Gaz de schiste

Un article de Encyclo-ecolo.com.

Version du 16 avril 2012 à 08:07

Le Gaz de schiste

Le gaz de schiste, un gaz non conventionnel

Le gaz de schiste (shale gaz en anglais) est un gaz non conventionnel. C'est un gaz non conventionnel car il ne concerne pas les poches de gaz présents naturellement dans le sous-sol.

Le gaz de schiste, gaz "non conventionnel", se trouve piégé dans la roche et qui ne peut pas être exploité de la même manière que les gaz contenus dans des roches plus perméables. Son exploitation nécessite le plus souvent des forages horizontaux et une fracturation hydraulique de ces roches profondes. Le gaz remonte à la surface à travers un tube en acier puis rejoint un gazoduc.

La génèse du gaz de schiste se situe dans des roches mères organiques, comme les schistes noirs à grain fin. La formation d'un gaz naturel débute avec la photosynthèse,grâce à laquelle les végétaux convertissent l'énergie du soleil pour transformer le CO2 et l'eau en oxygène et en hydrates de carbone.

Pour récupérer des micropoches de gaz emprisonnées il faut l'extraite d'un véritable mille feuilles de roches de schiste ou d'argiles imperméables et profonds.

Avec le temps, et du fait la surcharge sédimentaire, ces hydrates de carbones alimentés par l'enfouissement des végétaux et de leurs résidus ingérés par les animaux, se transforment en hydrocarbures sous l'effet de la chaleur engendrée par la pression.

Cette quasi-percolation pousse la majorité du gaz naturel à migrer des roches mères vers des roches plus poreuses comme le calcaire ou le grès.

Les « gaz de schistes » sont les gaz qui restent dans des roches sédimentaires argileuses très compactes et très imperméables, tels les schistes, et qui renferment au moins 5 à 10 % de matière organique.

L’huile de schiste

• Il s’agit de pétrole contenu dans une roche que les géologues appellent « roche mère ». Cette roche mère était initialement un sédiment marin très riche en matière organique (comme par exemple le plancton). Avec l’enfouissement au cours des temps géologiques, la matière organique sous l’effet d’un accroissement de la température s’est transformée en pétrole qui imprègne la totalité du sédiment devenu une roche microporeuse et imperméable (c’est-à-dire dont les pores de taille microscopique ne communiquent pas entre eux).

Une partie du pétrole contenu dans la roche mère a été expulsée et a migré vers le haut jusqu’à rencontrer une roche magasin (appelée "poche" populairement) protégée par une barrière étanche pour former un gisement dit « conventionnel ». Une autre partie du pétrole, plus importante (appelé "huile de schiste" populairement), est restée piégée dans la roche mère pour former un gisement de pétrole dit « non conventionnel ».

Il y a une quinzaine d’années, on ignorait comment exploiter ce gaz contenu dans ces formations géologiques. Ce gaz est aujourd’hui extrait en grande quantité aux États-Unis où il représente 12 % de la production locale de gaz contre seulement 1 % en 2000. En Europe et notamment en France, l’évaluation de ce type de ressources démarre à peine. Selon certains experts, les réserves mondiales de gaz de schiste seraient 4 fois plus importantes que les ressources en gaz conventionnel. (source : developpement-durable.gouv.fr)

Le gaz de schiste, bouée de sauvetage de l'industrie mondiale ?

• La consommation énergétique globale augmentera de 40% entre 2009 et 2035 selon l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), passant d’une consommation de 12 150 millions de tonnes équivalent pétrole (tep) à 16 950 millions de tep. Dans le mix énergétique mondial, l’énergie qui gagnera le plus de parts de marché est le gaz au détriment du pétrole. Ainsi, la part de marché du gaz passera de 21% en 2009 à 25% en 2035.

Le gaz de schiste "combustible de transition" ?

On trouve des gaz de schistes à peu près partout dans le sous-sol de la Terre. Les réserves mondiales de shale gaz représenteraient 4 fois les ressources de gaz classique.

Les gisements de gaz de schiste représentent un gisement colossal, d’un bout à l’autre de la planète. Selon E.ON, le géant de l'énergie italien, des milliers de milliards de m3 de gaz sont disponibles en Europe, et il y en aurait 7 fois plus en Amérique du Nord et plus encore en Asie et en Australie !!

• Le gaz de schiste ne serait pas le "combustible de transition" entre les combustibles fossiles riches en carbone, comme le charbon et le pétrole, et n'aurait qu'un avenir très incertain dans le domaine des transports faute d'un système de distribution élaboré, contrairement aux assertions de cette industrie.

C'est ce qu'affirme une étude réalisée conjointement par l'Institut Pembina et la Fondation David Suzuki, qui se base notamment sur des modélisations réalisées par la firme EnviroEconomics. En comparant diverses études, dont celles de l'Agence internationale de l'énergie, avec leur propre modélisation, les deux groupes en arrivent à la conclusion que le gaz de schiste va certainement remplacer une partie du gaz naturel, dont les réserves déclinent présentement. Mais, selon leur analyse, l'exploitation de ce nouveau combustible sur le marché ne devrait pas connaître de hausse substantielle. Au contraire, écrivent-ils, les différents scénarios étudiés indiquent que la production d'ici à 2050 devrait se situer autour du statu quo sans interventions majeures des Etats et des provinces pour limiter les émissions de gaz à effet de serre.

Mais si les gouvernements imposent un prix, même léger, aux émissions de carbone dans l'atmosphère, les modèles évoqués dans ce rapport prédisent un net ralentissement de la hausse prévisible de la production de gaz. Et si les décideurs publics axent leurs politiques sur l'objectif de limiter la hausse du climat terrestre à 2 °C, soit l'objectif de la communauté internationale, "la production et l'utilisation de gaz naturel en Amérique du Nord augmenteront marginalement au-dessus des niveaux actuels avant de diminuer, ou elles amorceront leur déclin tout de suite", lit-on dans ce document. Le gaz naturel occupe présentement une place importante dans le bilan énergétique nord-américain, dont il représente le quart de l'énergie primaire. Les ressources canadiennes pourraient satisfaire nos besoins pendant cent ans au rythme de consommation actuel. Aux Etats-Unis, les réserves de gaz ont augmenté considérablement depuis qu'on exploite le gaz de schiste, au point que Washington estime qu'il pourrait répondre aux besoins énergétiques du pays pendant un siècle aussi.

Le gaz de schiste, bouée de sauvetage de l'industrie mondiale ?

• Dans la production de gaz, les gaz non conventionnels, constitués par les gaz de réservoir compact « tight gas », les gaz de schistes et les gaz de charbon appelés « coal-bed methane » (CBM), sont amenés à occuper une place de plus en plus importante. Ils ne représentent que 13% de la production mondiale de gaz en 2009, mais atteindront près du quart de la production mondiale en 2035.

La production de gaz de schiste atteindra 11% de la production mondiale de gaz en 2035, tandis que la production de gaz de charbon atteindra 7%, suivie par celle des gaz de réservoir compact à 6%.

Les gaz de schiste en plein essor

• Les gaz de schistes connaissent présentement un essor extraordinaire aux États-Unis. Cette méthode d'extraction est très pratiquée aux Etats-Unis.
  

La croissance des gaz de schiste

• Les gaz de schiste et les gaz de charbon vont connaître une importante croissance dans les prochaines années La production de gaz de schiste est aujourd’hui surtout concentrée aux Etats-Unis avec une production de 140 milliards de m3 en 2010.

• Les gaz de schiste représentaient ainsi 23% de la production de gaz des Etats-Unis en 2010.

• Selon l’AIE, en 2035, la production de gaz de schiste aux Etats-Unis représentera près de 50% de la production de gaz. Les zones de croissance les plus importantes pour le gaz de schiste sont notamment la Pologne et la Chine. La Pologne pense pouvoir commercialement produire du gaz de schiste en 2014 et pourrait atteindre une production de 1 milliard de m3 par an à la fin 2014.

Les réserves de gaz de schiste en France

• Gas de schiste : il y aurait 2 380 milliards de m3 de gaz de schiste dans le sous sol français, de quoi alimenter la France de 2010 à 2060. C'est une estimation théorique obtenue en multipliant la teneur théorique en gaz d'une couche de schiste par sa surface.

Quant à la France, si les premières estimations portent ses réserves de gaz de schiste à 100 ans de consommation (base 2010), le moratoire imposé sur la fracturation hydraulique en juillet dernier en empêche aujourd’hui l’exploitation et la production à des fins commerciales.

Néanmoins, une commission a été mise en place par décret le 21 mars 2012 dernier. Cette commission nationale d'orientation, de suivi et d'évaluation des techniques d'exploration et d'exploitation des hydrocarbures liquides et gazeux, est composée de 12 membres (représentants d'associations agréées pour la protection de l'environnement, des entreprises des secteurs gazier et pétrolier, des syndicats du personnel des industries gazière et pétrolière et scientifiques reconnus dans le domaine de l’EP pétrolière et gazière). Elle est chargée d’établir la faisabilité technique et de trouver un équilibre économique et environnemental de l’exploitation des gaz de schiste en France. Cette commission paraît équilibrée : « les « scientifiques reconnus » vont toutefois peser énormément dans la balance, et on peut regretter qu’il n’y ait pas de spécialistes scientifiques des impacts environnementaux en dehors des associations de type INERIS », explique Cécile Pairin, Responsable Energies & Ressources d’ALCIMED.

• En France, les gaz de schistes se trouvent notamment en France dans le bassin du Sud-est. Selon José Bové, dans Libé, "17 permis de prospections, concernant à la fois le gaz de schiste et le pétrole de schiste. Pour l'instant, les premières zones s'étendent du Nord de Montélimar, jusqu'en Hérault, et l'Aveyron. Elle traversent les départements de l'Ardèche, de la Drôme et du Gard. Mais d'autres permis ont été octroyé dans le Lot, couvrant aussi une partie du département du Tarn-et-Garonne. Il semblerait même que des permis soient aussi octroyé dans la région de Forcalquier mais aussi dans le Vaucluse, en Picardie, et en Ile-de-France. Aux dernières nouvelles un autre permis a été donné aussi en Dordogne."

Lancée en France avec discrétion, la course aux gaz de schistes pourrait donner au pays son indépendance énergétique mais lui coûter cher sur le plan écologique. Jean-Louis Borloo, a signé en mars 2010 trois arrêtés autorisant la recherche de gaz de schiste sur une zone qui s'étend du Larzac à la Drôme en passant par les Cévennes et l'Ardèche..

Le consortium Gash, auquel participe IFP Energies nouvelles, s'applique à établir une cartographie de ce type de ressources. Total vient d'obtenir un permis d'exploration dans la région de Montélimar

Les cas américain, canadien ou australien devrait inciter à créer une filière d’excellence dans le domaine avec une vocation d’export pour la France.

Les réserves de gaz de shiste en Europe

• En Europe, les gaz de schistes se trouvent surtout en Europe du Nord et de l'Est, et un peu au sud, en France notamment. Les grands du pétrole sont quasiment tous sur les rangs et ont pris des permis d'exploitation de gaz de schistes : en Suède par Shell, en Allemagne par ExxonMobil, en Pologne, en Lituanie. Du fait des contraintes environnementales mais aussi d'une industrie parapétrolière moins développée qu'aux États-Unis, les coûts de production devraient être plus élevés en Europe qu'aux États-Unis.

• « La Pologne, bien qu’ayant revu très nettement ses réserves à la baisse (entre 20 et 45 ans de réserve de consommation du pays de 2010 au lieu des 300 ans originellement estimés), continue le développement de l’exploration des gaz de schiste dans l’objectif d’assurer son indépendance énergétique vis-à-vis de la Russie auprès de qui elle importe 70% de sa consommation de gaz. » analyse Alcimed.

Les réserves de gaz de schiste dans le monde

• Dans le monde, les réserves de gaz non conventionnels seraient de 380 000 milliards m3, comprenant les réserves estimées de gaz de schiste – tight gaz – et de gaz de charbon. Cela est presque autant que les réserves de gaz de charbon 405 000 milliards de m3. (source AIE)

Les réserves de gaz de charbon

• En ce qui concerne, le gaz de charbon, les principaux pays producteurs sont les Etats-Unis (52 milliards de m3 en 2010) suivis par le Canada (10 milliards de m3), puis la Chine (8,6 milliards de m3) et enfin l’Australie (5 milliards de m3 en 2010). Les marchés pour lesquels des croissances importantes sont attendues d’ici 2021 pour les gaz de charbon sont la Russie (34,6%), la Chine (14,7%), l’Indonésie (14,9%) et le Canada (11,1%). Néanmoins en 2021, les Etats-Unis et l’Australie produiront probablement 74% du marché mondial de gaz de charbon et en consommeront 75%

Le gaz de schiste aux Etats-Unis

Aux États-Unis, les gaz de schistes représentent en 2010 plus de 10 % de la production gazière contre seulement 1 % en 2000. Ce qui place les Etats-Unis en première place de la production mondiale de gaz naturel. L'exploitation de ces gaz de schistes y est faite sur un mode minier c'est à dire sans précaution suffisante pour l'environnement. Cette exploitation "brute" a été favorisée par une réglementation environnementale peu contraignante, un droit de propriété privé étendu au sous-sol soutenu par des incitations fiscales sans parler des progrès technologiques réalisés dans le forage et donc des coûts décroissants de l'exploitation.

Exxon Mobil a acheté pour 41 milliards de dollars un exploitant régional de la Marcellus Shale.

Le gaz de schiste en Chine

La Chine prévoit de produire entre 60 et 100 milliards de m3 de gaz de schiste à horizon 2020, soit entre la moitié et les trois quarts de la consommation de gaz de la Chine de 2011. Néanmoins la Chine n’a pour le moment pas de production de gaz de schiste. Pour combler ce manque d’expérience, les compagnies chinoises investissent soit dans des bassins, soit dans des producteurs de gaz de schiste américains, comme CNOOC qui s’est associé à Chesapeake dans le bassin d’Eagleford. A cela s’ajoutent les partenariats entre compagnies étrangères et grandes sociétéschinoises pour exploiter les futurs projets en Chine, le dernier en date étant le rapprochement entre Total et Sinopec.

Les gaz de schistes, un enjeu géopolitique énorme

• Si on exploitait tout ce gaz de schiste, la donne de la géopolitique liée aux énergies fossiles en serait bouleversée. Les stratèges et experts en politique énergétique de l'Occident voient donc dans l'exploitation des gaz de schistes une opportunité de regagner une partie de leur indépendance et donc, de reprendre la main face au Moyen-Orient ou à la Russie.

L'exploitation du gaz de schiste

• La technique d’extraction du gaz de schiste diffère de celle du gaz classique.

Le gaz de schiste est du gaz obtenu par un forage très profond dans des couches de schiste.

Pour pénétrer dans le schiste, il faut envoyer à forte pression une importante quantité d'eau, de sable et un cocktail d'adjuvants chimiques pour ouvrir la roche. Ce procédé est appelé la fracturation hydraulique

image IFP

Gas de schiste : une extraction difficile

• L’impact environnemental de l’extraction et de la production de gaz de schiste et de gaz de charbon doit être amélioré pour permettre une acceptation du grand public et augmenter la production.

Pour extraire et produire les gaz de schiste et les gaz de charbon, la technologie utilisée est principalement celle de la fracturation hydraulique. Cette technologie suscite un certain nombre d’interrogations quant à son impact sur l’environnement*.

Les majors pétroliers impliqués dans l’exploitation des gaz de schiste et de charbon savent que l’augmentation de la production passe par des études environnementales complètes pour rassurer les pouvoirs publics et la population, et aussi préserver leur image. L’Europe pourra entre autres s’appuyer sur les études lancées par l’EPA, dont les résultats sont attendus en 2012 et 2014 sur la gestion en eau, et sur l’élaboration de nouvelles réglementations sur les opérations de fracturation hydraulique aux Etats-Unis.

• Après avoir foré jusqu'à la couche de schiste entre 2000 et 3000 mètres, on explose la roche à l’aide d'un "liquide de fracturation" composé d’eau, de sable et de produits chimiques propulsés à très haute pression. Ces produits chimiques sont expulsés à très haute pression (600 bars), ce qui fait remonter le gaz à la surface avec une partie du liquide de fracturation. Pour chaque « frack » il faut près de 15 000 m3 d'eau (soit 7 à 15 millions de litres), un puits nécessitant jusque 14 fracks, faites le calcul... L'ordre de grandeur de la quantité d'eau nécessaire à la réalisation d'un forage et à la fracturation hydraulique varie de 10 000 à 15 000 m3 A titre de comparaison, la consommation d'eau d'une ville comme Paris est en moyenne de 550 000 m3 d'eau potable par jour. Un problème de l’approvisionnement en eau nécessaire à l’exploitation des gaz de schiste se pose donc nécessairement autour de toute exploitation gazière.

• Le gaz de schiste prisonnier de la roche est ensuite extrait puis expédié vers des réservoirs ou pipelines en vue de produire de l’électricité. Pour chaque “frack”, et autour de la mine, se met en place une intense activité : il y a donc 200 allers retours de camions pour transporter les matériaux de chantier, de l’eau, puis évacuer le gaz. .Les raffineries dégagent ensuite de forts rejets de CO2 et transforment le paysage environnant, ce qui déplaît à certains habitants qui veulent préserver leurs paysages.

L'impact sur l'environnement et le réchauffement

Pourquoi les écologistes refusent l'exploitation du gaz de schiste ? Parce que comme le gaz conventionnel, le gaz de schiste est composé de méthane. Or le méthane est un gaz à effet de serre a un très fort impact sur l'atmosphère. Le gaz de schiste peut-être de plus accompagné de particules radioactives à l’origine contenues dans le sous-sol : radium 226 solide et par suite le gaz radioactif radon 222.

• Si le gaz naturel est techniquement un gaz dont la combustion émet la moitié moins de carbone que le charbon, son cycle d'extraction modifierait sensiblement à la hausse son empreinte climatique, plus particulièrement celle du gaz de schiste. Un important débat scientifique a cours sur cette question.

Mais, selon l'étude réalisée conjointement par l'Institut Pembina et la Fondation David Suzuki, l'empreinte écologique de l'exploitation du gaz de schiste est beaucoup plus indiscutable que son empreinte climatique, ce qui entravera son développement. Les régions riches en gaz de schiste, selon cette étude, pourraient faire en effet l'objet d'une "industrialisation intense" au point qu'"un site de forage sera installé tous les 2,6 kilomètres carrés, transformant radicalement les milieux ruraux. Selon l'étude, pour maintenir la production d'un volume de gaz donné sur une période de vingt-cinq ans, il faut environ 100 fois plus de sites de production que ne l'exige, par exemple, l'exploitation du gaz naturel dans le delta du Mackenzie.

La question de l'eau

• Une des problématiques qui revient le plus souvent est l’eau, aussi bien celle injectée pendant la fracturation hydraulique, que l’eau de production ainsi que la pollution des nappes phréatiques. « Les acteurs du traitement de l’eau vont avoir un rôle majeur à jouer dans le développement de la production des gaz non conventionnels. On va exiger des acteurs de l’exploration et de l’exploitation de ces ressources de minimiser l’empreinte environnementale de leurs opérations.

La polémique sur les gaz de schistes

Le gaz de schiste est très polluant pour les nappes phréatiques. De nombreuses personnes habitant à proximité des puits d'extraction ont de graves problèmes de santé.

La remise en état des zones d'exploitation du gaz de schiste

• En France, plus qu'aux Etats-Unis, les sociétés pétrolières, d'elles-mêmes ou sous la pression des associations écologistes, s'engagent à s'occuper de l'environnement en fin. Par exemple, selon ownipolitics. com, la société Total s’est engagée à dépenser 37 800 000 euros sur cinq ans pour sa zone d’exploration. Schuepbach quant à elle, a promis d’investir sur trois ans 1 722 750 euros pour les 4414 km² du permis de Nant et 39 933 700 pour le permis de Villeneuve de Berg et ses 931 km², soit 14319€ par km² et par an.

L'avenir incertain des gaz de schiste

voici des extraits d'article paru dans Courrier International, repris du Devoir canadien :

Une étude sur e gaz de schiste souligne que ce gaz ne remplacera pas le gaz naturel en Amérique du Nord comme on le pensait. L'intérêt écologique et économique du gaz de schiste reste très faible selon l'étude, même si nous notre consommation énergétique reste à son niveau actuel.

L'étude Pembina-Suzuki concède à l'industrie une de ses affirmations favorites : "Aucun cas n'a établi clairement que des produits chimiques utilisés pour la fracturation hydraulique du gaz non traditionnel ont contaminé directement de l'eau douce souterraine." Mais, précise la même étude, "ce qui a nettement été établi, et à plusieurs endroits, c'est la migration du gaz naturel vers des sources d'eau potable par suite de la cimentation ou du tubage inadéquat de puits de forage, y compris dans des installations récentes de gaz de schiste." Le bilan du développement de cette industrie nouvelle est d'autant plus inquiétant, poursuit l'étude, que "la plupart des puits de pétrole et de gaz au Canada sont expressément exemptés des processus normaux d'évaluation environnementale provinciaux", notent les auteurs, qui ont fait un relevé des lois et règlements à travers le pays. Ils notent aussi que les gouvernements ont tendance à faire gérer les aspects environnementaux de l'exploration et de l'exploitation du gaz de schiste par leurs ministères à vocation économique, ce qu'on qualifie de "conflit d'intérêts", plutôt que par les ministères de l'Environnement, créés et équipés en principe pour gérer ces problèmes. La question apparaît d'autant plus importante, selon l'étude, que "les autorités réglementaires canadiennes n'ont en général qu'une connaissance limitée de la structure des sources d'eau souterraine et ne disposent donc pas de l'information nécessaire pour évaluer correctement les risques que le développement du gaz et du pétrole fait peser sur l'eau".

Puisque la production d'énergie semble se diriger vers des énergies renouvelables que vers le gaz comme énergie de transition, l'étude suggère aux gouvernements de ralentir le développement de cette industrie, de cesser de lui conférer des privilèges fiscaux qu'ils n'accordent pas aux énergies renouvelables et de maintenir les niveaux de production en conformité avec leurs objectifs de réduction des gaz à effet de serre. Le développement de cette industrie, concluent-ils, devrait à tout le moins faire l'objet dune évaluation des impacts cumulatifs de l'ensemble des projets prévus à l'échelle régionale et faire l'objet d'une validation rigoureuse de leur acceptabilité sociale tout en étant limité dans leur expansion par la nécessité de protéger les nappes souterraines à partir d'une cartographie élaborée, pour l'instant inexistante

source : On a surestimé le gaz de schiste, 15.07.201&, Louis-Gilles Francoeur, Le Devoir

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