R&D et Environnement dans l'industrie aéronautique - Nihad Ben Salah ca.linkedin.compub/nihad-ben-salah/12/470/930
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R&D et Environnement
dans l’industrie aéronautique
Nihad Ben Salah
ca.linkedin.com/pub/nihad-ben-salah/12/470/930/
Contenu de la présentation • L’industrie aéronautique en chiffres • Impact sur l’environnement • Agences environnementales et autorités • Réglementation environnementales • Stratégie et Effort en R&D • Incitatifs pour la R&D
L’industrie aéronautique en chiffres
Pendant la dernière année:
• 58.1 millions des emplois dans le
monde sont dans l’aéronautique
• 37.4 Millions de départs cédulés
• 5.4 Milliards de km parcourus
• 3 Milliards de passagers
• 35% de la valeur du commerce mondial en
transport
• 3 864 aéroports
(source OIAC)
3 x plus de vols prévus dans les 20 prochaines années!!
Impact sur l’environnement
Matières toxiques: Utilisées pour la production des composants aéronautiques
(Cd, Be, sels de métaux, etc…)
70% COx +
…Les lois
Agences environnementales
• ICAO (International Civil Aviation Organization), UN
• EPA (environmental protection Agency), USA
• Environnement Canada
• EEA (European Environment Agency)
Lois, Règlementation & Autorités
• ECHA (European CHemical Agency), Europe
• REACH (Registration, Evaluation, Authorization and restriction of
CHemicals) , Europe (référence pour toutes les lois aux USA et au Canada)
• CAA (Clean Air Act), USA
• CEPA (Canadian Environment Protection Act), Canada
• FAA, Transport Canada, EASA,…
Réglementation - COx
705 millions de tonnes de CO2 émis par les avions en 2013, 2% de l’émission
totale de gaz à effet de serre, vers 3% d’ici 2050.
L’OACI a établi un calculateur pour
les usagers
(http://www.icao.int/environmental-
protection/CarbonOffset/Pages/defa
ult.aspx)
1passager, Aller-Retour MONTREAL –
PARIS ( 11,040 Km): 741.54 Kg de CO2
Évolution de la quantité de gaz à effet de serre
émis par les avions (FAA-2005)
Impact de l’émission de CO2
Redevances liées aux émissions responsables de la détérioration de la qualité de l’air
(imputables à l’aéroport et l’aéronef). Les aéroports doivent chercher une accréditation
« Carbone » qui montre leurs efforts pour réduire leur empreinte carbone.
Réglementation – NOx
(NOx est le constituant le plus difficile à élimininer)
Évolution de la quantité de gaz polluants émis par les avions (Source: FAA-2005)
Impact sur l’émission de NOx
Les standards d’émission de NOx établis par l’ICAO (et adoptés par plusieurs agences
gouvernementales) établissent un critère d’émission de NOx pour les moteurs certifiés après
le 31/12/2013 – La FAA a émis un outil numérique à utiliser par les motoristes pour évaluer
l’impact de leur émission sur la qualité de l’air (EDMS-Emission and Dispersing Modeling
System) http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/apl/research/models/edms_model/
Réglementation - Bruit
Le bruit produit par les avions a été réduit de 75% depuis
les premiers jets
Impact du bruit (Doc.9082 de l’OACI-2012)
Les redevances liées au bruit sont associées à la redevance d’atterrissage. Elles sont
imputées aux aéroports et recouvrées auprès des usagers pour couvrir les dépenses
effectuées pour atténuer le problème.
1972 Exigences sur l’EPNBD (Effective
Perceived Noise dB) de plus en plus
2017-2020 sévères
Ref: ICAO – Environmental Protection Annex
16, Vol. 1 Aircraft Noise, Juil.2013
Réglementation – Produits toxiques
(cancérogènes, mutagènes, tératogènes, toxiques pour la reproduction)
EUROPE: REACH (2007) ANNEX XIV établi la liste des substances qui
posent un problème pour l’environnement et la santé humaines (émis
dans le journal officiel de l’UE). Ces substances ne doivent plus être
disponibles sur le marché ni utilisés à moins d’une autorisation. Les
autorités de l’Union Européenne sont alors responsables d’émettre les
lois et imposer les pénalités liées à l’utilisation de ces substances.
Exemple de substances utilisées dans l’aéronautique: Cd, Pb, Hg,
Composés Cr6+, Toluène, sels d’ammonium, TCE,…
(124 éléments dans la liste de REACH)
OBJECTIFS (Quoi faire?) • Réduction de l’émission de COx, NOx et VOC (En 2050, l’émission de COx sera réduit de 50% par rapport à 2005) • Augmentation de l’efficacité de la consommation de fuel pour réduire les émissions responsables de la détérioration de la qualité de l’air (Entre 2009 et 2020, l’efficacité de la consommation en fuel de la flotte augmentera de 1.5% par an) • Réduction du bruit • Élimination des produits toxiques dans la chaîne de production • Réduction des étapes/matières utilisées dans le cycle de vie des produits
Stratégie, Efforts en R&D (Comment?)
Réduction de COx, NOx et VOC émis par les moteurs
Réduction du poids de l’avion
– Nouveaux matériaux (Composites, Nouveaux matériaux à haute
résistance)
– Optimisation de la conception par réduction des coeff. de sécurité
– Élimination/réduction des systèmes hydrauliques et pneumatiques: Fly-
By-Wire, systèmes électriques
Aujourd’hui Demain
Source: CleanSky
– Réduction de la consommation de fuel en changeant la conception des
composants de l’avion (aérodynamisme, nouveaux systèmes de
propulsion: open rotor GE-Safran, geared turbofan P&W)
Énergie alternative (Réduction de l’émission de VOC / Efficacité du fuel):
Biofuels (produits à partir de plantes), Piles à combustible (piles à H2),
énergie solaire et…chaleur du corps humain!Stratégie, Efforts en R&D (Comment?)
Réduction de gaz émis par les opérations connexes
Modernisation de la gestion du trafic aérien (Millions de tonnes de CO2)
- Gestion des fonctions du vol (décollage, atterrissage), optimisation de la
trajectoire des avions, minimisation des opérations à terre
- Nouveaux aéronefs / nouvelles architectures aéroportuaires. Ex: Le
transport modulaire: l’avion-train (Clip-Air) de l’EPFL
Plus de taxi pour aller à l’aéroport!Stratégie, Efforts en R&D (Comment?)
Réduction de gaz émis par les opérations connexes
Nouveaux procédés manufacturiers:
- Réduction de l’utilisation de matière première par réduction du
rapport « Buy-to-Fly »: Développement des méthodes de fabrication
directe (MIM, fabrication additive)
Chambre de combustion (IN718) produite par DMLS Type de pièces produites par MIM - Source: Indo-MIM
108h pour fabrication - Source: EOS
Réduction de l’utilisation de produits issus de procédés polluants:
- Passage des produits issus du pétrole vers des produits minérauxStratégie, Efforts en R&D (Comment?)
Réduction du Bruit
Concept de l’avion du futur : All-lift Sax-40 (MIT 2006) – Avion silencieux
Position Moteurs: bruits contenus par le fuselage
Moteurs intégrés au fuselage dans des
conduits qui contiennent le bruit
Aile et fuselage intégrés – pas de flap
Design pour un lift-
to-drag de 25:1 Carénage du TA : réduction du bruit en phase
d’approche (Fairing)
Efforts au niveau des moteurs: Open rotor, Nelle
génération de GTFStratégie, Efforts en R&D (Comment?)
Réduction des éléments toxiques
(124 dans la liste de REACH)
• Nouveaux procédés et matériaux:
• Remplacement du procédé de placage au Cd pour la résistance à la
corrosion
• Remplacement du Be dans les alliages de Cu (bas coef. De friction)
• Remplacement du Pb dans les produits de brasage (basse T°)
• Réduction des sels de Cr, de Ni et de Co
• Remplacement des procédés impliquant l’ions Cr6+: Chrome dur pour la
résistance à l’usure, passivation pour l’amélioration de la résistance à la
corrosion des revêtements (sur Al, aciers), dans la formulation des peintures
• Remplacement des sels de Ni et Co dans les solutions de placage (Ni) et les
solutions de passivation (Co)
• Élimination de produits organique toxiques (utilisés pour le
nettoyage des pièces aéronautiques, ou dans les procédés)
• Tri- et tetra-chloroéthylène
• Toluène, etc…Stratégie, Efforts en R&D (Comment?)
Développement de l’éco-conception
Prendre en considération en amont l’impact d’un CONCEPT innovateur sur
l’ENVIRONNEMENT, de l’extraction au recyclage
Permet de:
- Repérer les sources principales d’impact
sur l’environnement
- Éviter le transfert du problème, création
ou aggravation d’autres impacts
Exemple: Composites Fibres-C plus légers,
donc moins de COx et Nox … mais …
problématique: matière première et
recyclage
Normes pour le management environnemental:
ISO14001, 14030…Incitatifs: Programmes de financement
de la R&D visant l’environnement
• SA2GE (Systèmes Aéronautiques d’Avant-Garde pour
l’Environnement), 70 Millions de $/4 ans - Gouvernement
du QC
• GARDN (Green Aviation Research&Development
Network), 20 Millions de $/5 ans - Gouvernement fédéral
Canada
• Clean Sky, 206 millions d’Euros/6 ans – Europe
• CLEEN (Continous Low Energy, Emission and Noise), 125
millions de $ US/5 ans – FAA-USA
• SERDP (Strategic Environmental R&D)/ ESTCP
(Environmental Security TechnologyCertification Program)
- Fonds R&D pour la défense) – USA
• PARTNER (Partnership for Air Transportation Noise and
Emission Reduction), (50%industrie+50% Gvt) -
USA/Canada
• SESAR (Single European Sky ATM Research) pour le
développement de la gestion du trafic aérien- (2/3 UE +
1/3 industrie) - Europe
20 Milliards de $ par an en R&D
70% pour la réduction d’émission de CO2…ET LE RÊVE CONTINUE!! Clean Era Project– Université de Delft (NL)
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