Photo: finan.frank.blogspot.comLes 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 11e et dernière 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"
5. Conclusions
5.1 Mise en contexte
5.1.1 L'exploitation du gaz de schiste
Les schistes qui contiennent du gaz naturel sont des formations géologiques de shale riches en matières organiques, une roche sédimentaire formée de dépôts de boues, de sédiments, de glaises et de matières organiques. Auparavant, ce n'était pas une ressource exploitable, par contre, des avancées en technologies de forage et de stimulation de puits ont permis l'extraction non conventionnelle du gaz de ces formations de shale moins perméables. L'extraction de ce gaz implique le forage vertical puis horizontal dans le filon de shale. Un fluide et un agent proppant ( de soutient) comme du sable sont ensuite pompés dans le trou foré sous haute pression pour provoquer des fractures dans le roc qui contient des hydro-carbures, un procédé baptisé fracturation hydraulique. Ces fractures commencent dans le puits injecté et s'étendent jusqu'à plusieurs centaines de mètres dans le roc réservoir. Le gaz peut ensuite s'enfuir dans le trou foré jusqu'à la surface. Les puits sont habituellement regroupés sur un site qui compte environ 6 forages individuels. Ces sites se distribuent sur la surface d'une densité de 1 à 3,5 par kilomètre carré. À date, le gaz de schiste a été exploité seulement aux États-Unis où la production du gaz de schiste a pris de l'expansion: il fournissait 1,4% du gaz aux États-Unis en 1990 mais dépassait 6% en 2008. Les prévisions énergétiques s'attendent à ce que le gaz de schiste réponde à une plus grande proportion de la demande en gaz aux É.-U. d'ici les 20 prochaines années en augmentant la production de 93bcm en 2009 à 340bcm en 2035, une augmentation de 266%.
5.1.2 Le cas de la Grande-Bretagne
À présent, il n'y a pas d'exploitation active de gaz de schiste en G.-B., ni de sites de forages (well pads), ni de forages horizontaux dans le shale. Il y a, par contre, de l'exploration préliminaire en marche actuellement dans des dépôts en prévision de développement à venir. Il y a un haut niveau d'incertitude sur le potentiel des réserves en gaz de schiste en G.-B., mais, si l'on se fie sur ce qui se passe en Amérique, le BGS prévoit que le potentiel des réserves en gaz de schiste en G.-B. pourrait être de 150bcm.
Le seul puits de schiste actif en G.-B. appartient à Cuadrilla Resources qui a reçu un permis de projet pour un site exploratoire sur Preese Hall Farm, à Weeton, dans le Preston Lancashire en novembre 2009. Le forage à Preese Hall a été complété le 8 décembre 2010 et la tour de forage devrait être déplacée vers un autre site de forage à Grange Hill, à 15 km de Preese Hall, où le forage commencera en janvier 2011. Une fracturation hydraulique complète à Preese Hall est prévue et doit commencer en janvier 2011.
Les préparatifs pour un troisième puits exploratoire à Anna's Road sont en marche et un permis de projet a été accordé le 17 novembre 2010. En même temps, le BGS remarque que les comparaisons avec les États-Unis pour présenter ces prévisions pourraient s'avérer être incorrectes. Donc, il est possible que la ressource en gaz de schiste pourrait être plus abondante.
5.2 Les émissions de GES
5.2.1 Les différences avec le gaz conventionnel
Nous avons pris pour acquis dans ce rapport que les émissions directes liées avec la combustion du gaz de schiste seront les mêmes que venant du gaz de d'autres sources conventionnelles. Pour la G.-B., la distribution du gaz de schiste serait la même que le gaz conventionnel, et donc sera sujet aux mêmes fuites. Cela veut dire que la principale différence entre le gaz de schiste et le gaz conventionnel serait probablement venant des émissions générées durant les différents procédés d'extraction. Il y a si peu de données sûres vérifiables ont rendu l'évaluation de ces émissions d'extraction problématique. Toutefois, il a été possible en utilisant les données des émissions prévues pour le Marcellus Shale aux États-Unis de prévoir que les émissions probables générées par les différents procédés lors de l'extraction du gaz de schiste pour les comparer avec le gaz naturel.
Le rapport a estimé que les émissions liées avec les nombreux procédées de:
- forage horizontal;
- fracturation hydraulique et flowback;
- émissions fugitives pendant la fracturation (ces émissions sont inconnues et n'ont pas été inclues);
- le transport de l'eau;
- le transport des saumures;
- le traitement des eaux usées.
En cumulant les émissions de ces procédés, cela nous donne un estimé par puits foré de 348 à 438 tonnes de CO2. Ces données augmentent si le puits est fracturé de nouveau, ce qui pourrait se produire jusqu'à 5 fois, et le rapport du DECC ajoute que les refracturations pourraient se reproduire à tous les 4 ou 5 ans sur les puits productifs.
La quantité de ces émissions est dépendante du taux de production du puits; cela est spécifique pour chaque puits. En regardant des exemples de prévisions de bassins de production de gaz de schiste aux É.-U., nous pouvons prévoir qu'en moyenne, les émissions supplémentaires de CO2 générées par les procédés mentionnés ci-haut comptent pour entre 0,14 à 1,63 tonnes de CO2e/TJ d'énergie gazière extraite. La valeur dépend du volume total de gaz extrait par puits et le nombre de fois que le puits sera fracturé de nouveau. Pour ce qui est de la G.-B., bien que le taux de rendement par puits n'est pas cité pour les bassins de la G.-B., on pense que les émissions de CO2 supplémentaires par puits pourraient être dans la marge la plus élevée des prévisions à comparé avec les É.-U., puisque les réserves de la G.-B. sont potentiellement plus faibles que les bassins des É.-U.
Vu que durant la combustion de 1TJ de gaz pourrait produire environ 57 tonnes de CO2, les émissions supplémentaires produites par les procédés d'extraction du gaz de schiste identifiées représentent seulement de 0,2% à 2,9% des émissions de combustion. Comme le gaz conventionnel, il y aura également plus d'émissions par la transformation, le raffinage et la distribution. Ces émissions supplémentaires relativement faibles laissent entrevoir des bénéfices à réduire les émissions de carbone si le gaz de schiste était pour remplacer le charbon. La combustion du charbon produit environ 93 tonnes de CO2/TJ. C'est clair que même en ajoutant les émissions supplémentaires qui viennent avec le gaz de schiste, les émissions du gaz seraient quand même plus faibles. Les bienfaits augmentent quand l'on considère que les centrales au gaz sont plus efficaces que les centrales au charbon.
5.2.2 Les impacts sur les émissions totales.
Afin d'examiner les impacts possibles du gaz de schiste sur les émissions de CO2, des scénarios ont été imaginés pour la Grande-Bretagne et le monde.
Pour la G.-B., 4 scénarios ont été élaborés: 2 présumaient que la quantité de gaz de schiste produite serait semblable à celle présentée par le DECC (2010), donc 150 bcm, et 2 qui présumaient que la quantité serait le double des 2 premiers. Pour les 2 scénarios de 150 et de 300 bcm, deux différents taux d'intensité d'extraction ont été utilisées: une se basant sur une courbe Hubbert (en forme de cloche) qui est souvent utilisée pour faire des approximations d'extraction d'une ressource qui voit une augmentation rapide en production suivie par une baisse rapide en production. L'autre se basant sur la sorte de croissance comme prédite pour les États-Unis par l'EIA (2010b). Tous les 4 scénarios voient la majorité du gaz de schiste exploitée avant l'année 2050 et les émissions cumulatives générées par la consommation de ce gaz de schiste variant de 284 à 609 MTCO2.
Pour fournir un contexte à ces données, cela revient en émissions totales pour la G.-B. entre 2,0% à 4,3% des émissions totales du pays selon le budget proposé par le Committee on Climate Change de la G.-B. En présumant que le budget carbone est respecté, ceci ne devrait ajouter des émissions pour la G.-B. Par exemple, c'est possible que le gaz de schiste de la G.-B. remplace le gaz importé, bien que cela n'annulerait pas le besoin d'importer. Toutefois, c'est aussi possible que l'extraction de combustibles fossiles supplémentaires ferait des pressions sur les efforts fait pour adhérer au budget de carbone en réduisant les prix du gaz et accaparant les investissements qui auraient pu financer les énergies renouvelables. Il est aussi important de se rappeler que dans un système global d'énergie mené par le marché où la demande mondiale d'énergie est en croissance constante, même si le gaz de schiste était pour remplacer le gax importé en Grande-Bretagne, n'augmentant pas ainsi ses émissions, c'est probable que ce gaz serait tout simplement consommé ailleurs, résultant en une augmentation globale d'émissions.
Le point de départ pour les scénarios mondiaux est une estimation des réserves globales du gaz de schiste prélevée d'un rapport du US National Petroleum Council (NPC, 2007). Trois scénarios ont ensuite été développés présumant que différentes proportions de la ressource totale était dans les faits exploitées (10%, 20% et 40%). Présumant que 50% de cette ressource serait exploitée d'ici l'an 2050, ces scénarios produisent des émissions supplémentaires cumulées générées par le gaz de schiste de 40 à 183 GTCO2, ce qui donne une concentration atmosphérique supplémentaire de CO2 de 3 à 11 ppmv pour la période de temps entre 2010 et 2050. Toutefois, dans un monde assoiffé d'énergie, c'est possible que l'exploitation serait plus rapide que cela. Ce que nous pouvons dire avec plus de certitude, c'est que sans limites sérieuses d'émissions de carbone, n'importe quelles émissions générées par le gaz de schiste seront probablement additionnelles, empirant le problème des changements climatiques.
- Les émissions générées par les procédés additionnels nécessaires pour extraire le gaz de schiste sont faibles ( de 0,2% à 2,9% d'émissions à cause de la combustion).
- Pour ce qui est de l'extraction et la combustion, les émissions carbone du gaz de schiste ne sont pas beaucoup plus abondantes que le gaz conventionnel et sont moindres que le charbon. On doit noter, par contre, qu'il n'a pas été possible d'évaluer les émissions fugitives qui pourraient être générées par l'extraction du shale.
5.3 Les impacts environnementaux de l'exploitation du gaz de schiste
5.3.1 La pollution des eaux souterraines
Le potentiel de contamination des eaux souterraines est un risque important lié à l'extraction du gaz de schiste. Bien qu'il y ait très peu de preuves, il semblerait que le fluide employé dans la fracturation hydraulique contient plusieurs additifs chimiques dont plusieurs sont toxiques pour les humains et ou la faune. Que le procédé de fracturation puisse avoir des impacts sur la qualité de l'eau et menacer la santé humaine et l'environnement a poussé l'EPA des É.-U. d'instiguer une étude de recherche scientifique complète de la question. En attendant les résultats de cette étude, l'état de New York a déclaré un moratoire sur tout nouveau puits. La pollution de l'eau souterraine pourrait se produire où il y aurait une défaillance catastrophique ou perte d'intégrité du trou de forage, ou si jamais les contaminants puissent migrer de la fracture dans le shale cible vers des passages souterrains. Les risques de telles pollutions ont été jugés comme minimes dans une étude faite par ICF International. Par contre, cette évaluation a été basée sur une analyse de risque sur des puits parfaitement construits. L'histoire nous démontre que cela est rare dans des projets compliqués que les erreurs ne sont jamais faites et que les risques de pollution d'eau souterraine de puits mal faits doit également être pris en considération.
Considérer n'importe quel risque comme insignifiant est d'autant plus difficile à justifier vu les exemples documentés qui se sont produits aux É.-U., dûs à des constructions mal faites et ou des erreurs d'opérateurs semblerait-il. Ces exemples ont témoigné des niveaux élevés de polluants comme le benzène, le fer et le manganèse dans l'eau souterraine, et un certain nombre d'explosions causées par des accumulations de gaz dans l'eau souterraine.
- Il y a nettement un risque de contamination de l'eau souterraine causée par l'extraction du gaz de schiste.
- C'est important de reconnaître que la plupart des problèmes sont dûs à des erreurs de construction ou d'opération et que ceux-ci ne peuvent pas être éliminés.
- La recherche de l'EPA des É.-U. devrait nous fournir des nouvelles données importantes pour comprendre ce dossier.
- Sans une limite sérieuse d'émissions de carbone, la consommation de gaz de schiste augmentera les émissions de carbone, potentiellement en quantités importantes.
- L'exploitation du gaz de schiste devrait augmenter la concentration atmosphérique en CO@ de 3 à 11 ppmv.
- L'exploitation du gaz de schiste pourrait augmenter la difficulté d'atteindre les cibles de réduction de carbone, par exemple en prenant la place des énergies renouvelables.
- En assumant que les limites d'émissions de carbone sont strictement respectées, alors le gaz de schiste ne ferait aucune différence, puisque les sources d'émissions sont inconséquentes.
5.3.2 La pollution sur la surface
Bien qu'il ne soit pas toujours possible de déterminer la cause exacte des contaminations des eaux de surface, identifier la source de la pollution des sols et des eaux de surface est plus simple. Il y a plusieurs sources potentielles de pollution dont: les rognures de roc de forage et les boues de forage, les additifs chimiques pour le liquide de fracturation et le fluide de flowback, le liquide qui contient les chimiques toxiques qui revient à la surface après la fracturation. Ces nombreux chemins que pourraient prendre les sources potentielles durant les incidents de pollution dont les défaillances de l'équipement et erreurs humaines de l'opérateur. Sans surprise, un nombre d'incidents ont été rapportés aux É.-U.
Bien que ces dangers sont similaires à ceux connus dans plusieurs procédés industriels, pour l'extraction du gaz de schiste, ils peuvent survenir dans un très court laps de temps durant la construction du site et le forage initial. Cela veut dire qu'investir dans un système de confinement physique, comme on pourrait s'en attendre dans plusieurs cas avec de tels dangers, serait probablement moins envisageable.
5.3.3 La consommation d'eau
L'extraction du gaz de schiste exige de grandes quantités d'eau. Pour mener toutes les opérations de fracturation hydraulique sur un site de forage de 6 puits, entre 54 et 174 millions de litres d'eau, l'équivalent de 22 à 69 piscines olympiques. Si la Grande-Bretagne prévoit produire 9bcm de gaz de schiste par année pendant 20 ans, cela demanderait entre 1, 300 et 5,600 millions de litres d'eau par année. Cela se compare avec des niveaux actuels de prélèvements par l'industrie ( excepté pour produire de l'électricité) à 905,000 millions de litres d'eau. L'exploitation du gaz de schiste à ce niveau augmenterait donc les prélèvements de 0,6%. Bien que cela puisse paraître un faible niveau supplémentaire de prélèvements, on doit se rappeler que:
- Cela implique une demande annuelle en eau sur tout le pays. C'est clair que les demandes réelles en eau se concentreront dans les régions où le gaz de schiste sera exploité et cela pourrait ajouter un fardeau lourd supplémentaire dans ces régions;
- La ressource en eau en G.-B. est déjà stressée, rendant les prélèvements supplémentaires difficiles;
- Les impacts sur les changements climatiques pourraient ajouter encore plus de pression sur les ressources en eau dans le pays.
Vu que l'eau est surtout utilisée pour une courte période de temps durant la fracturation initiale, le moyen le plus évident de s'alimenter en eau sur le site en G.-B. serait probablement en camion ou par prélèvements directs.
- De grandes quantités d'eau sont nécessaires pour extraire le gaz de schiste et cela pourrait mettre des pressions importantes sur les sources d'eau dans les régions où il se fait du forage.
- Les impacts sur les changements climatiques pourraient empirer davantage les problèmes associés à ceux-ci.
- Des normes très élevées de gestion de risques devront être maintenues en tout temps si l'on veut éviter la pollution de surface.
5.3.4 Les autres enjeux
En considérant l'exploitation possible du gaz de schiste en Grande-Bretagne, il est important de reconnaître les différences avec ce qui se passe aux États-Unis, ce qui nous emmène à nous pencher sur d'autres questions qui devraient nous interpeller.
La pollution par le bruit
Vu la grande densité de population et qu'inévitablement la plupart des sites d'exploitation de gaz de schiste seront situés relativement près des centres habités, la pollution par le bruit pourrait être un problème important. Les activités comme le forage impliquent que chaque site de forage fera du bruit nuit et jour pendant une période qui peut varier de 500 jours à 1,500 jours.
La circulation routière
Tout comme le bruit, l'augmentation de circulation routière, souvent lourde, vient avec l'exploitation du gaz de schiste. On prévoit que la construction de chaque tête de puits nécessiterait entre 4,300 et 6,500 voyages de camion. Cela aurait nettement un impact local sur les routes et l'intensité de la circulation routière où se trouvent les têtes de puits. Les dommages infligés aux routes qui ne sont pas conçues pour une telle intensité de circulation routière provoquée par le forage ont été problématiques aux États-Unis.
Les impacts sur le paysage
La construction des sites de forage est une activité industrielle et demande des routes d'accès, des citernes de stockage, des bassins de stockage, de l'équipement de forage, des camions, etc. Les sites de puits occupent de 1,5 à 2 hectares et seront distancées à chaque 1,25 km carré environ, à chaque 3 km au maximum. Pour produire 9bcm de gaz annuellement en G.-B. sur une période de 20 ans, cela prendrait de 430 à 500 sites de forage et couvriraient une surface terrestre de 140 à 400 km carrés. Pour se donner une idée, 400 km carré est environ la surface de l'Isle of Wight. Cette intensité d'activités soulèvera probablement beaucoup d'opposition au niveau local et pourrait bien être perçu comme inacceptable par l'ensemble de la population.
5.4 Pour conclure
Il est important d'insister que l'une des informations principales de cet ouvrage est qu'il y a très peu d'information de base pour fin d'analyse afin d'évaluer comment le gaz de schiste pourrait impacter les émissions de GES et les impacts de l'exploitation pourraient avoir sur l'environnement et la santé. Bien que tous les efforts ont été fait pour s'assurer de l'exactitude de l'information dans ce rapport, il ne peut qu'être aussi exact que l'information sur lequel il est basé. En soi, le manque d'information peut être en soi une connaissance valable à connaître, autant que les autres données sur les preuves de contamination des sols et des eaux de surface venant des États-unis, ainsi que de la nécessité d'appliquer le principe de précaution aux É.-U. Il est clair que l'exploitation du gaz de schiste en G.-B. doit sûrement être retardée tant que la sûreté n'est pas plus certaine et que la sécurité d'est pas assurée.
- Pour la Grande-Bretagne, la densité de population humaine et la haute probabilité que les puits seront près des centres habités pourraient produire des problèmes de pollution par le bruit, la circulation nuisible et des impacts sur le paysage pour les résidents.
L'étude de l'EPA des É.-U. sur les risques aux eaux souterraines complèterons nos connaissances sur le sujet, espérons-le. Avec toute cette incertitude autour des impacts environnementaux liés à l'exploitation des gaz de schiste, il semblerait sensé d'attendre pour les résultats de l'enquête de l'EPA des É.-U. qui nous donnera plus d'information. L'argumentaire que le gaz de schiste devrait être exploité comme source d'énergie de transition vers une économie faible en carbone semble faible. Si l'on se fie à ce qui se passe aux É.-U., il y a très peu de preuves que le gaz de schiste remplace le charbon actuellement, ou que le gaz de schiste remplacera le charbon dans le futur. C'est possible qu'une petite part du charbon sera remplacée par le gaz de schiste dans certains pays, mais dans le monde actuel où la demande en énergie est si forte globalement, et sans de mesures contraignantes sérieuses pour diminuer les émissions de GES, il y a très peu de mesures d'incitation de prix pour faire des substitutions pour des sources d'énergies plus faibles en carbone. Il est très difficile d'entrevoir autre chose que de voir le gaz de schiste consommé en plus des autres réserves d'énergies fossiles, ajoutant ainsi à la charge de carbone. Cela pourrait générer un 11ppmv de CO2 supplémentaire au-dessus des niveaux prévus sans le gaz de schiste, une donnée qui s'élèvera pendant que le 50% supplémentaire de gaz de schiste soit exploité. On doit préciser que le gaz de schiste n'est pas comme le pétrole ou les sables bitumineux. Le procédé d'extraction en soi ne génère pas des émissions importantes à comparé avec l'extraction du gaz conventionnel, mais vu l'urgence et la nécessité que nous avons de réduire nos émissions de carbone, toute source de combustible fossile supplémentaire ne fait que s'additionner au problème. L'idée que nous avons besoin de combustibles fossiles de transition est en soit discutable. Par exemple, dans le scénario du International Energy Agency qui détermine une réduction de 50% en émissions de carbone d'ici 2050, la transition de source d'énergie avec la production d'énergie plus efficace ne compte que pour 5% des réductions nécessaires (IEA, 2010). Si globalement, nous devons atteindre les réductions importantes en émissions de carbone qui sont visées, alors c'est l'efficacité énergétique, la capture du carbone et le stockage, les énergies renouvelables etc. qui réussiront à faire une différence.
Bien qu'on pourrait argumenter que l'exploitation domestique du gaz de schiste sur une base de sécurité énergétique serait valable, en remplaçant une partie du gaz importé par le gaz domestique, cela n'est pas le but de ce rapport. En G.-B., le gaz de schiste pourrait remplacer le charbon et donc réduire les émissions de la G.-B., mais avec un budget carbone au lieu du charbon (sans CCS), il sera délaissé de toute façon: le gaz de schiste n'est pas nécessaire pour que cela se produise. Et même si c'était le cas, vu les réductions massives d'émissions requises et le besoin de source d'électricité sans carbone d'ici 2 décennies, le gaz de schiste risque d'être une distraction majeure pour la transition vers un réseau zéro carbone. Vu la nécessité d'investir massivement dans les infrastructures pour exploiter ces ressources, il y a un danger que la G.-B. s'engage dans des années de consommation de gaz de schiste, pendant que les technologies non éprouvées de capture du carbone et de stockage sont toujours à démontrer seraient la seule option pour de l'électricité faible en carbone (et même cela ne permettrait qu'un taux de capturation de 60% à 80%).
Par conséquence, cet investissement serait mieux placée dans des technologies véritablement zéro carbone qui amélioreraient nos options plus efficaces à long terme pour décarboniser l'électricité.
Au niveau global, vu la croissance de demande d'énergie égale, sinon dépassant le PIB global, et tant qu'il n'y a pas de contraintes carbone, l'exploitation du gaz de schiste mènera probablement vers une consommation accrue d'énergie et des émissions accrues. Le Committee on Climate Change a suggéré que l'électricité devra être décarbonisée d'ici l'an 2035 (CCC, 2010), ce qui résulterait en changements climatiques probablement encore plus dangereux. Pour les pays qui ont une limite carbone de fixée, comme la G.-B., il pourrait y avoir des incitations pour remplacer le carbone avec le gaz de schiste, il en résulterait probablement une baisse de prix des combustibles fossiles mondialement et donc une demande à la hausse. Conséquemment, il n'y a pas de garantie que la consommation de gaz de schiste dans un pays où il y a une limite fixée pour le carbone résulterait dans une réduction absolue d'émissions et pourrait même mener vers une augmentation mondiale.
En plus des inquiétudes pour l'eau souterraine et les émissions de GES, il est important de se rappeler que pour ce qui est de l'exploitation possible du gaz de schiste en Grande-Bretagne, la haute densité de population amplifiera plusieurs des problèmes connus aux États-Unis. Si des quantités sérieuses étaient pour être extraites en Grande-Bretagne ( l'exemple de 9bcm a été utilisée dans le rapport mais des scénarios prévoient une production annuelle plus élevée pour certaines périodes), alors cela pourrait avoir un impact considérable sur les ressources déjà limitées d'eau et de terres.
Photo: journeyoftheforsaken.com
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