Bateaux et avions carboneutres : un défi de taille

Sur la mer, dans les airs, ça compte pareil !

Alexandre Gontier | Le Délit

Déjà six ans se sont écoulés depuis que le Canada ainsi que 194 autres pays ont décidé de signer l’Accord de Paris. Cet accord, ayant comme objectif de limiter l’augmentation moyenne de la température mondiale à 1,5 °C par rapport à la période préindustrielle, recommande notamment aux pays signataires de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre le plus rapidement possible. En effet, depuis la première révolution industrielle, notre espèce a sévèrement perturbé les cycles naturels du carbone, du méthane, ainsi que d’autres gaz ayant la capacité d’emprisonner les rayonnements infrarouges émis par notre planète. Cette énergie, ne pouvant s’échapper dans l’espace, entraîne une augmentation de la température à l’intérieur de notre atmosphère. 

La majorité de la communauté scientifique s’inquiète grandement de la tendance climatique actuelle et est en accord avec le principal objectif de l’Accord de Paris : atteindre la carboneutralité d’ici 2050 afin d’éviter de s’aventurer dans des terrains inconnus. En effet, avec la possibilité d’enclencher les mauvaises boucles de rétroaction à la suite d’une grande modification de notre environnement, nous courons le risque de rendre notre planète un endroit beaucoup plus difficile à habiter pour une partie significative de la population. 

Notre premier ministre ainsi que bien d’autres dirigeant·e·s mondiaux·les semblent confiant·e·s lorsqu’il·elle·s présentent leurs plans pour atteindre la carboneutralité dans les prochaines décennies. Le Canada prévoit notamment investir dans l’efficacité énergétique de ses bâtiments, dans les transports en commun, dans l’électrification de son réseau énergétique ainsi que dans la promotion des véhicules légers à émission zéro. 

« Si nos “gros moteurs ” formaient un pays, il serait le quatrième plus grand émetteur de CO2 au monde. Malheureusement, ces émissions risquent d’être parmi les plus difficiles à réduire, considérant les tendances économiques et technologiques actuelles »

En effet, si nos politicien·ne·s prévoient réellement investir intelligemment dans ces secteurs et qu’il·elle·s ne font pas que nous jeter de la poudre aux yeux, ces politiques aideront notre société à diminuer ses émissions de gaz à effet de serre. Cependant, deux secteurs importants, soit celui du transport aérien et celui du transport maritime, émettent  ensemble – selon la combinaison des données récentes de l’Union européenne et celles datant de 2018 de l’Environmental and Energy Study Institute (EESI) – plus de 1,8 milliard de tonnes de CO2 annuellement. Ces émissions sont souvent omises des discours de nos politicien·ne·s. Cet oubli mène non seulement à un manque d’actions concrètes sur le plan des politiques publiques, mais aussi à une quasi-absence de sensibilisation de la population sur le sujet. Peu de gens savent, en effet, que les émissions de gaz à effet de serre provenant de ces deux secteurs (que je me permettrai de banalement surnommer nos « gros moteurs ») présentent une problématique les distinguant des autres émetteurs de gaz à effet de serre – une problématique qui ne peut pas être ignorée si nous tenons sérieusement à atteindre la carboneutralité d’ici 2050. 

Si nos « gros moteurs » formaient un pays, il serait le quatrième plus grand émetteur de CO2 au monde. Malheureusement, ces émissions risquent d’être parmi les plus difficiles à réduire, considérant les tendances économiques et technologiques actuelles. 

Une demande qui augmente

Difficile de se le cacher, le mode de vie américain est très demandant en ressources. Au cours des dernières décennies, le luxe que constitue l’importation de toutes sortes de biens – des fruits et légumes exotiques aux fidgets spinners qui brillent dans le noir en passant par une panoplie de produits de mode éphémère – est rapidement devenu une habitude. C’est là un des nombreux résultats de la mondialisation, où plusieurs pays se spécialisant dans la production de certains biens précis sont en mesure de les produire à moindre coût avant d’expédier leurs commodités à l’extérieur de leurs frontières. En regardant l’augmentation des échanges par voie maritime ainsi que par voie aérienne dans les dernières décennies, nous constatons que le monde tel que nous avons appris à l’apprécier, de plus en plus interconnecté, ne serait pas ainsi sans la disponibilité accrue de nos « gros moteurs ». 

Le transport de biens, en constante augmentation depuis plusieurs décennies, n’est pas l’unique cause d’émissions de gaz à effet de serre provenant de nos « gros moteurs ». Avant l’apparition inattendue de la COVID-19, la quantité de voyages faits en avion ou en croisière sur un bateau était en constante augmentation et on prévoyait qu’elle allait augmenter à une vitesse fulgurante dans les décennies à venir. En effet, lorsque nous analysons les 10 pays présentant le plus haut nombre de voyages annuels par personne, nous constatons qu’ils sont tous situés parmi les 32 pays ayant le PIB par habitant·e le plus élevé (un indice que de nombreux·ses dirigeant·e·s mondiaux·les aiment utiliser comme indicateur de la santé économique de leur pays). Les habitant·e·s des pays ayant une économie très « active » semblent donc voyager plus. Avec de nombreux pays en développement tels que la Chine et l’Inde qui risquent de voir augmenter rapidement leur PIB par habitant·e dans les prochaines années et décennies, il est raisonnable de présumer que leurs émissions provenant de voyages par « gros moteur » risquent de suivre cette augmentation… si le mode de vie américain demeure la norme. 

« Fournissant 0,2 kWh par kilogramme, les meilleures batteries sur le marché fournissent environ 60 fois moins d’énergie par rapport à leur masse que le mazout lourd utilisé dans nos paquebots ou le kérosène utilisé dans nos avions »

Un peu de physique pour compléter le portrait

Il y a de bonnes raisons d’être optimiste que de nouvelles technologies comme la batterie au lithium seront en mesure de révolutionner le monde des transports dans les décennies à venir. Avec plus de 10 millions de voitures électriques en service autour du globe à la fin de 2020, soit plus de cinq fois la quantité que nous comptions sur nos routes il y a à peine cinq ans, on peut affirmer que la tendance est prometteuse, même si nous nous situons toujours au pied de la pente. Un remplacement éventuel de tous nos véhicules routiers à essence (voitures, autobus et camions, par exemple) par des véhicules munis de batteries au lithium est donc, à ce jour, techniquement envisageable – même s’il faudra faire attention de ne pas remplacer un mal par un autre, la production de technologies vertes comme les batteries au lithium étant souvent très polluante.

Cependant, où en sommes-nous avec la décarbonation de nos « gros moteurs » ? La batterie au lithium ne devrait-elle pas être aussi en mesure de remplacer les moteurs à essence de nos avions et de nos bateaux ?

C’est ici que le portrait s’assombrit assez rapidement. Du point de vue de la physique, la batterie au lithium (ainsi que tout autre type de batterie) a une limitation importante : une très faible densité énergétique. Fournissant 0,2 kWh par kilogramme, les meilleures batteries sur le marché fournissent environ 60 fois moins d’énergie par rapport à leur masse que le mazout lourd utilisé dans nos paquebots ou le kérosène utilisé dans nos avions. Ces batteries prennent aussi beaucoup d’espace par rapport à la quantité d’énergie qu’elles fournissent. En gros, des batteries, c’est lourd et ça prend de la place ! 

Nécessitant de grandes quantités d’énergie pour faire livrer nos commandes Amazon sur des milliers de kilomètres ou pour nous emmener en croisière dans les Caraïbes, les « gros moteurs », essentiels à notre mode de vie actuel, ne sont pas conçus pour prendre davantage de poids ni pour consacrer plus d’espace au stockage d’énergie.

Par exemple, un Airbus 320 aurait besoin de 260 tonnes de batteries (soit le poids d’environ 45 éléphants) pour fournir la même quantité d’énergie que lui transmettrait son kérosène pendant un typique voyage transatlantique d’une durée de sept heures. 45 éléphants, c’est quatre fois plus lourd que l’Airbus 320 lorsqu’il est vide ! Nos avions sont plutôt conçus pour avoir un stockage d’énergie équivalent à 20% de leur poids. Si nous réduisons la quantité de batteries à 20% du poids de l’Airbus, sans diminuer sa vitesse de croisière, cela lui donnerait assez d’énergie pour un voyage de… 20 minutes

La situation du transport maritime est assez similaire. Malgré la récente mise en service du Yara Birkeland, un porte-conteneurs à émission zéro, nous sommes encore loin de voir notre commerce international en croissance s’effectuer à l’aide de bateaux électriques, en raison du même problème de densité énergétique. Nos plus gros bateaux (qu’on prévoit deviendront encore plus gros) transportent 150 fois plus de conteneurs, sur des distances 400 fois plus grandes ainsi qu’à des vitesses trois à quatre fois plus élevées, que le Yara Birkeland. Pour effectuer un voyage Asie-Europe en un mois (comme le font nos porte-conteneurs brûlant du mazout), un porte-conteneurs électrique aurait besoin de 100 000 tonnes de batteries au lithium, ce qui équivaut au poids de 16 700 éléphants (oui, l’éléphant est ma nouvelle unité de mesure). Lorsqu’une immense partie de la cargaison d’un navire cargo doit être remplacée par des batteries afin qu’il puisse se déplacer, on comprend que ces dernières demeurent actuellement une option économiquement insensée pour les compagnies de transport maritime. 

« Un Airbus 320 aurait besoin de 260 tonnes de batteries (soit le poids d’environ 45 éléphants) pour fournir la même quantité d’énergie que lui fournirait son kérosène pendant un typique voyage transatlantique d’une durée de sept heures »

Grandes incertitudes avec un soupçon d’espoir

Avec nos aspirations d’atteindre la carboneutralité le plus rapidement possible, la question devrait se poser un peu plus fréquemment : de quelle façon devrait-on s’attaquer au problème particulier de nos « gros moteurs » ? 

Il est toujours possible que la batterie au lithium améliore sa densité énergétique : après tout, celle-ci n’a fait qu’augmenter depuis 1990. Cependant, les batteries au lithium utilisées actuellement n’ont pas les capacités physiques d’augmenter leur densité énergétique à l’ampleur nécessaire : d’autres types de batteries prometteuses, telle que la batterie lithium-soufre, pourraient éventuellement les remplacer, mais ces dernières, étant loin d’être de valeurs sûres, ne sont pas près d’être commercialisées. 

D’autres technologies n’étant pas liées à la batterie au lithium pourraient peut-être éventuellement révolutionner la façon dont nos « gros moteurs » se déplacent. L’hydrogène, en tant que combustible, est assez intéressant : trois fois plus dense en énergie que l’essence, ce dernier est beaucoup moins pesant que la batterie au lithium. C’est pour cette raison que cet élément est perçu comme le remplaçant le plus prometteur des combustibles fossiles dans le secteur du transport aérien. Cependant, il faudra produire de l’hydrogène « propre » à grande échelle, prouesse technologique que nous sommes malheureusement encore bien loin d’accomplir. Nos avions risquent aussi de prendre des apparences loufoques afin d’accommoder ce combustible qui prend quatre fois plus de place que l’essence utilisée actuellement. 

Julie-Anne Poulin | Le Délit

Advenant l’impossibilité d’éliminer les émissions provenant de nos « gros moteurs », il sera toujours possible de séquestrer du carbone en guise de compensation. En effet, la carboneutralité, ça ne veut pas nécessairement dire ne plus émettre de gaz à effet de serre ! Si notre planète peut en absorber autant qu’elle en émet, planter davantage de végétation tout en assurant la bonne santé de nos terres nous permettra de demeurer carboneutres. 

Allons-nous voir un jour des réglementations exigeant des compagnies aériennes et maritimes qu’elles compensent toutes leurs émissions en finançant de tels projets environnementaux ? Malheureusement, les marchés de compensation de carbone existants sont reconnus comme étant assez corrompus : ce n’est donc pas une panacée et se fier uniquement à un tel mécanisme risque d’être inefficace. 

« Lorsqu’une immense partie de la cargaison d’un navire cargo doit être remplacée par des batteries afin qu’il puisse se déplacer, on comprend que ces dernières demeurent actuellement une option économiquement insensée pour les compagnies de transport maritime »

Sommes-nous impuissant·e·s face à tout cela ? Absolument pas ! Qu’il s’agisse de consommer de manière locale (pour notre alimentation autant que pour nos vacances) ou de souscrire à un mode de vie plus raisonnable, nos efforts individuels vont aider à diminuer la quantité d’émissions de gaz à effet de serre provenant de nos « gros moteurs » à coup sûr. En effet, il suffit de contempler la panoplie de produits ridicules disponibles en livraison rapide sur Amazon pour réaliser à quel point nous pouvons faire mieux en tant que société. 

Comme bien des problèmes complexes, la solution est probablement composée de plusieurs éléments : nouvelles technologies, compensation de carbone ainsi qu’une consommation individuelle consciencieuse doivent tous faire partie de l’équation.


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