Le gaz de schiste : faits et extrapolations

Les schistes sont des roches feuilletées. Elles résultent soit d’une sédimentation ancienne (à l’ère Primaire, pour aller vite) par ‘couches’ successives empilées siècle après siècle, soit d’une transformation par l’action de la chaleur et de la pression des grandes profondeurs (entre 5 et 10 kilomètres). Les schistes d’origine métamorphique sont les plus courants, présentant des structures et caractères multiples. Certains contiennent du kérogène plus ou moins solide que l’on peut extraire par distillation (voir plus loin), d’autres du graphite ou de l’alun. A l’air libre, la roche résiste mal aux contraintes physiques et chimiques, et se détériore facilement. Sous l’action du gel ou de l’eau de pluie, le schiste se décompose en graviers plus ou moins pulvérulents, constituant un cas concret de pollution naturelle. [1]

Ce sont les schistes à ‘kérogène‘ qui suscitent la controverse. Car la pâte (à mi chemin entre le charbon, et l’hydrocarbure) incluse dans la roche peut servir après transformation. Dans certains cas, le bitume apparaît à l’air libre, plus proche du pétrole lourd que de la roche. Parce que la transformation de la ressource brûte coûte trop cher, les débouchés des bitumes sont restés limités : revêtements plutôt que carburants. En moyenne, les sous-produits de la pétrochimie reviennent moins cher : on utilise donc en règle générale le bitume artificiel, plutôt que le bitume naturel ou les schistes bitumineux. Néanmoins, les réserves estimées sont très importantes, de l’ordre de 150 à 200 milliards de tonnes au Canada ou au Venezuela. [2]

Bien d’autres pays possèdent du bitume dans leur sous-sol, mais dans le cas de ces deux pays, il faut bien comprendre que leur situation énergétique se situe aux antipodes de celle des pays européens ou du Japon dépourvus d’hydrocarbures. Au Canada, en particulier, gros producteur d’hydroélectricité, de pétrole et de gaz naturel, la perspective de développer l’exploitation d’un hydrocarbure ‘non conventionnel’ provoque plus de réticences que d’enthousiasme. Dans ce pays neuf, la population connaît les contrecoups d’une exploitation minière destructrice des paysages (mines à ciel ouvert), aux coûts indirects non pris en charge par les compagnies minières.

Il n’empêche que la ressource existe, et que la transformation du bitume ne pose pas de problème technique majeur ; elle a déjà été expérimentée en Allemagne pendant la Seconde guerre mondiale. De surcroît, des pays gros importateurs d’hydrocarbures pourraient, grâce à l’extraction des schistes, limiter leur dépendance énergétique. Les Etats-Unis et la Chine extraient de grandes quantités de pétrole et de gaz, mais en achètent de plus en plus à l’étranger. Leurs compagnies minières exploiteront les schistes lorsque le temps viendra. Pour l’Europe continentale, France en tête, la ressource représente théoriquement une chance. Cela étant, la pyrogénation qui liquéfie le kérogène des schistes nécessite une telle énergie (combustion vers 500°C) qu’il faut un prix très élevé du produit final. En deçà de ce seuil, l’opération n’est tout simplement pas rentable. Cela étant, dans le sud de la France, c’est un autre sous-produit qui est en cause, sous forme gazeuse.

Dans son article intitulé ‘Le gaz non conventionnel bouleverse le marché mondial‘, Jean-Claude Bourbon signale qu’aux Etats-Unis, le gaz extrait (525 milliards de m3 en 2005 / source) proviendrait pour moitié de la transformation du schiste. Il oublie de préciser que le secteur de l’énergie bénéficie du soutien de l’Etat, et que les normes environnementales restent plus réduites qu’en Europe, sans les mêmes contraintes sur la restitution d’un site après exploitation. Lors de la tragique explosion de la plate-forme pétrolière au large des côtes de Louisiane, la population n’a pas cessé de réclamer un maintien de cette politique (source). J’ajoute que sur le territoire américain, la localisation des ressources en schistes bitumineux implique une faible implication des populations. Quel est le pourcentage d’Américains qui résident dans les Rocheuses ou même dans l’intérieur du Texas ? Il semble difficile de transposer le ‘cas’ américain à la France.

Sur un territoire équivalent à un département (4.327 km²) situé entre Valence et Montpellier, Total a obtenu le 31 mars 2010 un ‘permis exclusif de recherche’ pour cinq ans. Le groupe prospecte sur la base d’une rentabilité en hausse du gaz non conventionnel : amélioration du taux de récupération, et mise au point de nouvelles techniques (forage horizontal, fragmentation des roches, fracturation hydraulique). Mais les bénéfices escomptés peuvent disparaître. Jean-Claude Bourbon observe que l’arrivée massive de gaz non-conventionnel sur le marché de l’énergie a provoqué un affaissement des prix sur le marché libre (en moyenne deux fois plus faibles que sur le marché des contrats à long terme). La surproduction gazière laisse peu de place pour une exploitation respectant des normes environnementales strictes. On le devine dans l’article de ‘La Croix’. Le gaz de schiste inquiète, alors que “la plupart des spécialistes restent sceptiques sur un développement rapide du gaz non conventionnel en Europe, en particulier à cause des contraintes environnementales.” En cas d’extraction, les nappes phréatiques seraient susceptibles d’être au contact des eaux d’écoulement. Il y aurait alors ‘de l’eau dans le gaz’.

Jean-Claude Bourbon n’a pas pressenti en mai dernier la montée de l’hostilité des habitants vis-à-vis de l’exploitation de la ressource gazière dans le sud de l’Ardèche. Les élus s’insurgent et les manifestants défilent. Tous demandent l’interruption de la prospection (source). Des personnalités de premier plan participent à l’émulation collective. Quand les opposants se bornent à répercuter des critiques venues du Canada, dans un tout autre contexte (voir plus haut), je ne déborde pas d’enthousiasme. Les retombées attendues ne seraient que négatives ? Pourquoi ne pas évaluer le gisement et discuter ensuite des opportunités ? Cela étant, je ne me fais aucune illusion sur ma capacité à convaincre les convaincus. Beaucoup expriment à mon sens une angoisse recevable ; pour eux, l’Etat n’est ni fiable ni impartial. Et la parole d’un ministre de l’Environnement pèse moins que des rumeurs infondées. Je leur donne malheureusement en partie raison [’Ne pas confondre ‘jeter un pavé dans la mare’ et ‘ne pas se mouiller‘]

Sur la beauté en danger de la région, je reste de marbre. Car les habitants défenseurs de leur petit bout de terre ont la mémoire courte. Qu’ont-ils fait pour épargner les paysages mités par les résidences secondaires, gangrénés par la périurbanisation [’Exil plus qu’exode‘]. Les élus qui la main sur le cœur jurent fidélité au Languedoc éternel et aux Cévennes austères ont hier soutenu l’exploitation charbonnière du bassin d’Alès (source), encouragé les activités industrielles dans la vallée du Rhône (source). Ils ont accepté (favorisé ?) la multiplication des axes de transport (autoroutes et lignes train & TGV). Des centrales nucléaires ont été implantées dans l’Ardèche (Cruas) ou la Drôme (Tricastin). La population des départements concernés par le gaz de schiste a augmenté dans des proportions qui dépassent largement les moyennes nationales. En 1975, 648.000 personnes vivaient dans l’Hérault. Le ‘cap’ du million a été passé en 2006 [source]. 494.000 personnes vivaient dans le Gard en 1975 pour 638.000 aujourd’hui. Dans l’Ardèche, la croissance démographique a été plus lente : 257.000 habitants en 1975 pour 309.000 habitants en 2007. Or, le taux de chômage dépasse la moyenne nationale : 13,1 % dans l’Hérault, 12,7 % dans le Gard et 9,6 % dans l’Ardèche (Insee, chiffres du troisième trimestre de 2009). Mais on ne défile pas en France pour les chômeurs.

Quant à l’eau, lors des orages cévenols, elle dévale des pentes et déverse dans les cours d’eau des tonnes de détritus ; le tout plusieurs fois par décennies. Les sinistres les plus récents le rappellent cruellement [’Guigne à Draguignan‘]. Dans le bassin versant du Lez sur lequel s’étale l’agglomération de Montpellier, la commune de Lattes constitue un exemple caractéristique : PPRI. Il s’agit me semble-t-il d’une menace humaine et environnementale autrement plus grave que celle représentée par le gaz de schiste… Il va sans dire pour finir que je ne signe aucun bon de décharge pour Total, et ne suis pas hostile à la recherche sur les économies d’énergie ; mais ceci est une autre histoire !

PS./ Geographedumonde sur les questions énergétiques : ‘Pacte-à-quatre‘, ‘Energie ventripotente‘, ‘Le cru bourgeois gentilhomme‘, ‘Pauvre Corse… Déchirée entre rêveurs obsessionnels et dilapidateurs professionnels‘, ‘Ne pas confondre queue de réseau et queues de prunes‘, ‘Décroissants obscurs‘… 

• [1] SCHISTE. Les schistes sont des roches d’aspect feuilleté. […] Elles sont très répandues dans les séries sédimentaires, soit seules, soit en alternance avec d’autres roches, grès par exemple, pour constituer des séquences rythmiques caractérisques de certains flyschs. […] La schistosité. Le terme ’schistosité’ a une signification structurale et non génétique. C’est dire que le feuilletage peut être dû à différentes causes. L’une d’elles est simplement l’alternance de lits très fins pélitiques et micacés, lors de la sédimentation (schistosité primaire). Mais, généralement, la schistosité se développe plus tardivement, au cours de l’orogenèse (schistosité secondaire ou diagénétique). […] Plis et schistosité sont dus à la même cause : une contrainte, sensiblement perpendiculaire aux plans de clivage, qui provoque l’orientation des minéraux phylliteux le long de ces surfaces de glissement, comme l’avait déjà montré expérimentalement A. Daubrée en 1879 : de l’argile comprimée dans un cylindre s’écoule à travers un orifice rectangulaire en feuillets perpendiculaires à la direction de la poussée.La schistosité dépend de l’intensité des contraintes mécaniques, mais aussi de la charge des sédiments : il semble qu’elle ne se manifeste qu’à une profondeur de l’ordre de 5 à 10 kilomètres. […] Principaux types de schistes. Lorsqu’une roche pélitique présente une schistosité primaire (due à la stratification), il est préférable de l’appeler ‘argile feuilletée’ ou ’shale’, en réservant le nom de schistes aux roches dont le feuilletage est d’origine mécanique. Parmi ces derniers, les ’schistes argileux’ sont des roches cohérentes, finement cristallisées, dans lesequelles ont peut rencontrer du quartz, de la séricite, de l’illite, de la chlorite, de la calcite, de pyrite et de la magnétite. Leur coloration est variable : noire (matières organiques, graphite), verte (chlorite), rouge ou violette (oxydes de fer), ou bigarrée (divers sels de fer). Les principales variétés sont les ’schistes bitumineux’, qui donnent par distillation des hydrocarbures (huile de schiste). On en a exploité en France, d’âge permien, dans les bassins d’Autun et d’Aumance. Les ’schistes carburés’ renferment une proportion assez élevée de graphite et sont utilisés pour le dessin. Les ’schistes alunifères’ contiennent de l’alun provenant en partie de décomposition de la pyrite. Ils peuvent être employés à l’amendement des vignobles, d’où le nom de ’schistes ampéliteux’ (du grec ‘ampelos’, vigne) donné à certains. Les ’schistes ardoisiers’ sont plus durs et très fissiles. […] Les ‘phyllades’ se rapprochent beaucoup des ardoises, dont elles se distinguent à l’oeil nu par leur aspect plus lustré et plus brillant (schistes satinés). […] Décomposition des schistes. A cause de leur structure, les schistes sont plus ou moins clivables et très sensibles à la désagrégation physique par le gel, les dilatations différentielles, la pénétration des racines. En climat froid, le débitage en plaque est caractéristique. Les fragments s’accumulent en éboulis à forte pente (zone du Houillier dans les Alpes). En climat tempéré, les schistes ont un modelé doux, dû à l’empâtement des formes sous les débris de décomposition. Les sols, jaunes ou bruns, sont souvent peu fertiles. En climat tropical, l’altération chimique prend le pas sur la désagrégation physique, et on observe une latéritisation progressive dans laquelle on reconnaît, en profondeur, la structure initiale de la roche. CHARLES POMEROL (Encyclopéde Universalis)
• [2] BITUME. Les bitumes groupent l’ensemble des produits organiques naturels riches en carbone et en hydrogène, fusibles, combustibles et solubles dans le sulfure de carbone. Ils comprennent les gaz de pétrole, huiles brutes (pétrole), cires minérales, asphaltes et asphaltites. On y ajoute les produits analogues obtenus par pyrogénation de matières organiques naturelles (schistes bitumineux). […] Dans l’industrie, l’utilisation des bitumes naturels a largement diminué au profit des bitumes artificiels, qui sont soit des résidus de distillation du pétrole, soit des produits plus oxydés, obtenus par soufflage à l’air. Composition et classification. Les bitumes constituent un ensemble assez disparate par leur composition. Ils sont formés par des mélanges variables des familles suivantes de constituants : hydrocarbures, résines, asphaltènes, carbènes. […] Le cas du pétrole et des gaz naturels est traité d’autre part. Les autres bitumes peuvent se trouver : (1) en masse, à l’état libre ; des suintements superficiels d’asphalte sont exploités aux Etats-Unis, au Mexique, en Israël, au Venezuela, à la Trinité (lac d’asphalte) ; (2) sous forme d’amas dans les fissures ou géodes des roches […] ; (3) en imprégnation dans l’espace poreux des roches (calcaires, grès, sables) ; ‘grès et sables asphaltiques’ de l’Athabasca (Canada), de l’Orénoque (Venezuela), de Bemolanga (Madagascar) ; ‘calcaires asphaltiques’ de Saint-Jean-de-Maruejols, de Pont-du-Château (France) ; (4) disséminés dans les roches à l’état très divisé ; toutes les roches riches en kérogène contiennent des bitumes qui résultent de la transformation de celui-ci ; leur teneur varie (de 100 à 10.000 p.p.m.) ainsi que leur composition (de celle d’une huile brute à celle des asphaltes) selon la nature et les conditions d’évolution du sédiment ; lorsque la roche est une marne ou argile fissurée, une petite fraction du bitume en place peut quelquefois être produite par des forages pétroliers, comme dans la formation de Bazhenov en Sibérie occidentale ; (5) à l’état potentiel : ’schistes bitumineux’ ; lorsque le kérogène est abondant, il se décompose vers 450-500°C en donnant de l’huile, dite ‘huile de schiste’, du gaz, de l’eau et un résidut cokéfié. Origine. Tous ces produits dérivent de la matière organique, d’origine animale ou végétale, qui est incorporée dans le sédiment lors de son dépôt au fond des mers ou des lacs. Cette matière se transforme progressivement en un produit insoluble, de structure complexe, probablement polymérisée : le ‘kérogène’. Sous l’effet de l’enfouissement progressif des couches, et en particulier grâce à l’augmentation de température qui en résulte, une partie du kérogène se transforme et hydrocarbures, résines et asphaltènes. Une partie de ces produits est expulsée, sous l’effet de la compaction des sédiments, vers des roches poreuses (grès, calcaires) où ils s’accumulent pour former, selon leur composition, des gisements de pétrole ou certains types de grès et calcaires asphaltiques. […] Les hydrocarbures, résines et asphaltènes qui n’ont pas été expulsés hors du sédiment où ils se sont formés constituent les bitumes disséminés. Dans un bassin pétrolifère, leur masse totale est souvent très supérieure à la masse totale du pétrole accumulé en gisements. Enfin, le kérogène restant peu constituer, s’il est assez abondant (de 10 à 50 pour 100 en poids rapporté à la roche), un schiste bitumineux, c’est-à-dire un matériau capable de donner des bitumes par pyrogénation. […] Propriétés et usages. La densité des bitumes (pétrole et gaz exclus) varie sleon leur composition ; elle est cependant voisine de 1. Ces corps sont thermoplastiques ; leurs propriétés mécaniques sont fonction de la température, de la présence de solvants et de la charge qu’ils supportent. Les bitumes naturels ont été remplacés dans beaucoup d’usages (revêtements routiers, étanchéité, toits, imperméabilisation du papier) par des bitumes artificiels. Les calcaires asphaltiques sont encore activement exploités : le matériau broyé, dont la teneur en asphalte est ajustée vers 10 pour 100, sert à revêtir les sols (trottoirs). Les grès et sables asphaltiques commencent à être exploités par séparation ou distillation de l’asphalte (ceux du Canada contiennent de 150 à 200 milliards de tonnes de bitume et ceux du Venezuela au moins autant). Enfin, les schistes bitumineux représentent une réserve potentielle d’huile bien supérieure à celle des gisements de pétrole. La pyrogénation des schistes, vers 500 °C, pour produire de l’huile de schistes, est une industrie ancienne, mais qui a été pratiquement éliminée par l’usage du pétrole, sauf dans les périodes de pénurie (guerre de 1939-1945). Elle est cependant encore active dans quelques régions (Estonie, Mandchourie). On commence également à s’en préoccuper de nouveau dans d’autres pays, en particulier aux Etats-Unis (Utah, Colorado), au Brésil (Parana) et au Maroc. BERNARD TISSOT (Encyclopédie Universalis)

Incrustation : gaz + eau…