sont:

  • les traînées de condensation et les cirrus induits
  • la modification des nuages naturels par les suies
  • la perturbation de la chimie stratosphérique par les NOx

• En cumulant le CO₂ et les effets non-CO₂, l’aviation contribuerait à environ 4 à 6 % du réchauffement climatique, avec une estimation de 5,1 % entre 2000 et 2018.

• Un pour cent des voyageurs est responsable de 50 % des émissions mondiales de CO₂ de l’aviation et émet en moyenne 75 tonnes de CO₂ par an uniquement par ses vols.

💡 Astuce mémo

CO₂ mesurable, effets non-CO₂ encore incertains mais réchauffants

📖 10. Progrès et limites technologiques

★ À maîtriser

• Depuis 1950, la consommation des avions a diminué de 80 % par passager et par kilomètre et se situe aujourd’hui autour de 2 à 3 litres par passager pour 100 km.

• Les principaux facteurs sont:

  • les réacteurs double flux
  • l’allègement structurel
  • l’aérodynamique

• Le doublement du trafic aérien mondial pourrait annuler au mieux les progrès d’efficacité énergétique de la flotte moderne.

Compléments

• La famille Boeing 737 illustre une réduction de 50 % de la consommation sur environ 50 ans entre le moteur du 737-100 et celui du 737MAX.

💡 Astuce mémo

Efficacité accrue → consommation réduite, mais trafic croissant → gains annulés

📖 11. Identité de Kaya et leviers d’action

★ À maîtriser

📐 Formule — L’identité de Kaya décompose les émissions de CO₂ en $E = \frac{CO_2}{Energie} \times \frac{Energie}{RPK} \times RPK$, soit l’intensité carbone, l’intensité énergétique et la mesure du trafic aérien.

• Les quatre stratégies sont:

  • réduire la demande en transport aérien
  • améliorer l’efficacité énergétique
  • décarboner les sources d’énergie
  • compenser les émissions

• Entre 1973 et 2025, les émissions de CO₂ de l’aviation ont augmenté de 184 %, l’intensité énergétique a diminué de 80 %, l’intensité carbone a diminué de 1 % et le trafic mesuré par le RPK a augmenté de 1302 %.

Compléments

• Les leviers énergétiques comprennent:
  • les carburants durables
  • l’électricité
  • l’hydrogène
  • l’hybridation
  • le captage et stockage du carbone

💡 Astuce mémo

Demande → efficacité → énergie décarbonée → compensation

📊 Tableaux de synthèse

Métriques du trafic aérien

Leviers de l’identité de Kaya