Ces carburants de synthèse, aussi appelés électrofuels ou e-fuels (PtL pour Power to Liquid en anglais), sont produits en combinant de l'hydrogène, produit à partir de sources décarbonées comme les énergies renouvelables ou nucléaire, et du dioxyde de carbone (CO2), capté dans l'air ou, pour l'instant, dans les fumées industrielles.
Leur combustion est donc neutre du point de vue climatique, le CO2 émis provenant de particules qui étaient déjà dans l'atmosphère et non d'hydrocarbures extraits du sous-sol.
"Dans le fond, les e-fuels, c'est de l'électricité liquide", schématise Tim Boeltken, directeur général d'Ineratec. Installée à Karlsruhe, cette start-up allemande de 130 salariés est aux avant-postes de cette technologie avec ses unités de production d'électrocarburants fournies clés en main.
Ces usines tiennent dans un simple conteneur blanc, comme ceux transportés par les navires. A l'intérieur, tout un système de conduites et de vannes, un premier réacteur qui combine l'hydrogène et le CO2 en un gaz de synthèse (syngaz) puis un deuxième qui transforme ce gaz en carburant liquide.
Treize unités, d'une capacité d'un mégawatt (MW) chacune, permettent de produire chacune jusqu'à 350 tonnes d'e-fuel par an. L'entreprise a fêté mercredi le début des travaux à Francfort d'une usine de 10 MW, qui permettra début 2024 de produire au départ 2.500 tonnes par an. Celle-ci tiendra dans cinq conteneurs.
Pas besoin d'immense raffinerie, "notre technologie est modulaire", explique le dirigeant trentenaire. "Il n'y aujourd'hui pas assez d'hydrogène vert et de CO2 disponibles, une approche graduelle est donc compétitive", estime-t-il.
Et Ineratec prévoit déjà vers 2025-2026 une autre usine de 100 MW (35.000 tonnes par an).
Car les besoins sont immenses, en premier lieu pour le transport aérien. Les carburants d'aviation durable (SAF) constituent le principal levier pour décarboner l'aviation.
De la déperdition
L'Union européenne s'apprête à imposer aux compagnies aériennes des obligations graduelles d'incorporation de SAF dans le kérosène. En 2050, 63% du carburant d'aviation devra être durable, dont au moins 28% seront des électrocarburants.
L'Académie française des technologies estime dans un rapport les besoins européens en e-fuels pour l'aérien à 30 millions de tonnes à cet horizon, 400 millions de tonnes au niveau mondial.
Parmi les actionnaires d'Ineratec, le motoriste aéronautique Safran mais aussi l'armateur MPC, l'énergéticien Engie ou le constructeur automobile Honda, qui tous voient de potentielles applications.
Car les électrocarburants peuvent aussi intéresser le transport maritime ou l'automobile: l'Allemagne, ses voitures "premium" en tête, a obtenu de l'UE que les voitures équipées d'un moteur à combustion puissent être immatriculées après 2035 si elles utilisent uniquement des carburants neutres en CO2.
Au risque d'une compétition mortifère avec l'aérien, qui lui ne peut pas tabler sur les moteurs électriques ? Pas dans un horizon proche en tout cas, estime Nicolas Jeuland, expert carburants durables chez Safran.
"L'énorme marché auto peut être une bonne chose pour l'aviation", estime-t-il. Il s'agit d'envoyer "un signal fort" sur le besoin de développer ces e-fuels. Et comme pour le raffinage d'hydrocarbures, la production d'électrocarburants aboutit à la fois à du kérosène (utilisé dans l'aviation), du diesel et de la paraffine, c'est-à-dire de la cire.
"On peut toujours faire des réglages en fonction de la demande mais on produira toujours les autres types de carburants", explique-t-il.
Reste à surmonter un défi de taille: l'amélioration du rendement énergétique. Il n'est que de 55%, concède Tim Boeltken (il faut mettre 100 unités pour obtenir 55). A terme, "on peut atteindre 80%", selon lui.
La déperdition d'énergie est pour l'essentiel due à l'énorme besoin en électricité de l'électrolyse de l'eau afin d'en extraire l'hydrogène.
Selon l'Académie des technologies, il faut ainsi mobiliser 37 térawattheures d'électricité décarbonée, soit 8% de la production française de 2022, pour produire 1 million de tonnes de kérosène synthétique et 670.000 tonnes de e-diesel.
Si les coûts de production de ce kérosène synthétique baisseront à terme, ils devraient rester, selon elle, 2,5 fois plus chers que le kérosène traditionnel.
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