Des spécifications pour un carburant d’aviation 100 % durable sont-elles en route ?

Alors que l’industrie aéronautique cherche à nettoyer le ciel, les carburants d’aviation durables (SAF) ont été identifiés comme un élément clé pour atteindre les objectifs de décarbonisation du secteur. Selon l’Association du transport aérien international (IATA), une association professionnelle qui représente 82 % du trafic aérien total, plus de 100 millions de litres de SAF seront produits en 2021. Il existe sept voies techniques approuvées pour le développement de carburéacteurs alternatifs.

Actuellement, les carburants d’aviation durables peuvent être approuvés dans des mélanges allant jusqu’à 50 %, déclare Mark Rumizen, spécialiste technique principal – carburants d’aviation et lubrifiants de propulsion, à la Federal Aviation Administration (FAA) des États-Unis. Il y a de plus en plus de discussions sur l’utilisation et l’approbation d’un SAF à 100 % qui n’a pas besoin d’être mélangé, dit-il.

Rumizen a agi en tant qu’expert réglementaire et technique de la FAA sur les carburants d’aviation pendant plus de 20 ans et siège au sous-comité exécutif du sous-comité international des carburants d’aviation de l’ASTM, présidant la section des carburants émergents du sous-comité. S’exprimant lors de la conférence virtuelle de la semaine F + L récemment achevée le 11 mars 2021 sur le thème de « la qualification ASTM du carburant d’aviation durable », Rumizen a décrit le processus par lequel les carburants d’aviation durables ou les carburéacteurs alternatifs sont jugés acceptables pour une utilisation sur la compagnie aérienne existante flotte.

Pratiquement tous les aéronefs civils existants sont certifiés par les organismes de réglementation pour utiliser le carburant Jet A ou Jet A1. Depuis le milieu des années 2000, l’ASTM travaille avec la Commercial Aviation Alternative Fuel Initiative (CAAFI) pour établir le processus de qualification des carburéacteurs alternatifs. Deux normes ASTM contrôlent l’ensemble du processus, explique Rumizen. Le processus d’évaluation technique des carburéacteurs alternatifs est défini dans la norme ASTM D4054, après quoi de nouveaux carburants sont ajoutés à la spécification de carburant instantané ASTM D7566.

La norme ASTM D4054 décrit les tests que l’on doit effectuer pour déterminer si le SAF est identique au carburéacteur pétrolier conventionnel. La première phase de l’évaluation comprend le test des propriétés du carburant — une évaluation approfondie des propriétés chimiques et physiques du carburant candidat produit par un processus de conversion proposé. Un rapport préliminaire est compilé par l’entreprise qui défend le processus ou la voie de conversion, suivi d’une série d’examens préliminaires menés par les motoristes d’avion. Rumizen a souligné l’importance de la compatibilité descendante dans le processus d’approbation. Nous devons nous assurer que le nouveau carburant convient à tous les moteurs existants qui ont été conçus et optimisés pour le carburant Jet A dérivé du pétrole, dit-il.

Après un examen initial de la première phase, des tests plus approfondis sur les plates-formes d’aéronefs et de composants de moteur telles que les plates-formes de combustion ou de buse de carburant, et des tests de moteur, peuvent être nécessaires, dit-il. La compilation d’un rapport de recherche ASTM de phase deux est suivie d’un examen final par les équipementiers et la FAA.

Une fois terminé, le rapport de recherche et une nouvelle annexe proposée à D7566 sont votés par le sous-comité de l’ASTM pour les carburants aviation. À ce stade, les parties prenantes de la communauté plus large du carburant aviation peuvent examiner les données et examiner le processus de conversion. La compatibilité avec les systèmes de filtration au sol et les systèmes d’assistance au sol des avions est importante, et cela peut soulever de nombreuses questions, explique le représentant de la FAA.

Si un carburant candidat réussit à naviguer dans ce processus et est accepté au scrutin ASTM, le nouveau carburant est ajouté à l’ASTM D7566 en annexe. Les annexes D7566 comportent deux éléments principaux : une description qualitative du processus de conversion qu’un développeur ou un producteur de carburant pourrait suivre pour obtenir l’approbation du carburant et les tableaux de propriétés. Après la publication de la nouvelle annexe, chaque lot de SAF doit d’abord être testé pour les propriétés de l’annexe, puis à nouveau testé après que le carburant est mélangé avec du carburéacteur conventionnel pour garantir l’équivalence avec le carburéacteur conventionnel, afin de s’assurer qu’il peut être utilisé dans n’importe quel avion ou moteur.

Si ce processus semble difficile, il l’est. Un contrôle plus strict des propriétés du carburant dans les carburéacteurs alternatifs est délibéré car nous n’avons pas beaucoup d’expérience avec ces nouveaux carburants, explique Rumizen.

La spécification de carburant ASTM D7566 a été publiée en juin 2009, avec la voie Fischer-Tropsch Synthetic Paraffinic Kerosene (FTSPK) approuvée en tant que première annexe. En mai 2020, la septième et dernière annexe a été publiée. Rumizen a souligné plusieurs améliorations récentes des processus pour les délégués virtuels de la semaine F+L.

La chambre de compensation D4054 de l’ASTM fournit une installation de « guichet unique » où les producteurs de carburant peuvent déposer leur carburant et recevoir un rapport de recherche adapté au vote de l’ASTM. La FAA finance l’Institut de recherche de l’Université de Dayton pour exploiter la chambre de compensation D4054. Cinquante à 100 gallons de carburant sont initialement nécessaires pour démarrer le processus, mais des quantités plus importantes peuvent être nécessaires si des tests de plate-forme ou de moteur sont jugés nécessaires.

L’annexe Fast Track ASTM D4054 est un programme de test rationalisé adapté à un carburéacteur nominal qui se situe au milieu de la plage des propriétés du carburéacteur. Le processus est basé sur des données de composition et de criblage et permet de réaliser les tests plus rapidement. Cependant, les carburants candidats utilisant le processus accéléré ne sont autorisés qu’à une concentration de mélange de 10 %, dit Rumizen. L’annexe A7, qui établit des critères pour produire du kérosène paraffinique synthétisé à partir d’esters hydrotraités d’hydrocarbures et d’acides gras (HC-HEFA-SPK), a été soumise à l’annexe accélérée.

Les approbations SAF peuvent nécessiter des centaines à des milliers de gallons de carburant. Le présélection à l’Université de Dayton permet des tests analytiques qui ne nécessitent que de petits volumes de carburant, permettant à un producteur candidat d’optimiser et d’affiner son processus à l’échelle du laboratoire.

Un groupe de travail de l’ASTM a été créé pour déterminer comment incorporer une spécification pour les carburants d’aviation 100 % durables qui n’ont pas besoin d’être mélangés. Rumizen a décrit une méthode possible pour ajouter une annexe pour un SAF non mélangé et définir dans le corps principal de la spécification que l’annexe ne nécessite pas de mélange. Les critères de la partie 3 pour 100 % de SAF seraient ajoutés au tableau 1 — où les exigences relatives aux propriétés du carburéacteur sont définies — et des critères qualitatifs seraient inclus dans l’annexe. Si nous devions faire cela, l’approche ne nécessiterait pas de tableaux de propriétés dans l’annexe, explique Rumizen. Cependant, ce n’est qu’une idée à ce stade, suggère-t-il.

La plupart des annexes de l’ASTM D7566 ont été approuvées à un maximum de 50 % de mélange car ce ne sont pas des carburéacteurs entièrement formulés, elles manquent de molécules aromatiques qui se trouvent généralement dans le carburéacteur et vont de 8 % à 20 %, dit Rumizen. En l’absence d’aromatiques, le mélange avec un carburant entièrement formulé est nécessaire.

L’annexe A6, un procédé de kérosène synthétique qui établit des critères pour la production et l’utilisation de carburéacteur d’hydrothermolyse catalytique (CHJ) est un carburant entièrement formulé. Le processus utilise l’hydrothermolyse catalytique pour convertir toute matière première de graisse, d’huile et de graisse renouvelable en des rendements élevés de carburants hydrocarbonés instantanés. Le carburant candidat d’Applied Research Associates (ARA) a été approuvé le 15 décembre 2019. À ce stade, CHJ n’a été approuvé qu’à 50 % de mélange car nous voulons être prudents et les introduire lentement dans la flotte pour des raisons de sécurité, explique Rumizen. Le carburant n’a aucune limitation de propriété, ce pourcentage pourrait donc être augmenté à 100%, ajoute-t-il.

Source: https: https://www.fuelsandlubes.com/