Qu'est-ce que le gaz de schiste ?
Le gaz de schiste fait partie des gaz dits "non conventionnels" qui connaissent un développement important, notamment aux États-Unis. Découvrons les particularités de cette source d'énergie controversée ainsi que son exploitation dont les conséquences ne cessent d'être critiquées.
Le gaz de schiste, c'est quoi ?
Le gaz de schiste est un gaz naturel retenu à une grande profondeur emprisonné directement dans des schistes. Un schiste est une roche qui présente un aspect feuilleté et qui est composée de plaques plus ou moins fines ou "feuillet rocheux".
Le schiste n’est donc pas retenu sous une couche imperméable, comme c’est le cas pour les gisements "conventionnels" de gaz ou de pétrole, mais emprisonné dans la roche elle-même. Ce détail a son importance car le fait d’être renfermé dans la roche complique fortement son extraction. La composition du gaz de schiste (essentiellement du méthane) est semblable à celle des gaz dits "conventionnels".
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L’extraction du gaz de schiste
Comme le gaz de schiste est enfoui à une profondeur très importante (entre 1 500 et 3 000 mètres) et qu’il est bloqué dans la roche, son extraction est difficile et complexe. Celle-ci se fait par l'association de deux méthodes : le forage dirigé et la fraction hydraulique. Dans un forage dirigé, le puits foré comprend une partie verticale destinée à atteindre la bonne profondeur et une partie horizontale longue de plusieurs kilomètres qui permet de drainer dans sa longueur la couche géologique contenant le gaz.
Dans le cas de l’extraction du gaz de schiste, un puits à forage dirigé ne permet de couvrir qu’une faible quantité de roche, notamment à cause de l’épaisseur de celle-ci. Il faut donc creuser beaucoup plus de puits dans le cas de l'extraction du gaz de schiste que pour des hydrocarbures conventionnels (gaz ou pétrole). Ce forage s’accompagne de la fracturation hydraulique.
En effet, pour extraire le gaz de schiste, il faut opérer une fracturation de la roche en injectant de l’eau sous pression, mélangée à quelques additifs et à du sable (on parle d'hydrofracturation, ou fracturation hydraulique, ou fracking). La fracturation engendre un grand nombre de micro-fractures (de l'ordre du millimètre) dans la roche contenant le gaz. Elles rendent celle-ci poreuse et permet au gaz ou à l'huile de schiste de se déplacer jusqu'au puits afin d'être récupéré en surface. Le sable injecté s'infiltre dans les fissures créées par l’eau pour les empêcher de se refermer. La fracturation est réalisée une fois le forage terminé.
En moyenne, pour une longueur de puits horizontal d'un kilomètre, il faut 30 opérations de fracturation qui consomment chacune environ 300 m³ d'eau, 30 tonnes de sables et 0,5 % d'additifs (chiffres fournis par la société pétrolière Total). Le gaz remonte en surface avec une partie de l’eau qui a été injectée. L’eau est alors récupérée et stockée dans des puits ouverts pour servir dans les usines de traitement du gaz. Le gaz de schiste est lui traité dans l’usine de traitement afin d’être prêt pour son acheminement et utilisation. Il est emmené vers un pipeline qui permet de le transporter avant d’être distribué chez les consommateurs.
La rentabilité de l’exploitation du gaz de schiste
Le gaz de schiste est présent en importante quantité dans certains pays (États-Unis, pays de l’UE comme la France, le Royaume-Uni, la Suède), ce qui représente l’opportunité pour les États de réduire leur dépendance énergétique envers les pays détenteurs de gaz naturel conventionnel. Aux États-Unis, l’exploitation du gaz de schiste se développe rapidement afin de ne plus énormément compter sur les grands producteurs comme la Russie.
Cependant, la rentabilité du gaz de schiste n’est pas une évidence. Aujourd’hui, la valorisation du gaz de schiste est principalement justifiée d'un point de vue économique lorsque la zone de consommation est proche. Peu de temps après le premier forage d’exploitation, le débit du gaz extrait ralentit considérablement, affectant ainsi la rentabilité de l’exploitation. Il est alors nécessaire de réitérer le processus en creusant de nouveaux puits. Or, le forage à cette profondeur est extrêmement coûteux et les réserves en gaz espérées peuvent se révéler moins importantes que prévues. Il est difficile d’estimer la quantité de gaz enfermé, ce qui peut mettre en péril la rentabilité de l’exploitation.
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Quels sont les impacts sur l’environnement ?
L’exploitation du gaz de schiste est très controversée et se heurte à de nombreuses réticences et mises en garde face à son impact négatif. L’exploitation de ces gisements est coûteuse et présente des risques pour l’environnement : dans le sous-sol, dans les nappes phréatiques et en surface. L’eau injectée dans le sous-sol pour briser la roche est mélangée à du sable et à des produits chimiques. Pour faciliter la remontée du gaz à la surface, de nombreux puits sont également creusés, ce qui peut dénaturer le paysage et altérer la structure du sous-sol. Cela représente un frein au développement des exploitations de gaz de schiste dans les zones habitées ou protégées.
Il existe toutefois des moyens de limiter l'emprise au sol, notamment en implantant de multiples drains à partir de la même plateforme en surface. Les produits injectés sont accusés de polluer les nappes phréatiques traversées par le forage. L’étanchéité des puits de forage est donc une priorité majeure. Cela passe notamment par la cimentation de l'espace annulaire entre la roche et les tubages qui constituent l’architecture du puits (tube couvrant la paroi du trou de forage).
La fracturation hydraulique utilise de grandes quantités d’eau, bien plus importantes que pour un forage normal. Il faut donc limiter la perte d’eau en traitant la partie qui remonte à la surface. Dans un contexte de sécheresse aux États-Unis, l’utilisation massive de réserves d’eau pour l’extraction du gaz de schiste est très mal perçue et rencontre entre autres l’opposition des agriculteurs.
La fracturation hydraulique augmenterait aussi les risques sismiques en fragilisant le sous-sol profond. On a pu voir une augmentation du nombre de séismes au Royaume-Uni ou en Californie à proximité des zones d’exploitation de gaz de schiste. De plus, le gaz de schiste est un gaz fossile qui est donc polluant. Chaque puits de gaz de schiste perd de 3,6 % à 7,9 % de son méthane dans l'atmosphère (c'est 30 % à 200 % de plus qu'un puits conventionnel). Or, le méthane est très polluant. L’utilisation du gaz de schiste pour la production d’électricité rejette du CO2 en grande quantité et participe donc au réchauffement climatique.
La position de l’Union européenne sur le gaz de schiste
L’Union européenne a du mal à s’entendre sur le sujet du gaz de schiste. Elle est divisée entre les fervents partisans de son exploitation et les pays plus concernés par l’impact environnemental qui essayent de restreindre l’utilisation de la fracture hydraulique. Les eurodéputés ont renoncé à inclure l'exploration et l'exploitation du gaz de schiste parmi les activités conditionnées au niveau européen à des études d'impact environnemental préalables. Les promoteurs de projets gaziers sont en revanche obligés d’évaluer les risques sur la qualité de l'eau, a précisé le service de presse du Parlement européen.
Le Parlement européen a renoncé à inclure le gaz de schiste à la faveur de négociations informelles avec les États, comme le Royaume Uni, le Danemark, la Pologne ou la Roumanie, fervents partisans de l'exploitation de cette ressource. La France et la Bulgarie, au contraire, ont interdit la fracturation hydraulique et l'Allemagne l'a bannie dans les zones riches en eau de son territoire. Si l’Europe n’oblige pas d’études d’impacts environnementaux, les États eux peuvent tout à fait le faire en interne. Maintenant que vous en savez plus sur le gaz de schiste, n'hésitez pas à consulter nos autres guides pratiques pour le comparer avec d'autres gaz (biogaz, propane...) !
