Gaz de schiste : Avantages, inconvénients : Dossier Complet

Exploité massivement et considéré comme une manne énergétique aux Etats-Unis, le gaz de schiste, un gaz naturel emprisonné en grande quantité dans des roches sédimentaires argileux, ne fait pas l’unanimité. Malgré les opportunités économiques qu’il offre, les impacts environnementaux de son extraction inquiètent les écologistes. Cette source d’énergie est cependant loin d’être à l’abandon, même en Europe, et des techniques d’extraction considérées moins polluantes et moins dangereuses pour l’environnement sont développées. En attendant, toutes les activités d’exploration et de production font l’objet d’un moratoire en France depuis 2013.

Qu’est-ce que le gaz de schiste ?

Le gaz de schiste est un gaz naturel emprisonné dans des roches mères argileuses imperméables situées entre 1 500 et 3 000 mètres de profondeur. Essentiellement composé de méthane, ce type de gaz est dit « non conventionnel » en comparaison au gaz conventionnel qui s’échappe naturellement de son réservoir classique, une roche poreuse. Le schiste, au contraire, est une roche très peu poreuse à aspect feuilleté et composée de plaques fines. Il peut être argileux ou métamorphique, mais seules les roches argileuses (shale en Anglais, d’où l’appellation Shale Gas dans les pays anglophones) fournissent assez d’hydrocarbures pour produire le gaz. Pour extraire le gaz de schiste, des techniques de fracturation et de forage horizontal sont nécessaires. Le gaz de schiste est largement exploité et utilisé comme alternative au gaz et au pétrole depuis le début des années 2 000 aux États-Unis.

L’origine géologique du gaz du schiste est similaire à celle des autres sources d’énergie fossile que sont le pétrole, le gaz naturel et le charbon. Il y a des millions d’années, des matières organiques (animaux et végétaux en décomposition…) se sont transformées sous l’effet de la température et de la pression, après mélange avec des sédiments. Ces derniers se sont solidifiés et sont devenus les roches mères tandis que les matières organiques se sont métamorphosées en hydrocarbures. Certains scientifiques préfèrent ainsi la dénomination « gaz de marnes » ou « gaz de pélites » en référence à la roche mère argileuse qui emprisonne le gaz de schiste et pour exclure explicitement le schiste métamorphique qui ne produit aucun hydrocarbure. Mais c’est bien le terme gaz de schiste qui est le plus couramment utilisé de nos jours.

Comment extraire le gaz de schiste ?

La fracturation hydraulique constitue la méthode d’extraction de gaz de schiste la plus utilisée actuellement. La première étape de ce procédé consiste à réaliser un forage vertical jusqu’à une profondeur de 1 500 mètres, puis à continuer horizontalement sur plusieurs kilomètres le long de la paroi de la plaque de schiste argileux. Avant la fracturation proprement dite à travers l’injection à très haute pression d’un mélange d’eau et d’additifs, il est nécessaire de créer de petites cavités (1 centimètre de diamètre) à travers une série d’explosions contrôlées. Sous l’effet de la pression du liquide injecté, ces cavités vont s’étendre en microfissures à travers lesquelles le gaz de schiste va pouvoir s’exfiltrer jusqu’à la surface.

Dans la pratique, il faut répéter les injections à haute pression une trentaine de fois avant que la roche ne soit assez perméable pour laisser filer les hydrocarbures. Les additifs auxquels les entreprises ont le plus souvent recours reposent sur l’association du sable, de produits détergents, antibactériens et lubrifiants. Selon les estimations, il y aurait plus de 1 million d’opérations de fracturation hydraulique par an dans le monde puisque cette technique est également utilisée pour l’extraction d’eau potable et la géothermie.

Inconvénients de l’exploitation du gaz de schiste

Présenté par ses partisans comme une source d’énergie abondante, bon marché et moins polluante que les autres hydrocarbures (charbon et pétrole), le gaz de schiste soulève cependant quelques interrogations quant à ses impacts environnementaux réels. Pour les détracteurs, ces impacts sont jugés trop importants pour justifier une exploitation à grande échelle. Les entreprises productrices estiment quant à elles que les risques de pollution sont tout à fait maîtrisables si les mesures adéquates sont prises.

La première conséquence néfaste de l’exploitation du gaz de schiste réside dans l’existence d’une fuite de méthane, un gaz à effet de serre jusqu’à 20 fois plus nocif sur le climat que le CO2. Les premières estimations de l’agence américaine pour l’environnement (EPA) faisaient état d’un taux de 2,4 %, une quantité considérée comme acceptable. D’autres chercheurs ont toutefois rapporté des fuites beaucoup plus importantes (9 % selon une équipe de l’Université du Colorado) à cause de l’étanchéité imparfaite des gazoducs et d’une remontée non contrôlable de gaz lors du pompage du liquide injecté lors de la fracturation.

Le recours à des additifs chimiques pour la préparation du liquide de la fracturation hydraulique présente également une menace à l’environnement en cas de fuite. Cette dernière peut intervenir lors des opérations d’injection elle-même, mais surtout lors des phases de manipulation en surface. Les produits chimiques pourraient être déversés accidentellement, voire volontairement, sur le sol.
La pollution du sol et de la nappe phréatique est également un risque majeur inhérent à toutes les opérations d’extraction d’hydrocarbures auquel n’échappe pas le gaz de schiste. La pollution interviendra en cas de fuite des liquides lors du processus d’injection lui-même. Ce risque est moindre puisque les entreprises extractrices utilisent désormais des tubes en acier renforcé, mais le risque zéro n’existe pas.

Troisièmement, la question d’une exploitation irrationnelle et du recyclage des ressources en eau se pose également étant donné qu’un seul puits de gaz de schiste consomme plus de 10 000 m3 durant une seule opération de fracturation. Les risques de conflits d’usage sont donc réels surtout si les installations sont implantées dans les régions arides.

Enfin, l’exploitation peut considérablement altérer la beauté des paysages, causer des déforestations et perturber les écosystèmes. Cet impact est extrêmement important pour les mines de charbon par exemple. Quant au gaz de schiste, certaines améliorations récentes sont à souligner : exploiter le gaz demandait d’occuper (et de détruire) 20% de la surface totale (au sol) depuis laquelle le gaz serait extrait (au sous-sol). Aujourd’hui, grâce aux forages verticaux puis horizontaux en profondeur, il ne faut plus occuper que 1% de la surface d’extraction.

Avantages de l’exploitation du gaz de schiste

Malgré ces conséquences écologiques non négligeables, le gaz de schiste continue à intéresser de nombreux gouvernements et entreprises extractrices. Pour cause, son exploitation a eu un impact économique inespéré, notamment aux États unis qui sont les premiers producteurs mondiaux. Diminution de la dépendance énergétique, baisse des prix de l’énergie, création d’emploi, regain de compétitivité des entreprises sont autant de bénéfices que le pays de l’oncle Sam a tirés de ce gaz naturel non conventionnel.

Le prix du gaz y est ainsi devenu jusqu’à 4 fois moins cher qu’en Europe à cause de l’augmentation de l’offre suite à l’exploitation du gaz de schiste qui représente aujourd’hui 23 % de la production gazière totale américaine. Le gaz de schiste a stimulé l’ensemble de l’industrie qui dispose désormais d’une source d’énergie bon marché. Les entreprises extractrices réalisent, quant à elles, des milliards d’euros de chiffres d’affaires annuels.

La population profite de la manne puisque selon les estimations, le gaz de schiste devrait générer 900 000 emplois directs et indirects d’ici 2015, rien qu’aux États-Unis. En outre, les propriétaires terriens qui acceptent d’accueillir les puits de forage y ont droit à une redevance à hauteur de 12,5 % du chiffre d’affaires puisque, contrairement aux législations européennes, la loi américaine leur reconnait la propriété du sous-sol. Les municipalités ne sont pas en reste puisque diverses taxes sont appliquées.

Un autre intérêt du gaz de schiste réside dans l’importance de la réserve mondiale estimée à 207 000 milliards de m3, soit plus de 30 % de la réserve totale de gaz, en plus des 345 milliards de barils d’huile de schiste, soit 10 % des réserves totales de pétrole. Les plus optimistes parlent d’au moins 100 ans d’énergies disponibles. Cependant, la viabilité à long terme de l’extraction du gaz de schiste risque d’être réduite par une éventuelle chute du prix du gaz. Un épuisement prématuré des réserves à cause d’une exploitation trop rapide justifiée par la course à la rentabilité est également à craindre.

Enfin, selon une étude du gouvernement américain, l’impact sur la beauté des paysages d’un puits de gaz de schiste est aujourd’hui moins important qu’un champs d’éoliennes. Pendant 2 à 4 mois, des foreuses géantes effectuent les opérations de fracture hydraulique. Cependant, une fois l’opération terminée, il ne reste plus qu’un petit bâtiment au-dessus du puits, pour toute la durée de son exploitation. Il est moins haut et utilise moins de béton que l’implantation d’éoliennes.

Quelles perspectives d’avenir ?

L’avenir de l’exploitation du gaz de schiste repose sur la capacité des dirigeants à concilier les avantages économiques et impacts environnementaux. Certains pays comme les États-Unis n’ont pas hésité et ne feront certainement plus marche arrière. D’autres, dont la France et la plupart des pays européens, commencent à se pencher sérieusement sur la question après avoir opté pour l’interdiction des extractions pendant des années. En janvier 2014, la commission européenne a adopté une recommandation ouvrant la voie à l’exploration et à l’extraction du gaz de schiste sur le territoire de l’Union à condition de veiller à éviter toutes fuites de gaz ou de polluants. L’Union Européenne a même décidé de mettre en place, depuis juin 2014 et dans le cadre du programme Horizon 2020, une subvention, atteignant 113 millions d’euros, à laquelle sont éligibles les entreprises extractrices. À ce stade, de nombreux pays comme le Royaume-Uni, les Pays-Bas, le Danemark, la Pologne ou la Roumanie mènent des projets d’exploration en vue d’une future production. L’Allemagne n’exclut pas l’extraction du gaz de schiste, mais interdit la fracturation hydraulique. La France a suspendu la recherche et la production depuis 2013.

Alternatives à la fracturation hydraulique

Dans le cadre de cette recherche de solutions acceptables pour toutes les parties prenantes, d’autres méthodes d’extraction sont expérimentées ces dernières années pour accélérer l’abandon de la fracturation hydraulique, méthode considérée comme très dangereuse pour l’environnement.

Parmi celles-ci figure l’extraction exothermique ou fracturation sèche. Apparue en Chine, elle ne nécessite ni eau, ni additifs chimiques, ni charges explosives. L’extraction exothermique repose, au contraire, sur la perforation pneumatique de la roche sédimentaire avec du gaz chaud comme l’hélium liquide. Celui-ci peut augmenter 700 fois de volume sous l’effet de la chaleur.

La France, quant à elle, semble avoir choisi le recours au fluoropropane, une déclinaison non inflammable du propane. Ce gaz est récupérable intégralement après l’extraction et nécessite plus l’ajout de produits chimiques. Par contre, il a l’inconvénient de coûter cher.

La Fracturation électrique est également une alternative. Elle consiste à propager une onde acoustique causée par une décharge électrique dans la roche mère pour provoquer les microfissures. Des explosions ciblées pourraient aussi remplacer la décharge électrique.

Le gaz de schiste en France

En dépit du moratoire sur l’exploitation du gaz de schiste en vigueur depuis 2013, la France n’a pas abandonné cette source d’énergie. Le gouvernement semble toutefois exclure une autorisation de la fracturation hydraulique, interdite depuis la loi Jacob du 13 juillet 2011. L’avenir du gaz de schiste sur l’hexagone dépend ainsi de l’avancée du développement des autres méthodes d’extraction. Le fluoropropane est en bonne voie et reçoit le soutien du ministre de l’Économie, du redressement production et du numérique, Arnaud Montebourg, ainsi que des lobbys pétroliers.

Le pays dispose d’un potentiel intéressant puisque la réserve nationale est estimée à 3 900 milliards de m3 par l’agence américaine d’information énergétique, de quoi permettre aux Français de disposer d’une réserve d’énergie de 80 ans. Cette estimation est toutefois à relativiser puisqu’elle est basée sur des données tirées d’une compilation d’études réalisées dans le passé pour l’exploration d’autres hydrocarbures. Une estimation plus précise n’est pas possible actuellement à cause de la loi Jacob puisqu’elle nécessite des activités de forages.