Les émissions
Il faut distinguer les émissions de dioxyde de carbone (CO2), produit de la combustion au sein du moteur, des émissions dites « polluantes » qui représentent une très faible quantité du gaz rejeté (moins de 0,5 % du flux primaire).
Parmi ces polluants, les oxydes d’azote (NOx) en constituent la plus grande proportion, les monoxydes de carbone (CO), les hydro-carbones imbrûlés (UHC) et les suies composant le reste.
Le dioxyde de carbone (CO2)
Les émissions de CO2 produites par l’aviation ne sont pas réglementées aujourd’hui, toutefois, elles constituent une préoccupation environnementale très importante. Le CO2 est en effet un des principaux gaz à effet de serre dont la réduction fait partie des objectifs du protocole de Kyoto (-8 % en 2012 par rapport à 1990 pour les pays de l’Europe des 15).
La part des émissions de CO2 produite par l’aviation au niveau mondial est de 2 % environ. Malgré ce faible niveau relatif, l’industrie aéronautique dans son ensemble travaille à réduire son impact sur l’environnement en commençant par abaisser la consommation en carburant des moteurs directement liée aux émissions de CO2. Cette dernière a déjà été réduite de 40% (70% au niveau avion) et des programmes de recherche toujours plus ambitieux sont lancés. Par exemple, CFM International (filiale commune à 50/50 entre Snecma et GE ) poursuit cet effort. Les moteurs civils CFM56 sont ainsi parmi les plus économes du marché.
Le futur moteur LEAP-X de CFM amènera un gain de 15% en consommation de carburant par rapport aux meilleurs avions équipés de CFM aujourd’hui.
Ultérieurement, à un horizon 2020+, la technologie à hélices rapides sur laquelle travaille Snecma, permettra un gain additionnel d’environ 10% en consommation de carburant ou en émissions de CO2 .
Pour répondre à cet engagement, la Commission Européenne s’est engagé dans un système de marché de permis d’émissions de gaz à effet de serre qui deviendra effectif en 2012 pour l’aviation. Une telle mesure incitera l’ensemble des acteurs du transport aérien à investir dans des technologies plus économes en carburant.
Le prix du pétrole et sa part croissante dans les coût d’opérations incitent les clients à poursuivre la demande de réduction de consommation de carburant des aéronefs.
Ainsi, à plus long terme, Snecma travaille activement à la satisfaction des objectifs européens de recherche (Vision 2020 / ACARE) de réduction de 50 % des émissions de CO2 à l’horizon 2020 (par rapport à 2000). Cette réduction doit être partagée par l’ensemble des acteurs du trafic aérien (avion, moteur, gestion du trafic). Parmi les axes de travail engagés par Snecma, on trouve : la réduction du poids de ses moteurs grâce au développement de nouveaux matériaux, l’amélioration du rendement des composants et du cycle thermodynamique (par exemple, en augmentant les taux de dilution et de compression du moteur), et les études d’architectures moteur novatrices (par exemple grâce à des soufflantes contrarotatives étudiées dans le cadre des programmes VITAL ou Clean Sky).
Un dernier axe de réflexion concerne la recherche de carburants de substitution au kérosène naturel. Ces carburants devront réduire les émissions de CO2, être « durables », et être disponibles à des prix compétitifs. Ils permettront aussi de limiter la dépendance aux ressources fossiles.
L’implication de Snecma dans les biocarburants
Au delà des améliorations purement technologiques, la recherche continue de réduction des émissions de gaz à effet de serre amènera à l’utilisation progressive de biocarburants. Snecma joue un rôle de spécificateur pour ces biocarburants, participe à leur validation, et pilote des essais au sol ou en vol.
Des développements considérables ont été accomplis ces dernières années, développement de carburant de seconde génération à partir de la biomasse, certification d’un mélange à 50% de carburant de synthèse Fischer-Tropsch, certification en cours d’une nouvelle filière de biocarburants hydrogénés moins émetteurs en CO2.
Ces biocarburants doivent répondre aux critères de durabilité, et aussi apporter un gain substantiel en émissions de gaz à effet de serre en prenant en compte l’ensemble du cycle carbone incluant la production de la biomasse.
Snecma, déjà très impliqué dans des groupes de travail et réseaux de recherche sur les biocarburants a réalisé un essai au sol sur un moteur de production en juin 2007, a participé aux essais en vol du CFM56-7B en janvier 2009 avec 50% de biocarburant à base de jatropha et d’algues.
Snecma est actif avec ses partenaires pour la réalisation en 2010 de futurs essais en vol.
Les oxydes d’azote (NOx)
Comme le bruit, les émissions de NOx sont régies par des normes émises par l’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale). Aujourd’hui, les moteurs mis en service depuis le 01 janvier 2006 doivent satisfaire la norme dite « CAEP6 ». Par ailleurs, des réglementations locales viennent s’ajouter à cette norme : certains pays comme la Suisse ou la Suède ont mis en place des systèmes de modulation des redevances d’atterrissage liés, en grande partie, aux émissions de NOx. La norme CAEP 8 qui entrera en vigueur au 1er janvier 2014 pour les moteurs nouvellement certifiés introduit une augmentation de sévérité de 15% par rapport à la norme CAEP 6.
Snecma et son partenaire GE, au sein de CFM International, ont été parmi les premiers à réduire les NOx et à proposer dès 1995 la première chambre à faible niveaux d’émissions de NOx avec des moteurs CFM56.
Les toutes dernières chambres de combustion des CFM56-5B et -7B Tech Insertion permettent de satisfaire à la norme CAEP 6 avec plus de 20% de marge selon les poussées.
Au delà, Snecma et CFM poursuivent leurs efforts pour réduire les NOx, et étudient une chambre de combustion à injection multipoint.
Cette technologie qui sera introduite sur le futur moteur LEAP-X de CFM permettra d’avoir une marge de 50% par rapport aux normes CAEP 6.
A plus long terme, Snecma travaille également à une réduction drastique des émissions d’oxydes d’azote de 80 % en 2020 /2000 pour satisfaire aux objectifs européens de l’ACARE, notamment au travers de projets en collaboration avec de nombreux partenaires européens.
Les imbrûlés (UHC), le monoxyde de carbone (CO) et les suies
Les émissions de ces polluants sont également régies par les normes OACI. Les imbrûlés et le monoxyde de carbone résultent d’un déficit de rendement de combustion, et les quantités émises sur les moteurs modernes sont très faibles et ont considérablement diminué depuis les années 1960.
La majeure partie des émissions de monoxyde de carbone d’origine humaine provient du trafic routier et des installations de chauffage.
Les suies sont produites à haute température dans la chambre de combustion. L’impact est principalement local, mais ces particules pourraient aussi avoir un effet de serre par la création de traînées de condensation. Snecma privilégie aujourd’hui les technologies de combustion pauvre qui, outre la réduction des émissions de NOx, permettent également de réduire les fumées issues du moteur.
