Synfuels: des carburants climatiquement neutres issus de l’électricité, de l’eau et du CO2

Les carburants synthétiques, aussi appelés synfuels, sont une alternative prometteuse aux carburants fossiles tels que l’essence ou le diesel. Ils sont fabriqués à partir d’électricité renouvelable ou de chaleur solaire, d’eau et de CO2 et peuvent être utilisés dans les véhicules actuels et infrastructures existantes. Les synfuels ont le potentiel de rendre le secteur des transports climatiquement neutre sans qu’il soit nécessaire d’acquérir de nouvelles flottes de véhicules. Mais comment fonctionne la production de synfuels, quels sont les défis à relever et que révèlent les résultats des tests d’AMAG et de l’Empa pour les propriétaires de véhicules anciens? 

L’histoire des synfuels – de la dépendance au pétrole à la transition vers une mobilité durable    

L’histoire des synfuels est étroitement liée à celle de l’approvisionnement en énergie et de la mobilité. Au début de la production de carburants synthétiques, l’objectif principal était de réduire ou de supprimer la dépendance vis-à-vis des importations de pétrole. Ce fut un facteur important, en particulier en Allemagne pendant la Seconde Guerre mondiale, car les forces alliées bloquèrent l’approvisionnement en pétrole. Cependant, après la guerre, la production de carburants synthétiques fut largement abandonnée, le pétrole étant de nouveau disponible et bon marché. 

Ces dernières années, l’intérêt pour les synfuels s’est accru, principalement pour des raisons liées à la politique climatique. La prise de conscience du rôle déterminant que joue le secteur des transports dans le changement climatique et du caractère épuisable des carburants fossiles a entraîné une évolution des mentalités. Les synfuels sont perçus comme un moyen de décarboner le secteur des transports sans nécessiter d’importants investissements dans de nouveaux véhicules ou de nouvelles infrastructures. En outre, les synfuels constituent un moyen de stockage et de transport de l’électricité renouvelable issue de sources fluctuantes telles que le vent ou le soleil. Leur utilisation peut contribuer à faciliter l’intégration des énergies renouvelables dans le système énergétique et à promouvoir la transition vers une mobilité durable. 

L’idée derrière les synfuels: maintenir le CO2 en circuit fermé 

L’avenir de la voiture en Europe et en Suisse sera électrique. Mais le moteur à combustion ne disparaîtra pas du jour au lendemain et jouera encore longtemps un rôle en Suisse et plus encore dans le monde. Environ 1,3 milliard de voitures circulent actuellement dans le monde. Selon les calculs du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa), environ 2 millions de voitures de tourisme équipées d’un moteur à combustion circuleront encore en 2040 rien qu’en Suisse, dont de nombreuses voitures anciennes et de nombreux véhicules agricoles. Si l’on parvient à faire rouler ces voitures de tourisme à moteur à combustion restantes avec des carburants synthétiques, les émissions de CO2 de la Suisse pourraient selon les estimations être réduites de 10%.  

L’avantage des synfuels est qu’ils sont chimiquement similaires ou identiques aux carburants fossiles et peuvent donc être utilisés dans les moteurs et les stations-service existants. De plus, ils présentent souvent de meilleures propriétés que les carburants classiques, comme un indice d’octane plus élevé ou une teneur en soufre plus faible. Les carburants synthétiques sont en outre faciles à transporter et à stocker, ce qui permet une plus grande flexibilité du système énergétique.  

Toutefois, la grande différence entre les carburants traditionnels et les synfuels, c’est que ces derniers sont climatiquement neutres s’ils sont produits à partir d’énergies renouvelables, d’eau et de CO2. En effet, seule la quantité de CO2 prélevée en amont dans l’atmosphère sera ensuite rejetée. Le CO2 est donc maintenu dans un circuit fermé.  

Les difficultés rencontrées dans la production de synfuels

La recherche de la méthode appropriée pour produire des synfuels a été longue. Les chercheurs ont d’abord essayé de synthétiser des carburants à partir de matières premières renouvelables comme le maïs, le blé ou l’huile de palme, mais ils y ont renoncé avec le temps en raison des problèmes environnementaux qui en découlaient et du débat éthique opposant l’utilisation de matières premières alimentaires et les problèmes de famine dans le monde. En revanche, les carburants à base d’hydrogène sont nettement plus respectueux de l’environnement, car cette ressource est disponible de manière quasi illimitée.

La condition de base pour une production climatiquement neutre de synfuels est l’accès à des énergies renouvelables telles que la chaleur solaire ou l’électricité renouvelable. À l’aide de cette énergie, l’eau est divisée par électrolyse en deux composants: l’oxygène (O2) et l’hydrogène (H2). Dans un deuxième temps, l’hydrogène obtenu lors de cette première opération est lié au dioxyde de carbone (CO2), qui a été préalablement extrait de l’atmosphère par un procédé de capture directe de l’air. Les carburants synthétiques constituent le produit final de la synthèse chimique de l’hydrogène et du dioxyde de carbone. Il existe différents procédés de synthèse, par exemple la synthèse de Fischer-Tropsch ou la synthèse du méthanol. À l’Empa, un procédé spécial de méthanisation a été mis au point pour absorber l’eau produite et produire ainsi un méthane pur.

La chaleur solaire plutôt que l’électricité chère

Produire des synfuels rentable n’est toutefois pas une mince affaire. Pendant longtemps, le principal problème consistait à fournir suffisamment d’électricité renouvelable à un coût compétitif. La start-up suisse Synhelion de l’EPFZ a toutefois trouvé une solution pratique: utiliser simplement la chaleur solaire au lieu d’une électricité coûteuse. La technologie dite «Sun-to-Liquid» consiste à concentrer la chaleur du rayonnement solaire au moyen d’énormes miroirs (pour parvenir à plus de 1500 degrés Celsius) et à utiliser cette énergie pour diviser l’eau par un procédé d’électrolyse. Cette approche ne pollue pratiquement pas l’environnement et convient parfaitement aux nombreuses régions ensoleillées du monde. Le groupe AMAG a déjà pris une participation dans Synhelion en 2021 par le biais de son fonds pour le climat et l’innovation et est convaincu par sa technologie avant-gardiste. En outre, dans le cadre de l’initiative de mobilité de l’EPFZ, AMAG a soutenu un projet de recherche qui étudie les conditions-cadres pour des synfuels peu coûteux.

Les synfuels utilisés dans les voitures de collection?  Un test AMAG et Empa concluant  

Selon les indications du fabricant, les synfuels peuvent être utilisés sans problème pour les véhicules modernes, mais qu’en est-il de leur compatibilité avec les voitures anciennes? AMAG et l’Empa se sont penchés sur cette question dans le cadre d’une série de tests étalés sur un an afin de pouvoir tirer des conclusions scientifiquement fondées sur le comportement des moteurs de voitures anciennes lorsqu’ils sont exposés à l’essence synthétique. Pour ce faire, un carburant fossile avec indice d’octane 98 a été utilisé comme essence de référence et une essence biosynthétique avec indice d’octane 98 fabriqué à partir de méthanol renouvelable a été utilisée comme carburant de comparaison. Les tests ont été menés sur une VW Golf I équipée d’un moteur 4 cylindres de 1,5 litre (première mise en circulation en 1978) et d’une Chrysler Valiant équipée d’un moteur 6 cylindres de 3,7 litres (première mise en circulation en 1971).  

Il ressort de l’étude que les voitures anciennes peuvent fonctionner sans problème avec des carburants synthétiques, ce qui est une conclusion satisfaisante. Les deux véhicules d’essai ont parcouru plusieurs milliers de kilomètres, sans qu’aucune anomalie au niveau des performances ou d’autres mesures n’ait été constatée. Les résultats montrent que même les véhicules plus anciens, dont la consommation de carburant est par nature relativement élevée, peuvent être utilisés de manière neutre en carbone.  

• AMAG Group SA s’engage aux côtés de Synhelion 

À partir de quand les synfuels feront-ils partie de notre quotidien ?

Mais il faudra attendre encore un peu avant que l’utilisation de carburants synthétiques ne se généralise. En effet, les coûts de production des synfuels sont encore relativement élevés par rapport aux carburants fossiles. Toutefois, ils peuvent être réduits grâce à des améliorations techniques et à des économies d’échelle. En outre, des mesures politiques telles que des taxes ou des subventions peuvent rendre le marché des carburants synthétiques plus attrayant. L’acceptation sociale des synfuels constitue également un facteur important. Les consommateurs doivent être informés de leurs avantages et de leurs inconvénients et être prêts à les utiliser.