Les carburants de synthèse, appelés e-fuels, reposent sur l’idée de fabriquer du carburant en capturant du CO₂ dans l’atmosphère, le combiner avec de l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau pour obtenir un carburant utilisable dans n’importe quel moteur thermique existant. Le tout aurait un bilan carbone théoriquement neutre, puisque le CO₂ émis lors de la combustion correspond au CO₂ capté lors de la production.
Concrètement, la famille des e-fuels est utilisable dans tous les moteurs thermiques existants avec les infrastructures actuelles. Pas besoin de changer les stations-service, les réservoirs ou les moteurs.
Une production complexe et énergivore
La fabrication des e-fuels se déroule en plusieurs étapes. D’abord, on produit de l’hydrogène par électrolyse de l’eau en utilisant de l’électricité renouvelable ou nucléaire. Ensuite, on capte du CO₂, soit directement dans l’air ambiant, soit en sortie de sites industriels comme les cimenteries ou aciéries. Enfin, on combine ces deux éléments via des procédés chimiques.
TotalEnergies vient d’ailleurs d’inaugurer fin janvier 2025 une installation pilote à Feluy, en Belgique, qui teste la co-électrolyse à haute température. Le procédé chauffe du CO₂ et de l’eau à environ 850 °C pour produire du syngas, un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone qui devient ensuite la base des e-fuels. L’investissement dépasse le million d’euros, mais il ne s’agit que d’un laboratoire d’essai. L’industrialisation n’est pas attendue avant au moins une décennie.
Le problème des coûts qui explosent
Car voilà le premier problème majeur des e-fuels, c’est que ça coûte une fortune. Les estimations actuelles placent le prix entre 2 et 10 fois celui des carburants fossiles. Pour l’e-diesel, on parle de 2,82 à 5 euros le litre d’ici 2030. L’e-kérosène pour l’aviation affiche des coûts entre 4 000 et 7 000 euros la tonne, soit trois à six fois le prix du kérosène classique.
Porsche, qui a investi massivement dans une usine pilote au Chili nommée Haru Oni, espère ramener le prix à 2 euros le litre à moyen terme en augmentant les volumes de production. Le constructeur allemand vise 550 millions de litres par an d’ici quelques années, contre 130 000 litres actuellement. Mais même avec cette montée en puissance, les coûts resteraient nettement supérieurs aux carburants traditionnels.
Le problème vient principalement de la consommation électrique colossale. L’électricité représente entre 50 et 75 % du coût final des e-fuels. Pour être rentables, les installations doivent donc disposer d’une électricité décarbonée à prix ultra-compétitif, ce qui pousse les projets vers des régions bénéficiant d’un ensoleillement exceptionnel ou de vents constants, comme le Chili, l’Afrique du Nord ou le Moyen-Orient.
Une efficacité énergétique catastrophique
Derrière le défi des coûts se cache un problème encore plus fondamental, celui de l’efficacité énergétique. Produire des e-fuels demande entre quatre et cinq fois plus d’énergie qu’alimenter directement un véhicule électrique à batterie pour parcourir la même distance, à cause des étapes intermédiaires inutiles. Ça fait quand même beaucoup pour contenter les automobilistes à qui les vrooms vrooms des moteurs thermiques manquent dans cette ère de modernité.
Pour rouler 100 kilomètres, une voiture électrique consomme environ 22 kWh d’électricité. Un véhicule utilisant de l’e-fuel en demande 135 kWh. Cette différence astronomique s’explique par les multiples pertes lors de la production. À chaque étape, une partie de l’énergie se disperse.
Peut-on vraiment se permettre un tel gaspillage énergétique à l’heure où la production d’électricité décarbonée reste limitée ? Pour l’aviation européenne, produire 35 % d’e-kérosène en 2050 nécessiterait 73 % de toute la production d’électricité renouvelable prévue dans l’Union européenne.
Pour l’automobile individuelle, l’électrique à batterie s’impose comme la solution la plus rationnelle. Les ONG environnementales estiment d’ailleurs que seuls 2 % du parc automobile européen pourraient rouler aux e-fuels en 2035.
En revanche, pour les secteurs difficiles à électrifier, les carburants de synthèse représentent une option sérieuse. L’aviation long-courrier n’a pas d’alternative crédible puisque les batteries sont trop lourdes et l’hydrogène pose des problèmes de stockage. L’e-kérosène devient alors la piste la plus prometteuse. Le transport maritime explore aussi plusieurs options d’e-carburant selon les types de navires.
Les e-carburants patinent
L’Europe accueille une quarantaine de projets dédiés à l’e-kérosène, représentant une capacité potentielle de trois millions de tonnes par an, soit environ 5 % des besoins du secteur aérien européen. La France, avec 26 projets annoncés, se positionne comme leader du continent.
Mais entre les annonces et la réalité, le fossé reste béant. Sur ces dizaines de projets, seuls trois ont reçu une décision finale d’investissement dans le monde entier. Aucune usine de grande échelle n’est actuellement en construction en Europe. Les quatre projets les plus avancés cherchent encore leur financement.
Le blocage vient principalement de l’argent. Chaque installation réclame entre un et deux milliards d’euros d’investissement. Les startups qui portent la plupart des projets manquent de fonds propres. Quant aux grandes compagnies pétrolières, elles restent largement absentes malgré leurs capacités financières colossales. BP, ExxonMobil ou Shell continuent à investir massivement dans les énergies fossiles plutôt que dans les e-fuels.
L’e-carburant, vraie solution d’avenir ou délire de petrolhead ?
Les ONG environnementales fustigent ce qu’elles considèrent comme une fausse solution. Selon elles, les e-fuels servent surtout à prolonger artificiellement l’ère du moteur thermique et détournent des investissements qui seraient plus utiles dans l’électrification massive des transports. Avec les volumes d’électricité décarbonée limités dont on disposera dans les prochaines décennies, est-il raisonnable de les gaspiller dans des e-fuels quand l’usage direct de cette électricité dans des batteries serait cinq fois plus efficace ?
De l’autre côté, l’industrie automobile défend une vision plus pragmatique. Porsche, fer de lance des e-fuels, argue que le parc automobile thermique représente 300 millions de véhicules en Europe avec une durée de vie moyenne de 18 ans. Ces voitures ne disparaîtront pas du jour au lendemain et les e-fuels offrent une solution de transition pour décarboner progressivement ce parc existant.
Certains constructeurs y voient aussi une bouée de sauvetage pour préserver leurs modèles iconiques. Difficile d’imaginer une Porsche 911 électrique sans trahir l’ADN de la marque. Le son, les sensations, l’émotion du moteur thermique pourraient être sauvés par l’e-fuel.
Les défis techniques qui persistent
Au-delà des questions économiques et philosophiques, des obstacles techniques subsistent. La disponibilité du CO₂ pose problème. Actuellement, les projets comptent principalement sur le CO₂ capté en sortie d’usine. Mais la directive européenne RED III interdit l’usage du CO₂ d’origine fossile à partir de 2041. Il faudra alors se tourner vers le CO₂ biogénique (issu de la biomasse) ou vers la capture directe dans l’atmosphère, deux options nettement plus coûteuses.
La certification constitue un autre casse-tête. Certaines technologies comme la co-électrolyse testée à Feluy n’ont pas encore obtenu la certification obligatoire pour l’aviation. Les industriels choisissent donc des procédés plus matures, mais moins performants pour rassurer les investisseurs, quitte à sacrifier une partie du rendement.
La question de l’eau ne doit pas non plus être négligée. L’électrolyse nécessite des quantités importantes d’eau douce, une ressource qui se raréfie dans certaines régions où l’électricité renouvelable abonde. Un paradoxe supplémentaire à résoudre.
Et maintenant, on fait quoi ?
Alors, les carburants de synthèse c’est une révolution ou plutôt une impasse ? La vérité se situe probablement entre les deux extrêmes. Les e-fuels ne sauveront pas la voiture thermique de monsieur tout le monde. L’électrique à batterie a déjà gagné cette bataille grâce à son efficacité énergétique supérieure. En revanche, pour l’aviation, le maritime et certains usages industriels, les e-fuels représentent l’une des rares alternatives crédibles à court et moyen terme. Dans ces secteurs, l’électrification directe reste hors de portée pour des raisons techniques. Les carburants de synthèse offrent une solution compatible avec les infrastructures existantes, même si elle reste chère et énergivore.
Le succès de cette technologie dépendra de plusieurs facteurs. Il faudra d’abord massifier la production pour faire baisser les coûts. Les objectifs de Porsche paraissent ambitieux, mais pas irréalistes si les investissements suivent. Ensuite, il sera crucial de développer des capacités de production d’électricité décarbonée dédiées, probablement dans des zones géographiques privilégiées.
D’ici là, l’installation pilote de Feluy et ses homologues dans le monde entier continueront leurs tests. Ces laboratoires grandeur nature permettront d’améliorer les rendements. L’histoire des carburants de synthèse ne fait que commencer.
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