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Qu’est-ce que la fracturation hydraulique ?
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Depuis le début de la guerre en Ukraine et les restrictions imposées au gaz russe, le gaz de schiste opère un retour en force afin de répondre à la demande énergétique en Europe tout particulièrement. L’exploitation de cette ressource, cependant, n’a rien d’une mince affaire et s’opère par le biais de ce qu’on nomme la “fracturation hydraulique”. Une pratique interdite en France et dans bien d’autres pays, mais que les États-Unis plébiscitent pour leur part.
Pourquoi donc ? Qu’est-ce que la fracturation hydraulique ?
Réponses dans cet article.
Qu’est-ce que la fracturation hydraulique ?
La fracturation hydraulique (ou “hydraulic fracturing” voire “fracking” en anglais) est une technique de fracturation des formations géologiques à faible perméabilité, dont le but est de parvenir à extraire des hydrocarbures non conventionnels à l’image du gaz de schiste et des gaz de réservoir compact.
La fracturation hydraulique est réalisée via l’injection d’un fluide à haute pression. Il est à noter qu’il existe d’autres types de fracturation de ce genre. Dans les années 1800 aux États-Unis, de la nitroglycérine liquide était injectée en sous-sol où elle explosait afin de casser les roches emprisonnant le pétrole - là aussi caractérisées par leur faible perméabilité.
Les premières fracturations hydrauliques ont été expérimentées en 1947 dans le Kansas, et c’est au Texas, en 1949, qu’elles ont commencé à être véritablement utilisées sur le plan opérationnel par la compagnie pétrolière Halliburton. Pour autant, cette technique est longtemps restée peu rentable. Petit à petit, des progrès ont été réalisés et ont permis d’améliorer la productivité tout en réduisant le coût d’exploitation.
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Comment ça marche ?
Le procédé
Pour commencer, des trous de faible diamètre (moins de 12 mm) sont réalisés le long du tubage horizontal en faisant détoner une petite charge d’explosifs, ceci afin de permettre ensuite le contact entre le fluide de fracturation et la roche.
On injecte donc un fluide composé d'eau, de sable et d’additifs chimiques sous haute pression au sein de ces fameuses roches peu poreuses et peu perméables. Procédé aboutissant à leur fracturation ainsi qu’à la remontée d’un mélange de gaz ou d’huile et d’une partie de l’eau et des additifs injectés.
Il arrive que ce processus soit répété plusieurs fois sur un même puits lorsque la production de ce dernier diminue, afin de réactiver un réseau de fissures - c’est ce qu’on appelle le “multifracking”.
Le liquide de fracturation
Si la composition du fluide de fracturation hydraulique peut varier en fonction des industriels, cette dernière se répartit généralement comme suit :
- 95 % d’eau ;
- 4,5 % de sable ;
- 0,5 % d’additifs chimiques.
L’eau est le vecteur de pression qui permet de briser la roche, mais aussi de transporter le sable, qui joue le rôle d’agent de soutènement : il infiltre les fissures et empêche la roche de se refermer.
Les produits chimiques, quant à eux, varient en fonction des caractéristiques du milieu à fracturer (profondeur, température, perméabilité, etc.).
On retrouve généralement 4 grandes familles de produits :
- les biocides ou les désinfectants ;
- les réducteurs de friction ;
- les gélifiants ou les épaississants ;
- les produits permettant de casser “l’effet gélifiant” des produits précédents une fois le pompage achevé, pour que le retrait du fluide vers la surface n’entraîne pas le sable supposé demeurer dans les fissures de la roche.
Quels sont les problèmes posés par la fracturation hydraulique ?
La pollution et la surconsommation de la ressource en eau
“ Les conséquences environnementales sont multiples : fragilisation de la roche, prélèvements considérables dans la ressource en eau, pollution des eaux et des sols par les additifs utilisés, consommation de sable, et rejets des nombreux camions utilisés pour transporter la ressource. (Géoconfluences, juin 2022) ”
L’une des principales inquiétudes entourant le recours à la fracturation hydraulique concerne la pollution des nappes phréatiques. Longtemps sujette à débat, cette problématique semble pourtant bien réelle. C’est en tout cas la conclusion à laquelle était arrivée une étude conduite aux États-Unis.
“ En 2012, les chercheurs de l’Earth and Environmental Institute de l’Université d’Etat de Pennsylvanie ont reçu des échantillons d’eau du robinet provenant de trois maisons voisines du champ de gaz de schiste "Marcellus" en Pennsylvanie, réputé pour être le plus important au monde. Les occupants étaient préoccupés par le fait que leur eau faisait de la mousse en sortant du robinet. (...) Les propriétaires ont depuis vendu leurs maisons aux exploitants du gisement. Mais les échantillons, eux, sont restés au laboratoire où les chercheurs leur ont fait passer un examen approfondi combinant chromatographie gazeuse et spectrométrie de masse. Leurs résultats viennent d’être publiés dans les PNAS. Ils constituent la première preuve officielle que la contamination des nappes phréatiques par la fracturation hydraulique est bien possible malgré la distance séparant les nappes phréatiques des couches de schistes plus profondes. (Loïc Chauveau, Sciences et Avenir, 7 mai 2015) ”
Ainsi donc, la fracturation hydraulique pourrait rendre l’eau impropre à la consommation. Une assertion relativisée par les acteurs de ce marché, qui déclarent pour leur part “que les cas de contamination sont rares et qu’ils sont attribuables à des anomalies; par exemple, un puits qui n’avait pas été bien creusé, ou des gaines de tuyaux défaillantes (les gaines visent normalement à prévenir les fuites de gaz)”.
Mais ce n’est pas le seul problème, car le procédé inhérent à la fracturation hydraulique est aussi excessivement gourmand en eau.
“ La fracturation hydraulique consomme beaucoup d’eau douce. La fracturation hydraulique d’un puits peut nécessiter de 5,7 à 56,8 millions de litres d’eau douce. (Parlons Sciences) ”
Le jeu en vaut-il donc la chandelle ? C’est une véritable question, quand on sait que le réchauffement climatique pourrait rapidement venir menacer - si ce n’est pas déjà fait - la disponibilité de l’eau dans certaines régions du monde. En Espagne, par exemple, la région de Barcelone souffre d’ores et déjà d’une sécheresse historique aux conséquences désastreuses. Compte tenu de cette réalité, la fracturation hydraulique pourrait s’avérer être une équation bien peu rentable, à tout le moins, sur le volet environnemental et plus particulièrement dans le cadre du développement de futures politiques d’adaptation au changement climatique. À l’avenir, il pourrait en effet apparaître que la protection de toutes les ressources disponibles en eau constitue une priorité absolue, dans la mesure où elle incarne un enjeu vital pour l’ensemble de notre société.
Le risque sismique
Sur un tout autre sujet, la fracturation hydraulique fait l’objet d’un âpre débat quant à sa propension à accroître le risque sismique dans les régions où elle est pratiquée.
“ Le tremblement de terre qui s’est fait sentir dans le centre de l’Alberta au printemps dernier a été causé par la fracturation hydraulique, selon une enquête des autorités de réglementation. Dans leur rapport, les chercheurs de l’Alberta Geological Society et de l’Agence de réglementation de l’énergie (AER) concluent que les deux tremblements de terre survenus près de Red Deer à environ un an d’intervalle ont été causés par la fracturation hydraulique dans le secteur. (...) Durant les dernières décennies, cette pratique a été liée à la plupart des importants tremblements de terre en Alberta et en Colombie-Britannique. (Radio-Canada, 23 janvier 2020) ”
Outre la magnitude, l’accroissement de la fréquence de ces séismes inquiète. Ainsi que le soulignait le site Pour la science en 2018, des régions à l’image de l’Oklahoma ont vu les séismes de magnitude supérieure à 5 se multiplier. Une menace dont l’existence avait également été soulignée par un article du journal Le Monde paru en 2016, qui relatait alors les conclusions d’un rapport rendu public par l’Institut américain de géophysique. Au total, 7 millions d’Américains se trouveraient menacés par des séismes liés à la fracturation hydraulique. Même son de cloche du côté du Royaume-Uni, qui a décidé de suspendre cette pratique en raison du risque de secousses sismiques en 2019. Brièvement réintroduite par Liz Truss au moment de son passage au 10 Downing Street, la pratique a ensuite de nouveau été interdite par son successeur Rishi Sunak.
“ Le Royaume-Uni avait soutenu, en 2016, le gaz de schiste dans l'espoir de réduire sa dépendance envers le gaz, importé essentiellement de Norvège et du Qatar. (Le Parisien, 2 novembre 2019) ”
En France, la fracturation hydraulique est interdite depuis 2011. L’importation du gaz de schiste, toutefois, demeure autorisée.
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Pourquoi les États-Unis plébiscitent-ils la fracturation hydraulique ?
Aux États-Unis, le sujet de la fracturation hydraulique fait débat comme ailleurs dans le monde. À ceci près que le pays semble très loin d’emboîter le pas de la France et du Royaume-Uni, et ce, en dépit des risques.
Mais pourquoi donc ? La question mérite d’être posée à l’aune de l’élection présidentielle américaine qui se déroule actuellement. Donald Trump comme Kamala Harris se disent ainsi favorables à cette pratique. Un constat d’autant plus surprenant que la candidate démocrate se positionne en soutien aux politiques environnementales et à la lutte contre le changement climatique de façon générale. Dans ce contexte, on aurait pu s’attendre à ce que la fracturation hydraulique n’emporte pas son adhésion. D’autant plus que Kamala Harris souhaitait effectivement que cette pratique soit suspendue en 2020 - une position qu’elle a changée depuis.
La position des États-Unis vis-à-vis de la fracturation hydraulique s’explique principalement de deux manières.
Tout d’abord, elle constitue un véritable enjeu électoral, a fortiori dans le cadre d’un scrutin extrêmement serré - Kamala Harris et Donald Trump se trouvent au coude-à-coude dans de nombreux sondages. Or, il est essentiel pour Kamala Harris de parvenir à séduire les électeurs originaires de ces régions plus rurales, qui se sentent parfois moins considérés que les Américains des grandes villes - auxquels Kamala Harris est spontanément plus associée de par son parcours.
“ Cette technique (...) a relancé la croissance industrielle et économique de la Pennsylvanie depuis les années 2000. Dans ce « swing-state » éminemment important dans l’optique de remporter l’élection présidentielle, l’industrie du « fracking » est même l’un des principaux pourvoyeurs d’emplois. (Pauline Brault pour le Huffington Post, 11 septembre 2024) ”
Autre sujet d’importance : la question de la politique énergétique des États-Unis.
“ Alors que, progressivement, les gisements conventionnels d’hydrocarbures terrestres s’épuisent aux États-Unis, deux innovations technologiques majeures bouleversent les rapports à la ressource en permettant la mise en valeur de gisements géologiques jusqu’ici inexploités, longtemps dits « non-conventionnels » : les forages dirigés ou horizontaux et la fracturation hydraulique. (Géoconfluences, 2022) ”
Si le pays de l’Oncle Sam plébiscite le “fracking”, c’est donc aussi parce que celui-ci lui a permis de gagner son indépendance énergétique.
“ Le développement de cette production a permis aux États-Unis de retrouver son indépendance énergétique et même de devenir le premier producteur de gaz au monde. (Radio France, 11 mai 2021) ”
D’après le site Connaissance des Énergies, “entre 2009 et 2021, sa production de gaz de schiste a augmenté de 71 %, lui permettant de désormais exporter cette énergie.”
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