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Gaz de schiste, fracturation hydraulique : pourquoi tant de craintes ?

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L'exploration et l'exploitation éventuelle des gaz de schiste en France grâce à la fracturation hydraulique, actuellement interdites dans le pays, suscitent des interrogations. Des problèmes environnementaux, climatiques et territoriaux sont apparus aux États-Unis. Futura-Sciences a interrogé Marine Jobert, qui a coécrit un livre très critique.

Aux États-Unis, près de 20.000 puits d'exploitation du gaz de schiste devraient voir le jour chaque année jusqu'en 2035 (selon un article paru en juillet 2012 dans Environmental Health). Cependant, jusqu'à 10 puits pourraient être creusés par plateforme afin de réduire l'impact sur le territoire. © Justin Woolford, Flickr, cc ny nc sa 2.0

À l'heure où la France aborde la délicate question de la transition énergétique, un sujet polémique revient de plus en plus sur le devant de la scène : l'exploration et l'exploitation du gaz de schiste. Certains y voient une solution miracle. L'exemple de la croissance économique américaine est alors évoqué avec envie. Près de 600.000 emplois liés pourraient en effet voir le jour dans ce pays d'ici 2020, tandis que le prix du gaz ne cesse de diminuer (il est environ 4 fois moins cher qu'en Europe). Or, la France dispose d'importantes réserves, à peu près 5.000 milliards de m3 selon l'US Energy Information Administration (EIA). Leur exploitation permettrait, toujours selon des estimations, de créer environ 62.000 emplois supplémentaires.

Cependant, de nombreux mouvements citoyens se sont élevés dans notre pays pour décrier cette filière énergétique. Une seule et même raison est invoquée : ses impacts climatiques, territoriaux et environnementaux sont trop importants. Une fois encore, les États-Unis, qui exploitent ces hydrocarbures non-conventionnels depuis une quinzaine d'années, sont cités en exemple.

Pour ce premier article sur la question, Futura-Sciences a interrogé Marine Jobert, coauteur du livre intitulé Le vrai scandale des gaz de schiste (éditions Les Liens qui Libèrent). Selon elle, « les partisans du gaz de schiste ne privilégient que l'effet positif sur la croissance économique et rejettent le reste de l'expérience américaine ». En se  basant sur ses explications, mais aussi sur la publication en septembre dernier d'un rapport commandé par la Commission européenne à l'organisme britannique AEA, nous présentons ici certaines problématiques validées par des observations scientifiques et qui justifient les nombreuses craintes. 

Répartition mondiale des grands bassins de gaz de schiste. La France disposerait de 5.000 milliards de m3 de réserves. © Idé

Des sources d’eau potable contaminées par le gaz de schiste

Le gaz de schiste est emprisonné au sein de roches sédimentaires d'origine argileuse situées à de grandes profondeurs, généralement entre 2.000 et 3.000 m. Son extraction requiert à ce jour la réalisation d'un forage vertical puis horizontal. Un liquide composé d'eau, de sable et d'additifs est ensuite injecté sous pression (jusqu'à 600 bars) afin de fracturer la roche pour en libérer le gaz naturel. Celui-ci peut ensuite se faufiler au travers des microfissures, puis dans le tubage en béton pour remonter jusqu'à la surface.

Des puits passent régulièrement au travers de nappes phréatiques situées à moins de 1.000 m de profondeur qui alimentent des réseaux d'eau potable. Or, le fait est maintenant avéré par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), plusieurs de ces réserves ont été polluées. Cet organisme a notamment analysé de l'eau potable recueillie dans 28 puits du Wyoming. Les résultats posent de réelles questions sanitaires. En effet, 9 sites contenaient du phosphate de tributoxyéthyle, un additif neurotoxique entrant dans la composition du fluide de fracturation, en plus d'autres substances cancérigènes ou de perturbateurs endocriniens (jusqu'à 33 % des composés).

Dix autres puits contenaient quant à eux un mélange de gaz (dont le méthane) dont la signature chimique était similaire à celle du gaz produit dans les environs. Certaines pollutions ont directement été causées par la fracturation hydraulique, mais elles ne seraient cependant pas majoritaires. « Des défectuosités dans les tubages peuvent exister dans certaines parties d'un forage. Il peut donc y avoir des fuites, notamment à la hauteur des nappes phréatiques », précise Marine Jobert. Selon une étude parue en 2011 dans la revue Pnas, des fuites de ce genre auraient engendré des excès de méthane dans des nappes phréatiques des États de New York et de Pennsylvanie.

Principe et fonctionnement de la fracturation hydraulique. Le fluide de fracturation peut contenir des substances cancérigènes et des perturbateurs endocriniens. © Ide.fr

La question des eaux usées à traiter

La fracturation pose néanmoins question dans d'autres circonstances. Cette opération requiert en effet l'utilisation de 10.000 à 20.000 m3 d'eau. Or, entre 20 et 80 % du fluide injecté remontent en surface lors de la mise en exploitation du puits (chiffres du groupe Total). « Quand l'eau remonte, elle est chargée des éléments chimiques présents sous terre : métaux lourds, particules radioactives [NDLR : comme le radium 226 et le radium 228, d'après un rapport du NCRP], etc. », explique Marine Jobert.

Que devient cette eau ? Elle est soit retraitée dans des stations d'épuration, qui ne sont pas conçues pour filtrer les centaines de composants utilisés par l'industrie (qui n'indique d'ailleurs pas leur composition, pour des raisons commerciales), ou rejetée dans les cours d'eau, voire répandues sur le sol. Le New York Times a eu accès à des documents démontrant que les stations d'épuration de l'État de New York ne peuvent pas réduire le niveau de radioactivité jusqu'aux normes sanitaires autorisées. Un fait préoccupant car le radium 226 a une demi-vie de 1.622 ans et est assimilé par l'organisme comme le calcium. Son accumulation pourrait à terme se révéler cancérigène. Le traitement des fluides d'extraction et des composés remontés à la suite du forage pose donc question. 

De réelles questions climatiques liées au gaz de schiste

Notre sous-sol, mais aussi les eaux de surface ou souterraines, ne seraient pas les seules victimes de l'exploitation du gaz de schiste. L'information fut dévoilée en avril 2011 par Robert Howarth de l'université de Cornell (États-Unis). Entre 3,6 et 7,9 % du gaz produit outre-Atlantique s'échapperait dans l'atmosphère, soit à la sortie des puits, soit durant les étapes de transport ou de transformation. Malgré quelques controverses, ces résultats ont été confirmés par divers scientifiques dont Gabrielle Pétron du NOAA's Earth System Research Laboratory (ESRL).

Selon Marc Durant, un géologue et ancien professeur à l'université du Québec à Montréal, les industriels ne récolteraient que 20 % du gaz disponible dans un puits. Son coût d’extraction deviendrait en effet trop important au-delà, notamment car la vitesse de remontée du gaz naturel diminue avec le temps. © Jeremy Buckingham MLC, Flickr, cc by 2.0

La majorité du gaz se compose de méthane« Or, il s'agit d'un gaz réchauffant très puissant, rappelle Marine Jobert, ce qui pose la question fondamentale de l'impact des gaz de schiste sur le climat. » Selon Robert Howart, l'utilisation de gaz naturel non-conventionnel dans les centrales électriques américaines se révélerait à court terme plus néfaste pour le climat que celle du charbon car « le bilan carbone de l'exploitation du gaz de schiste est très lourd ». En effet, la fabrication puis le transport des additifs, tout comme le transport de l'eau, se révèlent particulièrement gourmands en énergie fossile. Le bilan s'alourdit encore lorsque les fluides usagés et le gaz produit doivent être acheminés en l'absence de pipelines (comme c'est le cas en France).

Reste la question des puits à la fin de leur exploitation. Elle n'est pas anodine pour deux raisons. Premièrement, ils ont une durée optimum d'exploitation moyenne comprise entre 3 et 5 ans ; leur rentabilité est bien moindre au-delà. Deuxièmement, il y en aurait des centaines de milliers en fonctionnement rien qu'aux États-Unis. Or, selon Marine Jobert, « des études menées par l'EPA et confirmées par des industriels montrent que, tous puits confondus, 20 % des puits dans le monde présenteraient des fuites ». La situation serait particulièrement problématique pour les puits dits orphelins, c'est-à-dire quand ils ne sont plus sous la responsabilité d'une entreprise.

Fragmentation des territoires et bétonisation

L'utilisation massive de véhicules a déjà été évoquée à deux reprises, elle va nous permettre de rebondir sur une dernière problématique : l'exploitation des gaz de schiste modifie considérablement les territoires. Il faut en effet construire des routes adaptées à la circulation de ces engins. Par ailleurs, les installations de forage et d'exploitation doivent être disposées sur des dalles de béton ou de goudron, ce qui imperméabilise encore plus les sols. Selon le rapport de l'AEA, chaque plateforme occuperait une surface au sol d'environ 3,6 hectares, soit environ 5 terrains de football. À cela doivent être ajoutées les aires converties en routes ou endommagées par la construction d'éventuels gazoducs.

Cette vue aérienne a été prise à proximité de la ville de Rifle dans le Colorado. Les surfaces claires correspondent à des zones de forage. Elles sont espacées d'environ 600 m. L'exploitation d'un gisement de gaz de schiste peut donc affecter les territoires. © Google Earth

Cet aspect du problème prend de l'ampleur lorsque l'on sait que les gisements de gaz de schiste sont de petite taille. De nombreux forages sont donc requis pour profiter au mieux des sous-sols. Il faudrait 50 puits pour produire autant de gaz naturel qu'un seul forage réalisé en mer du Nord. Par conséquent, l'exploitation du gaz de schiste pourrait à terme provoquer une fragmentation ainsi qu'une bétonisation des territoires. 

Ces faits avérés ne méritent-ils pas l'engagement d'un réel débat qui dépasserait la simple question du profit économique généré par l'exploitation des gaz de schiste ? La fracturation hydraulique est à ce jour interdite en France, mais pas la recherche de nouvelles techniques d'extraction plus « écologiques » (utilisation de propane, d'ondes sonores ou d'arcs électriques), ce qui ne résout pas le problème des fuites ni le problème de la fracturation en soi. « On essaie aujourd'hui de réduire le sujet des gaz de schiste à une question technologique, à savoir trouver une alternative à la fracturation hydraulique, alors que les vraies interrogations (pollution de l'eau, artificialisation des sols et surtout réchauffement climatique) sont totalement ignorées », déplore Marine Jobert.