Le boom du schiste : une révolution énergétique à double tranchant

Les États-Unis ont connu une hausse remarquable de leur production de pétrole et de gaz au début des années 2000, grâce aux progrès réalisés dans l'extraction des hydrocarbures de schiste. Autrefois fortement tributaire des importations, les États-Unis sont désormais le premier producteur mondial de pétrole et de gaz, en grande partie grâce à une innovation technologique appelée fracturation hydraulique. Cependant, cette nouvelle abondance énergétique a un prix. Tendances historiques, techniques de fracturation et impacts environnementaux, notre experte en énergie et scientifique embarquée, Beatrice Cordiano, nous en dit plus sur la révolution du schiste.

Tout le monde sait que les énergies renouvelables, comme le solaire et l'éolien, sont probablement l'avenir de l'énergie. Mais pour l'instant, la technologie fait des vagues (pour le meilleur et pour le pire) dans la façon dont nous pompons l'énergie des formations rocheuses souterraines connues sous le nom de schiste. Ce procédé, appelé "fracturation hydraulique", a fait exploser la production de pétrole et de gaz aux États-Unis, qui sont devenus le premier producteur mondial de ces deux types d'énergie.

Revenons en 1970.

À l'époque, les États-Unis étaient une puissance pétrolière, avec une production record de 9,6 millions de barils de pétrole brut par jour (BPD). Toutefois, les 35 années suivantes ont été marquées par un déclin constant, car de nombreux champs pétrolifères ont commencé à manquer de pétrole au fil du temps. En 2008, la production a chuté à 5 millions de barils par jour et les importations ont grimpé en flèche pour atteindre 9,7 millions de barils par jour. Près de la moitié du pétrole consommé par les États-Unis cette année-là provenait de l'étranger, principalement d'Arabie Saoudite, du Canada, du Mexique et du Venezuela. L'histoire du gaz naturel n'a pas été beaucoup plus brillante, à l'image de celle du pétrole. Après avoir culminé à 614 millions de mètres cubes en 1973, la production a décliné au cours de la décennie suivante et n'a commencé à se redresser timidement qu'en 1986.

Beaucoup pensaient qu'une crise énergétique était imminente, mais la plupart ignoraient qu'une révolution se préparait et qu'une technique explorée par les compagnies pétrolières et gazières allait bientôt bouleverser les marchés de l'énergie.
Le boom du gaz naturel est arrivé en premier en 2005, suivi par le pétrole. Depuis lors, la production a explosé dans les deux cas, marquant l'augmentation la plus rapide de la production de pétrole et de gaz dans l'histoire des États-Unis. En moins de deux décennies, le pétrole et le gaz de schiste sont passés du statut d'éléments négligeables à celui d'acteurs majeurs du secteur de l'énergie, représentant 66 % de la production de pétrole brut et 79 % de la production de gaz naturel sec en 2022. Aujourd'hui, avec une production de pétrole brut de 12,9 millions de barils par jour et une production de gaz naturel sec de 1,07 trillions de mètres cubes - presque deux fois plus qu'il y a dix et quinze ans respectivement - les États-Unis sont le premier producteur mondial de pétrole et de gaz, loin devant l'Arabie Saoudite et la Russie.
La "révolution du schiste" a en effet apporté un changement radical, bouleversant le paysage énergétique mondial : elle a remodelé la géopolitique du pétrole et du gaz, remettant en cause la domination des nations exportatrices traditionnelles et réaffirmant la puissance nord-américaine dans un monde de plus en plus instable.

Imaginons que du pétrole et du gaz soient piégés dans les profondeurs du sous-sol. Le forage revient à utiliser une paille géante pour atteindre ces poches et les aspirer. Dans le passé, les foreurs se contentaient de creuser un trou droit (forage vertical), mais aujourd'hui, avec l'épuisement des réserves traditionnelles de pétrole et de gaz et le manque d'espace pour forer, les progrès technologiques permettent de débloquer de nouvelles ressources non conventionnelles. Le forage horizontal utilise des outils capables de se plier et de tourner sous terre : après avoir atteint une certaine profondeur - normalement de 5000 à 10000 pieds, c'est-à-dire de 1500 à 3000 mètres - la foreuse prend un virage, allant de côté sur des milliers de pieds. Cela permet d'atteindre des gisements de pétrole et de gaz très éloignés du site de forage, à partir d'un seul endroit en surface.
La fracturation hydraulique (fracking) est une autre histoire. C'est comme un coffre au trésor difficile à ouvrir. Le forage permet d'y parvenir, mais la fracturation permet d'accéder à ce qu'il contient.

Pour extraire le pétrole et le gaz, il ne suffit pas toujours de forer jusqu'à un bon réservoir. Une bonne porosité et une bonne perméabilité sont essentielles pour récupérer les hydrocarbures. Les hydrocarbures non conventionnels sont piégés sous forme de minuscules bulles dans des formations rocheuses denses telles que le schiste, le grès et le calcaire. Lorsque ces couches rocheuses sont trop serrées ou trop denses et que la voie d'écoulement est étroite ou entravée, l'extraction devient difficile et coûteuse. C'est là que nous avons besoin de techniques d'amélioration et la fracturation est l'une d'entre elles. Une fois le puits sécurisé et prêt pour la production, un mélange à haute pression d'eau, de produits chimiques et de sable est pompé dans le puits de forage afin de fissurer les couches rocheuses qui emprisonnent le pétrole et le gaz, ce qui leur permet de s'écouler et d'être collectés.
Technique de niche jusqu'au milieu des années 2000, elle n'est pas nouvelle : née à titre expérimental en 1947 et utilisée commercialement pour la première fois en 1949 au Kansas, elle a pris son essor sous l'administration Obama et, depuis lors, est utilisée pour améliorer la production des puits de pétrole et de gaz conventionnels.

Il est incontestable qu'il s'agit d'une bénédiction pour l'économie américaine, mais cette bénédiction ne va pas sans inconvénients. Le fracking, c’est un peu comme si l’on utilisait de la dynamite pour ouvrir une tirelire. Correctement réalisée, elle permet d'accéder à davantage de réserves de pétrole et de gaz de manière plus rentable - un seul puits peut exploiter une couche géologique sur une zone beaucoup plus vaste - ce qui fait baisser les prix de l'énergie. Autrement, cela s'avère très risqué.

Il est indéniable que la fracturation laisse des traces importantes sur l'environnement. Des régions comme la Pennsylvanie et le Texas, autrefois couvertes de champs et de forêts, ont vu leurs paysages radicalement modifiés par les activités de forage. Aujourd'hui, ce sont des zones industrielles avec des routes et des puits qui surgissent partout. Ce n'est pas un secret que cette transformation à grande échelle peut avoir un effet en chaîne, nuisant aux plantes et aux animaux et perturbant des écosystèmes entiers d'une manière que nous ne comprenons peut-être même pas encore.

Le paysage n'est pas le seul impact, l'eau l'est aussi. La fracturation du schiste nécessite l'injection de quantités massives d'eau et de produits chimiques dans le sous-sol. Par conséquent, les entreprises du secteur de l'énergie ne se contentent pas de forer pour trouver du pétrole et du gaz, mais également pour obtenir les énormes quantités d'eau nécessaires à la fracturation de la roche de schiste. L'empreinte hydrique de la fracturation d'un seul puits peut atteindre 40 millions de gallons d'eau, soit la quantité d'eau nécessaire pour prendre 950 000 bains. Depuis 2011, la fracturation a consommé près de 1,5 milliards de gallons d'eau à l'échelle nationale, soit l'équivalent de la consommation d'eau du robinet de tout l'État du Texas.

Or, pour éviter les coûts de transport d'eau lointaine, les entreprises privilégient l'extraction de ressources proches, ce qui suscite des inquiétudes quant à l'épuisement des nappes phréatiques et à la sollicitation des installations de traitement locales. Cette dépendance extrême à l'égard de l'eau peut constituer une menace réelle pour les ressources locales, en particulier dans les régions où l'eau est déjà rare. En outre, le laxisme des réglementations exacerbe le problème. Les compagnies pétrolières peuvent forer leurs propres puits d'eau sans permis, et il n'existe aucune exigence cohérente les obligeant à signaler ou à surveiller l'utilisation des eaux souterraines pour la fracturation. La fracking se poursuit donc sans relâche, même lorsque les communautés sont confrontées à des restrictions d'eau dues à la sécheresse, ce qui crée une situation où les besoins essentiels sont en concurrence avec les demandes industrielles.

Les conséquences environnementales de la fracturation vont bien au-delà de l'utilisation de l'eau. Les fluides de fracturation peuvent fuir et contaminer les nappes phréatiques et les réserves d'eau potable, ils peuvent modifier la géologie locale et semblent déclencher une activité sismique dans certaines régions. La fracturation libère aussi du méthane, un puissant gaz à effet de serre dont l'effet de piégeage de la chaleur est encore plus important que celui du dioxyde de carbone. Selon certaines études, il semblerait qu'environ 4 % du méthane issu de la fracturation s'échappe, certaines régions, comme les schistes de Barnett au Texas, connaissant des fuites annuelles allant jusqu'à 544 000 tonnes de méthane par an. Cela représente 46 millions de tonnes de CO₂, soit plus que les émissions annuelles du Nevada ou du Connecticut. Pas vraiment une bonne nouvelle pour le climat.

Il est difficile de dire combien de temps durera cette révolution. Les gisements s'épuisent et les questions environnementales ne peuvent être ignorées. La question de savoir si la fracturation est une bonne ou une mauvaise affaire pour l'environnement fait toujours l'objet de débats : certains voient dans l'huile et le gaz de schiste des combustibles de transition susceptibles de faciliter l'abandon progressif du charbon, tandis que d'autres craignent que la révolution du schiste ne nous enferme dans un cycle de dépendance à l'égard des combustibles fossiles. Les deux points de vue sont valides, mais ce qui est sûr, c'est que pour l'instant, en attendant que les énergies renouvelables se développent à grande échelle, les hydrocarbures non conventionnels restent indispensables pour répondre à la demande massive d'énergie des États-Unis et d'une grande partie du monde.