Photo: circle of blue.orgLes chercheurs au Tyndall Centre à l'université de Manchester, en Angleterre, ont enquêté sur les impacts du gaz de schiste sur l'environnement et les changements climatiques. L'exploitation du gaz de schiste, ou de shale, est bien lancée aux États-Unis et devra commencer bientôt en Grande-Bretagne.
Voici la 10e partie d'une traduction libre du rapport préliminaire du Tyndall Centre for Climate Change Research. Le texte original est ici: http://www.tyndall.ac.uk/shalegasreport avec un lien pour télécharger le rapport en format pdf de 87 pages.
Le titre du rapport est:
"Shale gas: a provisionnal assessment of climate change and environmental impacts - A research report by The Tyndall Center, University of Manchester with Sustainable Change Co-operative, Report commissioned by The Co-operative. January 2011"
La migration souterraine des contaminants
Les chemins d'exposition détaillées ci-haut peuvent s'ajouter avec d'autres chemins, par exemple via les fractures provoquées par l'homme ou naturelles, pour finir par contaminer les eaux souterraines ou de surface. Les documents du GWPC fournit des données sur les profondeurs des formations et des eaux qui pourraient être traitées et détermine qu'à part New Albany et Antrim, les puits devraient être forés à des profondeurs de plus de 3,000 pieds (900 mètres) sous la surface du sol. À cause de cela, certains commentaires tendent à rejeter du revers de la main le potentiel de contamination de l'eau vu que les formations ciblées sont souvent bien en dessous des aquifères et que les contaminants devraient migrer au travers du roc qui les sépare.
Par exemple, dans les rapports du New York State (2009), on précise que le but de la fracturation hydraulique est de limité les fractures dans la formation géologique ciblée puisque les fracturations excessives verticales n'est pas souhaitable à cause des coûts engendrés. Les dépenses liées au temps et aux matériaux superflus sont mentionnées, ainsi que les coûts supplémentaires de manutention des eaux usées et ou la perte économique d'hydrocarbures si jamais les formations de roc avoisinantes contiendraient de l'eau qui s'infiltrerait dans la formation réservoir (de gaz). Bien que ceci pourrait s'avérer vrai, cela n'annule pas la possibilité que les fractures pourraient s'étendre verticalement au-delà de la formation cible et donc ajouteraient ou prolongeraient des passages entre des formations préalablement isolées. Par exemple, le document New York State (2009) cite qu'un rapport ICF cite que malgré des expériences en laboratoire et sur le terrain toujours en marche, les mécanismes qui limitent la croissance des fractures verticales ne sont pas complètement connus.
Des incidents comme ceux mentionnés plus haut servent à démontrer qu'ensemble, les routes d'exposition suivantes peuvent (et le font) agir en tandem pour provoquer des contaminations d'eaux souterraines ainsi:
- par l'extérieur du trou de forage lui-même;
- par d'autres trous de forage (comme ceux qui n'ont pas été complétés, mal construits, ou des puits plus âgés ou mal scellés;
- par des fractures faites durant le procédé de fracturation hydraulique;
- par des fissures naturelles, des craquelures et des pores interconnectées.
La figure 4.1 compare les profondeurs relatives des formations et des eaux souterraines.
4.2.4 Les chemins d'exposition - les eaux de surface et la contamination des sols
Les routes d'exposition sur la surface et pour les eaux de surface par l'eau souterraine sont bien simples.
Les opérations menées aux sites individuels des puits demandent le transport de matériaux vers le site, l'usage de ces substances, génèrent des déchets, doivent stocker ces déchets et génère ensuite le transport des déchêts. Pour un site de forage individuel, ceux-ci se résument à ceci:
- les rognures de forage (well cuttings) et les boues de forage. Un seul puits foré verticalement à une profondeur de 2 kilomètres et horizontalement pour 1,2 kilomètres génère environ 140 mètres cubes de rognures. Un site de forage de 6 puits génèrera environ 830 mètres cubes de rognures de forage. Celles-ci sont stockées habituellement dans des fosses avant d'être transportées hors du site;
- le transport et le stockage temporaire des additifs de la fracturation hydraulique: en se basant sur 2% des fluides de fracturation et des volumes d'eau déjà cités dans ce rapport, de 180 à 580 mètres cubes d'additifs chimiques (ou de 180 à 580 tonnes selon la densité) sont nécessaires pour chaque puits. Sur le site des puits forés, de 1,000 à 3,500 mètres cubes de chimiques (ou de 1,000 à 3,500 tonnes selon la densité) sont utilisés. Comme mentionné dans la section 4.2.1, la composition exacte des fluides de fracturation n'est pas dévoilée mais une analyse des identités chimiques laissent connaître un certain nombre de substances avec des propriétés dangereuses et de statut de substance prioritaire aux É.-U.
- Les fluides de flowback (eaux usées de retour): chaque puits d'un site de forages multiples générera entre 1,300 et 23,000 mètres cubes d'eaux usées de flowback contenant de l'eau, des chimiques de fracturation et des contaminants souterrains mobilisés pendant le procédé (dont des composés organiques toxiques, des métaux lourds et des matériaux naturellement radioactifs appelés NORM). Selon le document New York State (20090, environ 60% du flowback total est éjecté hors du puits pendant les 4 premiers jours après la fraturation et peut être stocké de façons suivantes:
a) un écoulement non contrôlé au travers de la valve dans une fosse doublée d'une toile imperméable;
b) se déverser au travers d'un choke dans une fosse doublée
c) se transvider dans des citernes.
Les dimensions et capacité de stockage des fosses sur le site et les citernes de stockage sont de volumes variables probablement, mais, en se fiant sur les volumes calculés ci-haut, la capacité totale devrait dépasser les volumes prévus d'eaux de flowback d'une seule opération de fracturation du puits, donc entre 1,30 et 23,000 mètres cubes.
Le document de New York State (2009) cite qu'un seul rapport d'opérateur mentionne que le volume typique d'une fosse est de 750,000 gallons (2,900 mètres cubes). En se basant sur la profondeur d'un bassin de 3 mètres, l'empreinte d'un site de forage serait d'environ 1,000 mètres carrés (0,1 hectares). On y mentionne aussi que vu la très grande quantité d'eaux de flowback potentielle, des citernes de stockage temporaires pourraient devoir être installées sur le site même si un bassin est sur place. En se fiant sur la capacité d'un bassin typique, cela veut dire qu'environ 20,000 mètres cubes de capacité de stockage supplémentaire pour les eaux de flowback d'une opération de fracturation sur un seul puits.
Pour ce qui est du volume total d'eaux usées de flowback pour un site de 6 puits forés, les données prévoient un total de 7,900 à 138,000 mètres cubes d'eaux de flowback par site pour une seule opération de fracturation (incluant les chimiques de fracturation et les contaminants du sous-sol comptant pour 2%, ou de 160 à 2,700 mètres cubes.
Les principaux risques opérationnels durant ces procédés sur un site sont (mais ne se limitent pas à):
- les déversements, les débordements, les pénétrations d'eaux venant des bassins de stockage des rognures de forage ou des boues à cause: d'un manque de capacité de stockage, d'erreurs de l'opérateur, des pénétrations d'eaux de pluie ou d'inondation, ou à cause de la pauvre qualité de construction ou de défaillance de la membrane qui double l'intérieur du bassin;
- les déversements des fluides de fracturation concentrés pendant le transfert ou l'opération finale de mixage avec l'eau qui se fait sur place à cause de défaillance de tuyeaux, d'erreurs de l'opérateur.
- les déversements de fluides de flowback pendant le transfert vers le lieu de stockage à cause de défaillances de la tuyauterie pendant les opérations, insuffisance de capacité de stockage et débordements ou des erreurs de l'opérateur.
- perte d'intégrité du contenu du fluide de flowback à cause d'une rupture de citerne, de débordements du bassin à cause d'erreur de l'opérateur ou du manque de capacité de stockage, ajout d'eau venant des orages ou d'inondation ou pauvre qualité, défaut de construction ou défaillance de la membrane du bassin.
- déversements de fluides de flowback durant le transfert de l'endroit de stockage dans des camions citernes pour les transporter, déversements causés par des défaillances de tuyauterie ou d'erreurs d'opérateur.
En plus des nombreux risques sur le site lui-même détaillés plus haut, la récupération et le traitement subséquent ainsi que les versements d'eaux usées dangereuses générées par les sites de forage, tout comme le besoin possible d'usines de traitements industrielles d'eaux usées, tout cela contribue à une augmentation de risques de contamination. La possibilité que chacun de ces évènements se réalisent varie d'un risque à l'autre, ainsi que les conséquences. Vu les propriétés toxiques des fluides de fracturation et de flowback (ou de leurs composés), toutefois, n'importe quel déversement sur le sol et dans les eaux de surface serait probablement problématique.
Plusieurs de ces risques et cheminement d'exposition sont bien connus par les autres procédés industriels et des actions peuvent être entreprises pour réduire la possibilité que de tels évènements se produisent. Habituellement, de tels risques persistent dans des installations industrielles qui ont investi considérablement pour inclure dans leur conception afin de réduire les impacts si de tels évènements se produiraient. Au contraire, les activités et les hasards des sites de forage identifiés ci-haut font parti de la construction du site et donc se produisent sur un court lapse de temps relativement à la vie active du site lui-même. Investir dans des installations physiques permanentes de confinement au niveau standardisé d'autres installations dangereuses serait peu probable.
Vu que l'exploitation du gaz de schiste exige la construction de plusieurs puits par sites de forage, la probabilité d'un évènement catastrophique causant de la contamination augmente proportionnellement. L'éventualité d'incidents de pollution liés avec un développement en croissance du shale passe de "possible" au niveau d'un seul site vers le "probable" lorsque le nombre de puits forés et de sites augmentent. Comme on peut s'en attendre, il y a eu un nombre d'incidents rapportés aux États-Unis dont:
- en septembre 2009, à Dimock, en Pennsylvanie, deux déversements de gel liquide se sont produits à un site de forage de gaz naturel qui ont pollué un milieu humide et provoqué une mortalité de poissons. Les deux incidents impliquaient un gel lubrifiant employé durant la fracturation hydraulique à haut volume et totalisaient 30,000 litres. Les déversements étaient causés par des défaillances de tuyaux.
- dans le comté de Monongalia, en Virginie Occidentale en septembre 2009, une mortalité de poissons le long de la frontière entre la Virginie Occidentale et la Pennsylvanie a été rapportée au Department of Environmental Protection de la Virginie Occidentale. Plus de 30 milles de ruisseau ont été impactés par le déversement provenant de la Virginie Occidentale. Le DEP avait reçu plusieurs plaintes de résidents qui se doutaient que les compagnies déversaient illégalement des déchêts de pétrole et de gaz dans le cours d'eau.
- à Dimock, en Pennsylvanie, il y a eu 2 rapports de fuites de diesel venant de citernes sur des sites de fracturation hydraulique à haute pression. La première fuite a été causée par une connexion défectueuse sur une citerne et a déversé environ 3,000 litres de diesel qui a abouti dans un milieu humide. La deuxième fuite a déversé environ 400 litres de diesel contaminant ainsi des sols.
- le 12 décembre 2006, le DEP de la Pennsylvanie envoya une mise en demeure à deux compagnies à cause qu'elles accumulaient des infractions et continuaient d'enfreindre aux lois. Parmi les infractions citées dans la lettre, on mentionne des déversements interdits de saumures sur le sol. Un nombre d'incidents comme celui-là sont liés au manque d'implantation ou de respect des contrôles législatifs et de manque de supervision sur beaucoup de tels sites. Aussi, le processus est difficile et coûteux.
Le manque d'encadrement législatif est un problème récurrent aux États-Unis et le 27 janvier 2010, l'EPA des É.-U. a annoncé l'implantation d'une ligne d'urgence "Eyes on Drilling" pour que les citoyens puissent dénoncer les activités louches non urgentes associées aux exploitations pétrolières et gazières.
4.3 Consommation d'eau
Comme mentionné dans les sections 2.2 et 4.1, chaque étape d'une opération de fracturation hydraulique à plusieurs stages utilise de 1,100 à 2,200 mètres cubes d'eau, ce qui fait qu'une opération complète de fracturation à plusieurs étapes pour un seul puits utilise de 9,000 à 29,000 mètres cubes d'eau ( de 9 à 29 mégalitres). Pour toutes les opérations de fracturation sur un site à 6 puits forés (six well pad), un total de 54,000 à 174 mètres cubes d'eau (de 54 à 174 mégalitres) seraient nécessaires pour une première fracturation hydraulique.
Pour cela, de grands volumes d'eau doivent être acheminés puis stockés sur le site. Les conditions locales dicteront la source de l'eau et les opérateurs pourraient prélever l'eau directement de sources de surface ou souterraines ou l'eau pourrait être livrée par camion-citerne ou par pipeline. Toutefois, les sites de forages eux-mêmes sont espacés dans un réseau au-dessus de la formation géologique ciblée, couvrant de 3 à 4 kilomètres carrés. Puisque chaque étape de fracturation dure de 2 à 4 jours par puits, des pipelines dédiés pour chaque site de forage sembleraient peu probables pour la situation de la Grande-Bretagne et le transport par camion ou par prélèvements directs seraient les moyens choisis en G.-B. probablement pour s'approvisionner en eau.
Pour alimenter une production de 9bcm/année pendant 20 ans, on prévoit que la consommation en eau totale serait de 27,000 à 113,000 mégalitres. Sur une moyenne de temps de 20 ans, ce serait l'équivalent d'une demande annuelle en eau de 1,300 à 5,600 mégalitres. Les prélèvements annuels de l'industrie ( en excluant la production d'électricité) en Angleterre et au Pays de Galles seraient de 905,000 mégalitres par année. Pour cela, l'exploitation des réserves de gaz de schiste à des niveaux suffisants pour alimenter en gaz au niveau équivalent de 10% la consommation de gaz en G.-B. augmenterait les prélèvements industriels en eau en Angleterre et au Pays de Galles augmenterait de 0,6%.
C'est clair que cette comparaison regarde les prélèvements totaux au travers de l'Angleterre et au Pays de Galles et l'exploitation du gaz de schiste sera concentrée dans une région beaucoup plus petite. Prélever de si grandes quantités d'eau d'une façon soutenable de sources locales sera difficile à cause des pressions déjà présentes sur les ressources en eau en G.-B. Par exemple, le forage exploratoire actuel fait par Cuadrilla Resources à Preese Hall dans Fylde, en G.-B., est dans le bassin de la River Wyre (et juste sur la limite de la zone d'inondation). Le bassin couvre environ 578 km carrés et le plan de gestion du Environment Agency (CAMS) pour la rivière Wyre spécifie que toutes les zones sont classifiées comme étant sujettes à trop de permis, ou trop prélevées, ou n'ayant pas d'eau disponible.
4.4 Les autres impacts et contraintes de l'exploitation du gaz de schiste
4.4.1 Survol
En plus des très sérieuses questions autour de l'exploitation des gaz de schiste, la pollution chimique et les prélèvements d'eau, il y a un certain nombre d'impacts qui pourraient être importants en Grande-Bretagne. Ceux-là sont:
- la pollution par le bruit;
- les impacts sur le paysage;
- la circulation lourde et les dommages sur les routes.
De tous ces impacts, ceux-ci présenteront des contraintes les plus importantes sur l'exploitation du gaz de schiste en Grande-Bretagne, que ce soit à un niveau local ou sur une région plus vaste.
4.4.2 Le bruit et les impacts visuels et esthétiques
Pour ce qui est du bruit, la table 2.4 donne un sommaire des activités nécessaires sur un site de forage avant l'exploitation. En se basant sur cela, on estime que chaque site de forage veut dire qu'il y aura un total de jours bruyants de 500 à 1,500 jours d'activités dérangeantes. De toutes ces activités, le forage des puits sera probablement la source de bruit et de lumière continuels puisque le forage se fait 24 heures par jour. Le document de New York State (2009) prévoit que chaque puits horizontal prend de 4 à 5 semaines, 24 heures par jour, pour être complété. La compagnie Composite Energy de la G.-B. prévoit 60 jours de forage 24 heures par jour. Se fiant sur ces données, chaque site de forage prendra de 8 à 12 mois de forage jour et nuit. Ceci pourrait être important, même si un seul site serait exploité, mais si de 1,25 à 3,5 sites par km carré s'installent, les impacts du bruit sur une communauté pourraient être importants et prolongés.
4.4.3 Les impacts sur le paysage
Pour ce qui est des impacts visuels, chaque site de forage sera de 1,5 à 2 hectares de surface et sera alimenté par des routes d'accès, selon le document New York State, 2009. Pendant la construction, les sites de forage auront des bassins de stockage, des citernes, de l'équipement de forage, des camions, etc..., rendant les installations difficiles à implanter de façon à les rendre harmonieuses avec le paysage avoisinant.
Puisque de 430 à 500 sites de forage pourraient être requis pour fournir 9bcm/année de gaz de schiste, il est probable que dans le contexte de la G.-B., les impacts visuels seront controversés. Puisque la possibilité d'améliorer ces niveaux d'intrusions visuelles est très limitée (individuellement ou collectivement), ces impacts avec le bruit et la construction, pourraient fournir les plus importantes contraintes au développement en G.-B.
4.4.4 Le traffic routier
En plus des impacts sur le site lui-même, la construction des sites de forage exige un volume important de circulation de camions. La table 2.5 illustre les mouvements de camions par site de forage ( en se basant sur un site de 6 forages) du document New York State (2009). Cela prévoit un nombre total de visites de camions de 4,3900 à 6,600 pour la construction d'un seul site de forage. Les impacts de circulation locale pour de 1,25 à 3.5 sites par km carré sont nettement importants, surtout dans un pays densément peuplé comme la G.-B.
Aux États-Unis, la circulation lourde sur les routes et les dommages qui s'en suivent ont été la source de problèmes. Par exemple, on rapporte que le département des transports de la Virginie Occidentale a augmenté les cautions que les foreurs industriels de gaz doivent payer de $6,000 à $100,000 du mille. La Pennsylvanie pense établir un nouveau règlement où les fonds doivent être renfloués pour réparer les routes qui n'étaient pas conçues pour la circulation de camions lourds qui vient avec le forage industriel du gaz.
La suite et fin de la traduction libre du rapport Tyndall portera sur les conclusions du rapport Tyndall dans une entrée de blog prochainement.
Photo: Ed Wade
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