Les carburants de synthèse sont-ils plus écologiques que la voiture électrique ?

Comme vous n’êtes sûrement pas sans le savoir si vous suivez avec assiduité l’actualité automobile, en 2035, les constructeurs auront l’interdiction de vendre des voitures neuves thermiques en Europe. Le texte a été adopté par le Parlement européen et la Commission européenne. Cette réglementation va bien évidemment profiter à l’industrie de la voiture électrique.

Si pratiquement tous les constructeurs ont aujourd’hui entamé leur transition énergétique, certains se posent légitimement la question des alternatives, à l’image de Toyota. En effet, l’avenir semble promis uniquement à la voiture électrique, et les quelques alternatives crédibles qui semblent pointer le bout de leur nez aujourd’hui ne sont pas assez matures pour s’inscrire à court terme comme un autre choix à l’électrique.

La voiture à hydrogène, par exemple, intéresse de nombreux constructeurs, mais, pour le moment, le développement de cette technologie reste très en surface, notamment en raison des coûts de développement largement supérieurs à ceux d’une voiture électrique et des inconvénients qu’il en résulte.

Et, si la vraie alternative pouvait finalement venir des motorisations thermiques ? Avec plus de 100 ans de recherche et de développement dans cette industrie, le moteur thermique est, pour l’instant, voué à disparaître. Du moins en Europe dans un premier temps. Mais si une technologie venait à « sauver » le moteur thermique, le Parlement européen reviendra-t-il sur sa décision ? Ou du moins, adaptera-t-il sa décision pour mieux accueillir ce qui peut être une alternative crédible à la voiture électrique ?

Cette technologie, c’est le carburant de synthèse (ou appelé également « e-fuel »), des carburants synthétiques produits à partir de l’eau suite à une série de processus chimiques. Et ces dernières semaines, l’Allemagne et l’Italie, accompagnés en coulisses par Porsche et Ferrari, ont mis la pression sur l’Union européenne. À tel point que les carburants de synthèse pourraient être autorisés après 2035. Ce qui ne signerait donc pas la fin des moteurs à combustion.

Qu’est-ce que le carburant synthétique ?

Les e-fuels, également connus sous le nom d’électro-carburants ou, plus simplement, de carburants synthétiques, sont des carburants produits artificiellement grâce à l’utilisation de la technologie « Power-to-X » à partir d’une base commune : l’eau. Grâce à un processus chimique d’électrolyse déclenché par l’utilisation d’électricité produite à partir de sources renouvelables (si ce n’est pas le cas, il n’y aurait pas d’avantages environnementaux), l’eau est divisée en oxygène et en hydrogène vert.

L’hydrogène, grâce au procédé Fischer-Tropsch (qui consiste à faire intervenir la réduction par catalyse hétérogène du monoxyde de carbone par l’hydrogène en vue de les convertir en hydrocarbures) est combiné au CO₂ prélevé dans l’environnement ou stocké grâce à la technologie de captage du carbone, créant ainsi un gaz qui, en fonction du processus de synthèse chimique et du raffinage ultérieur, est transformé en e-fuel. Les e-carburants sont produits sans pétrole ni biomasse, mais à partir de CO₂ et d’électricité bas-carbone. Nous le verrons plus bas, mais la notion d’électricité bas-carbone a toute son importance.

Est-ce compatible avec une voiture thermique ?

La réponse est oui, et leurs spécificités chimiques peuvent même être supérieures à celles du diesel et du sans-plomb d’aujourd’hui. Ces carburants étant synthétiques, on peut mettre « ce que l’on veut » dedans, à savoir des éléments qui brûlent parfaitement dans un moteur et au bon rendement énergétique.

En revanche, l’e-fuel ne permet aucunement de réduire les rejets polluants à l’échappement, comme ceux d’oxydes d’azote (NOx) ou de particules. L’intérêt, c’est donc de réduire les émissions polluantes au moment du processus de fabrication. Par exemple, le carburant de synthèse pourrait rendre des modèles thermiques actuels à peu près climatiquement neutres grâce à la capture en amont du CO₂, CO₂ qui servira par la suite à produire à nouveau du carburant de synthèse, qui sera ensuite rejetté à l’échappement, comme sur les voitures thermiques classiques. CO2 qui sera alors capturé pour produire à nouveau du e-fuel, et ainsi de suite.

Encore faut-il que cette technologie soit disponible en masse, ce qui n’est pas encore le cas.

Quels sont les constructeurs automobiles qui y travaillent ?

Ils sont nombreux, et ils y travaillent depuis plus longtemps qu’il n’y paraît puisque leurs travaux ont débuté lorsque les premières sonnettes d’alarme sur la nécessité de décarboner le secteur des transports ont commencé à retentir il y a dix ans. Avant même la coûteuse, mais nécessaire, transition électrique, les constructeurs se sont mis à la recherche de nouvelles technologies susceptibles d’offrir une alternative viable aux moteurs thermiques.

Aujourd’hui, plusieurs projets de développement et de production de ces carburants artificiels respectueux de l’environnement ont vu le jour. L’un des premiers à s’être engagé dans cette voie, c’est Audi. La firme aux anneaux produit des carburants synthétiques au sein de plusieurs usines européennes, notamment en France, dans une usine située près de Reims. Les volumes restent toutefois assez marginaux pour espérer une production de masse.

Audi fait partie du groupe Volkswagen, et d’autres marques se sont penchées sur le sujet des carburants de synthèse. Porsche est l’un des plus actifs et a lancé un projet pilote avec Siemens Energy pour construire une usine de production de carburant synthétique au Chili, qui devrait produire jusqu’à 550 millions de litres de carburant d’ici 2026. Dans un premier temps, ce carburant servira seulement à alimenter les Porsche 911 GT3 Cup de la Supercup, l’un des nombreux championnats monotypes organisés par le constructeur.

Quelles sont les autres industries intéressées ?

Outre nos moteurs thermiques, les carburants de synthèse peuvent aussi être une solution durable pour les filières ne disposant pas d’autres alternatives pour réduire leurs émissions de CO₂. La mobilité lourde et longue distance (terrestre, maritime, aérienne), par exemple, rencontre des problèmes de décarbonation et l’électrification nécessitera 10 à 20 ans pour adapter leurs motorisations et les infrastructures de recharge. Il en va de même pour l’hydrogène, qui réclamera plusieurs décennies avant de se démocratiser, ou non, dans ces industries.

Là encore, le carburant de synthèse apparaît donc comme une solution transitoire qui n’aura pas comme objectif de concurrencer l’électricité ou l’hydrogène, mais de proposer une solution bas-carbone durable pour les secteurs qui ne pourront pas adopter d’autres stratégies de décarbonation à court et moyen terme.

L’exemple le plus significatif, c’est sûrement le secteur de l’aéronautique. Cette industrie dispose de très peu d’alternatives au kérosène, en particulier sur les appareils long-courriers. L’électrique ou l’hydrogène ne sont pas encore des alternatives envisageables pour ce type d’usage. Ces énergies imposeraient d’opérer d’importantes modifications de toute l’infrastructure d’acheminement de l’énergie, de la conception des réservoirs, et même des avions dans le sens plus large du terme.

Avec l’électricité, la quantité d’énergie embarquée dans le réservoir est inférieure au kérosène du fait d’une densité énergétique inférieure. Ainsi, pour parcourir la même distance, les réservoirs d’énergie, en l’occurrence les batteries, occupent un volume au minimum 3 à 4 fois supérieur aux réservoirs de kérosène.

Avec les carburants de synthèse, en l’occurrence du kérosène de synthèse, cela facilite globalement les choses puisque la molécule est la même, mais produite différemment. De ce fait, il n’est pas nécessaire de changer les flottes d’avions long-courriers.

Quels sont les avantages des carburants synthétiques

L’eau et le CO₂ sont les seules sources de matière pour produire des carburants synthétiques à l’inverse du pétrole et ses dérivés fossiles qui présentent des impuretés importantes en soufre et en azote et qui doivent être éliminées lors du raffinage.

Effectivement, il y a bien du CO₂ employé pour la synthèse, et celui-ci peut être de différentes origines (fossile, biologique ou atmosphérique), mais les carburants synthétiques se caractérisent par une empreinte carbone réduite sur tout leur cycle de fabrication d’au moins 70 % par rapport aux carburants pétroliers.

Et comme ceux-ci peuvent se substituer directement aux carburants pétroliers, il s’agit donc d’une alternative sérieuse et efficace pour la réduction des émissions du transport. Le carburant de synthèse ne mobilise pas de ressources fossiles comme le gaz ou le pétrole et bénéficie des mêmes qualités sur le plan énergétique.

Quels sont les inconvénients des carburants synthétiques

En revanche, il faut bien de l’énergie pour produire ce carburant de synthèse. Les e-carburants, produits à partir de CO₂, vont solliciter fortement la production d’électricité bas-carbone pour la fabrication d’hydrogène ou l’électrolyse du CO₂. Dans un contexte actuel où il est demandé de faire des économies d’énergie, le développement du carburant synthétique pourrait être freiné, pour justement privilégier des technologies plus démocratisées et plus avancées comme la voiture électrique.

Ces besoins doivent donc être planifiés et anticipés. Bonne nouvelle, la France fait partie des bons élèves dans ce domaine, au point même de devenir l’un des leaders. Pourquoi ? Car l’intensité carbone d’un carburant de synthèse est très dépendante de celle de l’électricité. Et comme vous n’êtes sûrement pas sans le savoir, en France, notre électricité est l’une des plus décarbonées.

Les carburants de synthèse sont-ils écologiques ?

L’effet serait totalement inverse en Allemagne par exemple, où les centrales à charbon sévissent encore dans le pays. Produire des e-carburants à partir d’électricité venant des centrales à charbon n’aurait pas grand intérêt écologique, d’autant plus que la quantité d’énergie nécessaire pour fabriquer un litre de e-fuel est conséquente, en l’occurrence 20 kWh.

20 kWh, c’est la consommation d’une voiture électrique à 130 km/h sur environ 100 km. En faisant un rapide calcul, on remarque que même si la production de carburant synthétique a un impact environnemental moindre par rapport aux carburants traditionnels, pour une voiture thermique qui consomme par exemple 6,0 l/100 km, il aura fallu donc 120 kWh pour fabriquer ces 6 litres de e-fuel, soit une consommation en électricité cinq fois supérieure à celle d’une voiture électrique pour effectuer la même distance.

C’est ce que confirme Capgemini au média Automotive News. Selon lui, le rendement total d’une voiture électrique est de l’ordre de 75 %, contre 10 à 15 % pour une voiture tournant à l’e-fuel. Soit une consommation supérieure d’énergie, en défaveur des carburants de synthèse.

Plus haut, nous vous avons donné l’exemple de Porsche qui a choisi d’installer son usine-pilote de fabrication d’eFuel au Chili. Pourquoi le Chili ? Car c’est une région particulièrement venteuse et les éoliennes y fournissent 3,5 fois plus d’électricité que si elles étaient implantées en Allemagne. Cette énergie pourrait aussi éviter d’être perdue, car la faible densité de population située à proximité ne permet pas de l’employer directement.

Il reste toutefois un inconvénient : le transport du carburant vers l’Europe qui grève le caractère vertueux de l’équation. On en revient donc au chapitre du dessus, où, à terme, le carburant de synthèse aura certainement plus de crédibilité pour le transport maritime ou aérien, deux secteurs où l’électrique semble aujourd’hui peu envisageable à court et moyen terme. Mais une chose semble certaine, en l’état actuel, si les ressources en électricité pour fabriquer du e-fuel ne diminuent pas, il n’y a pas vraiment d’intérêt à privilégier les carburants synthétiques aux voitures électriques.

D’autant plus que le prix des carburants de synthèse seront sûrement très chers, à cause de leur production très complexe et très coûteuse. Certaines estimations annoncent un prix doublé par rapport à l’essence. Sans oublier qu’ils continueront tout de même de polluer, en dégageant notamment des oxydes d’azote et autres particules fines.

Comme on peut le voir sur le graphique ci-dessus, en termes d’émissions de CO2, une récente étude de Transport & Environment conclut que la voiture électrique émet moins de CO2, sur l’ensemble de son cycle de vie, que son homologue thermique. Même si celle-ci roule avec du carburant de synthèse fabriqué à partir d’électricité « propre » (solaire et éolienne).

Autre écueil des carburants de synthèse : leur trop faible capacité de production disponible d’ici 2035. Comme l’indique Transport & Environment en se basant sur les prédictions des industriels, la production de carburant de synthèse en 2035 est suffisante pour faire rouler… 2 % du parc automobile ! Ce chiffre monte à 3 % si l’on prend en compte les voitures hybrides rechargeables, puisque ce sont elles qui seraient concernées par ce type de carburant.

Finalement, que reste-t-il pour les carburants de synthèse ? Pas grand-chose, si ce n’est de permettre aux constructeurs de continuer à proposer des motorisations thermiques.