Les dangers du forage gazier

« On ne veut pas se retrouver dans une situation comme celle de BP dans le golfe du Mexique. On ne veut pas qu'une compagnie pétrolière dise "ne vous inquiétez pas". Au contraire, on veut que ces effets soient testés avec soin, dans des conditions bien établies. »

—Dr Daniel Botkin, docteur en écologie et professeur émérite à l'Université de Californie à Santa Barbara

La fracturation hydraulique en bref : le processus et les risques

L'industrie gazière affirme avec conviction que la fracturation hydraulique et les techniques de forage associées sont sûres et ne présentent aucun danger pour la santé humaine et l'environnement. Mais est-ce vraiment le cas ? Au vu du récent déluge de reportages médiatiques sur les menaces que représente l'industrie gazière, il apparaît que les opérations gazières actuelles reproduisent bon nombre des pratiques dangereuses et de la culture désinvolte qui ont conduit à la catastrophe pétrolière de BP dans le golfe du Mexique. À l'instar du forage en mer, les opérations gazières se déroulent dans un vide réglementaire, ayant pris de court le contrôle fédéral et étatique.

La fracturation hydraulique traditionnelle est un procédé utilisé par l'industrie gazière depuis les années 1940, un argument souvent avancé par ses défenseurs. [1] Mis au point par Halliburton, ce procédé consiste à injecter de l'eau, du sable et des produits chimiques dans un puits afin de libérer le gaz emprisonné. La fracturation hydraulique est utilisée depuis longtemps pour accéder aux gisements conventionnels de pétrole et de gaz. Cependant, les récents progrès technologiques en matière de forage ont permis d'exploiter des gisements de gaz non conventionnels auparavant inaccessibles en Amérique du Nord.

L'extraction de gaz a connu une transformation technologique majeure dans les années 1990, lorsque les opérateurs ont commencé à utiliser une technique développée pour l'extraction pétrolière : le forage horizontal. [2] [3] L'association de la fracturation hydraulique et du forage horizontal, donnant naissance à une nouvelle technique appelée fracturation hydraulique à haut volume et à faible viscosité, a profondément modifié l'ampleur de l'extraction de gaz, nécessitant des quantités d'eau, d'additifs chimiques et une pression de forage sans précédent. Des experts en fracturation hydraulique comme le Dr Anthony Ingraffea considèrent le forage gazier actuel comme « une technologie combinée relativement récente ». [4] Bien que l'industrie aime présenter le procédé comme ayant fait ses preuves depuis plus de soixante ans, « elle omet de préciser qu'elle dispose de moins de dix ans d'expérience à grande échelle dans l'utilisation de ces méthodes non conventionnelles d'extraction de gaz de schiste », [5] explique Ingraffea.

Le gaz non conventionnel, qui ne s'écoule pas facilement, se trouve dans de petites poches emprisonnées dans des formations rocheuses compactes ou peu perméables, telles que le méthane de houille, les sables compacts ou les schistes bitumineux. Les difficultés d'accès à d'importantes quantités de gaz non conventionnel par forage de puits verticaux isolés ont conduit à l'expansion des procédés de production. Grâce à l'introduction de la fracturation hydraulique et du forage horizontal, les opérateurs peuvent désormais accéder à une zone beaucoup plus vaste à partir d'une seule plateforme de forage. Les techniques de forage actuelles, qui nécessitent 50 à 100 fois [6] la quantité d'eau requise pour les puits de gaz conventionnels et des pressions de forage pouvant atteindre 13 500 psi, permettent d'atteindre des zones d'environ 2 400 mètres de profondeur et jusqu'à 3 350 mètres horizontalement. [7]

Des additifs chimiques sont utilisés lors des premières étapes du forage et dans les fluides préparés pour la fracturation hydraulique. Les boues de forage sont un mélange de produits chimiques et de fluides servant à faciliter le forage. Bien que les fluides de fracturation soient plus souvent associés à des substances chimiques cancérigènes, susceptibles de provoquer des lésions organiques, des troubles du système nerveux et des malformations congénitales [8] , les boues de forage peuvent contenir plusieurs des mêmes constituants chimiques que les fluides de fracturation [9] .

Une fois le forage préparé, un tubage en ciment est coulé autour du puits afin de créer une barrière entre celui-ci et les formations souterraines environnantes. Forés à plusieurs milliers de mètres de profondeur, les puits de gaz nécessitent de nombreux tubages en ciment pour isoler les différentes couches rocheuses contenant des hydrocarbures, de l'eau saumâtre et d'autres contaminants. [10] La profondeur et le diamètre des tubages varient en fonction de la formation géologique sous-jacente et de la présence ou non d'une nappe phréatique. Les fluides de fracturation, ou « fluides de fracturation », un mélange de plusieurs millions de litres (parfois aussi peu que 2 millions [11] et jusqu'à 7.8 millions [12] ) d'eau, de sable et de produits chimiques, sont injectés dans le puits à très haute pression. Cette pression provoque la fracturation de la roche, libérant ainsi le gaz emprisonné qui peut ensuite remonter par le puits.

Les produits chimiques contenus dans le fluide de fracturation comprennent des réducteurs de friction, des tensioactifs, des inhibiteurs de corrosion, des biocides, des stabilisateurs et des lubrifiants qui remplissent diverses fonctions, notamment la prévention de l'accumulation de dépôts dans le puits et la facilitation de l'extraction du gaz de la roche. Le sable, appelé agent de soutènement, sert à maintenir ouvertes les fissures créées lors du dynamitage et à permettre la libre circulation du gaz.

Le gaz récupéré, mélangé au fluide de fracturation, remonte à la surface du puits où il est extrait pour être traité. On estime que 30 % à 70 % du fluide de fracturation reste initialement sous terre, bien qu'une quantité supplémentaire de fluide contaminé continue de remonter à la surface pendant toute la durée de vie du puits, soit jusqu'à 20 ou 30 ans. [13] [14]

Le fluide initialement récupéré est séparé du gaz dans des réservoirs de chauffage, ou réservoirs de condensat, qui extraient le gaz du liquide à haute température. [15] Le gaz est ensuite récupéré et transporté, généralement par camions et/ou pipelines. L'eau résiduelle, sous forme d'eau produite, de condensat et d'eau de reflux, est un mélange de produits chimiques utilisés pour la fracturation hydraulique et, dans certains cas, de substances toxiques provenant de la roche souterraine, telles que des matières radioactives naturelles ( NORM ), des matières solides dissoutes totales ( TDS ), des hydrocarbures liquides, notamment du benzène, du toluène, de l'éthylbenzène et du xylène ( BTEX ), et des métaux lourds qui peuvent poser problème s'ils se retrouvent dans les cours d'eau ou l'eau potable. Bien que la composition exacte des produits chimiques utilisés lors de la fracturation hydraulique ne soit pas connue, il est bien établi que certains produits chimiques employés pour la fracturation et le forage, ainsi que certaines substances présentes dans l'eau de reflux, sont cancérigènes, tératogènes et neurotoxiques. [16] [17] [18]

Contamination

L'industrie gazière affirme généralement qu'« aucun cas avéré de contamination de l'eau n'a été constaté suite à la fracturation hydraulique ». Cette affirmation trompeuse utilise la définition de la fracturation hydraulique donnée par l'industrie, qui se réfère « uniquement au processus par lequel la pression hydrostatique est utilisée pour créer des fissures dans les formations rocheuses profondes », selon le Dr Ronald Bishop de l'Université d'État de New York, campus d'Oneonta.

Cependant, « même si vous adoptez la définition de la fracturation hydraulique de l’industrie (excluant ainsi les incidents liés aux dommages causés par le forage, aux défaillances des tubages de puits, aux déversements, à l’érosion et à la sédimentation ou aux accidents de pétroliers), il existe maintenant des preuves… que le processus isolé de fracturation hydraulique a été responsable de la contamination de l’eau. » [19]

L’Institut Worldwatch indique que, bien que la fracturation hydraulique soit devenue un sujet de controverse, « les risques environnementaux les plus importants associés à l’exploitation du gaz de schiste sont… la migration du gaz et la contamination des eaux souterraines dues à une construction défectueuse des puits, aux éruptions et aux fuites et déversements en surface d’eaux usées et de produits chimiques utilisés lors du forage et de la fracturation hydraulique. » [20] Il peut parfois être difficile de déterminer précisément comment la contamination de l’eau se produit en raison des opérations de forage de gaz, bien que le nombre croissant de cas documentés [21] indique une variété de sources de contamination.

Les cours d’eau avoisinants, les puits domestiques et les sources souterraines d’eau potable ( USDW ) telles que les aquifères souterrains sont devenus contaminés à travers l’Amérique en raison de mauvaises pratiques industrielles et d’une connaissance incomplète des formations rocheuses sous-jacentes. [22]

Un document interne du Département de la protection de l'environnement de Pennsylvanie décrit plus de 60 cas de contamination de l'eau et de migration fugitive de méthane provenant d'opérations de forage de gaz, dont beaucoup étaient dus à des poches de pression souterraine inattendues, à l'incapacité de contenir la pression du puits, à un tubage de production défectueux ou au forage accidentel dans d'autres puits de gaz abandonnés ou en production. [23]

Un scellement inadéquat du puits de forage par cimentation ou des cimentations défectueuses et instables constituent une source de contamination des ressources en eau simple et fréquente. [24] Dans ce cas, les fluides de fracturation peuvent s'échapper du puits et pénétrer dans une nappe phréatique que le puits traverse parfois directement.

Il arrive que les opérateurs soient dangereusement incertains quant à la présence ou non d'une nappe phréatique souterraine lors du forage. [25] Dans d'autres cas, les voies de passage créées par la fracturation hydraulique peuvent entraîner la migration souterraine de produits chimiques, de gaz et de matières radioactives entre les couches rocheuses. [26] La propagation des fractures, c'est-à-dire la façon dont la roche souterraine se fracturera pendant le forage, est difficile à prévoir en raison des faiblesses et des réseaux de fractures préexistants. Les fractures naturelles peuvent dévier le trajet des fractures hydrauliques induites, ce qui engendre un comportement complexe des fractures dans les gisements de gaz non conventionnels. [27] Malgré les affirmations de l'industrie selon lesquelles le processus est « hautement maîtrisé et contrôlé », [28] dans certains cas, les fractures créées s'étendent bien au-delà des longueurs prévues. [29]

Une fois qu'un puits est devenu inactif, il incombe à l'exploitant de le fermer conformément aux normes en vigueur. Cette opération implique parfois le remplissage du forage avec du ciment. La réglementation des puits fermés relève des autorités étatiques. En raison de la pression intense exercée lors de la fracturation hydraulique, les formations rocheuses sous-jacentes deviennent « des milliers de fois plus perméables », permettant ainsi la circulation continue de gaz, d'eau saumâtre et de contaminants longtemps après la fin de la durée de production du puits. [30] L' EPA a indiqué en 1992 qu'environ 1.2 million de puits de pétrole et de gaz étaient abandonnés aux États-Unis, dont 200 000 présentaient des fuites. [31]

À partir de ces informations, le Dr Ronald Bishop calcule un taux de défaillance des puits de 16.7 %, ce qui signifie qu'environ un puits abandonné sur six fuira dans la zone environnante. [32]

Une étude des pratiques de forage passées dans différents États a conduit le Dr Bishop à conclure que « la probabilité qu’un projet d’à peine dix puits de gaz modernes ait un impact sur les eaux souterraines locales d’ici un siècle est quasi certaine » [33] . Des pratiques d’abandon des puits plus efficaces, bien que plus coûteuses que les pratiques actuelles, sont essentielles pour réduire les infiltrations lentes de gaz vers la surface. [34]

Produits chimiques de forage et de fracturation hydraulique : études, divulgation et normes

Des additifs chimiques sont utilisés tout au long du processus de forage gazier. Les fluides de fracturation contiennent de nombreuses substances toxiques, bien que les connaissances concernant tous les produits chimiques susceptibles d'être utilisés lors du forage restent incomplètes. La fracturation hydraulique est également connue pour faire remonter à la surface, par le biais des eaux de reflux et des boues de forage, des métaux lourds et des substances radioactives contenus dans la roche sous-jacente.

Des centaines de produits chimiques sont disponibles et largement utilisés dans les opérations de fracturation hydraulique, notamment comme additifs aux boues de forage et aux fluides de fracturation. La composition chimique d'un fluide de fracturation donné varie d'un puits à l'autre, car les spécificités géographiques et d'autres facteurs externes déterminent les besoins. Les additifs chimiques des fluides de fracturation sont protégés par le secret commercial de l'industrie et, à ce jour, aucune législation fédérale n'exige leur divulgation. L'industrie gazière s'est opposée aux tentatives d'imposer la divulgation des produits chimiques de forage, arguant que cela violerait son droit à la protection des informations confidentielles.

Toutefois, en vertu des dispositions de l’Inventaire des rejets toxiques, l’ EPA est en mesure de protéger les secrets commerciaux sur demande officielle. [35] Conformément à ce programme, l’ EPA peut à la fois protéger les secrets commerciaux et prendre des mesures pour protéger la santé publique. [36]

Faute de connaissances précises sur les produits chimiques utilisés lors du forage, le personnel médical et d'urgence ne peut intervenir efficacement en cas d'accidents et de déversements. Les enquêtes sur la contamination de l'eau sont entravées et retardées car les chercheurs ignorent quels produits rechercher.

Certaines compagnies gazières ont procédé à la « divulgation volontaire » de certains produits chimiques utilisés dans les fluides de fracturation.

Cependant, les informations fournies sur les sites web des opérateurs ne sont pas exhaustives et ne contiennent souvent pas les renseignements nécessaires pour révéler la toxicité des produits chimiques, tels que les codes d'identification du Chemical Abstracts Service ( CAS ). [37] [38] [39] Les scientifiques de l'environnement affirment que, sans informations exhaustives sur les fluides de fracturation et leurs combinaisons, il est impossible d'évaluer pleinement les risques associés. [40] À ce jour, aucun organisme fédéral ne contrôle la divulgation des informations relatives aux produits chimiques.

Ce silence cautionné par le gouvernement fédéral étouffe la participation du public à l'important débat sur les impacts du forage gazier.

Hannah Wiseman, professeure adjointe de droit à l’Université de Tulsa, écrit que des lois telles que l’Emergency Planning and Community Right-to-Know Act ( EPCRA ) et la Safe Drinking Water Act ( SDWA ), dont la fracturation hydraulique est exemptée, « prévoyaient que des citoyens informés influenceraient l’activité industrielle par le biais de lieux publics ouverts ». Sans la suppression de ces protections du secret commercial, poursuit Wiseman, « les communautés qui subissent de plein fouet le boom énergétique pourraient ne pas disposer d’outils adéquats pour évaluer et gérer les impacts potentiels de ce développement ». [41]

Les exploitants gaziers ayant participé à la « divulgation volontaire » ont également cherché à décourager les exigences fédérales de divulgation, qualifiant ces mesures de contrôle de coûteuses et inutiles. Des entreprises comme Halliburton et des groupes de pression financés par l'industrie, tels qu'Energy in Depth, fournissent des informations volontaires qui comparent de manière trompeuse les fluides de fracturation à des produits d'entretien ménager et à des cosmétiques, voire à des ingrédients de crèmes glacées. [42] Energy in Depth, un groupe de soutien financé par l'industrie, mentionne les « distillats de pétrole » parmi les composants des fluides de fracturation, faisant référence à l'utilisation courante de ce composé dans les « démaquillants » et les « bonbons ». [43]

L’Environmental Working Group met en garde contre cette tactique : ce que les entreprises ne mentionnent pas, c’est que les distillats de pétrole comprennent des produits connus pour provoquer le cancer et qu’aux États-Unis, l’utilisation de ces produits est « presque totalement non réglementée ». [44]

Halliburton et Energy in Depth mentionnent également la gomme de guar comme additif pour fluides de fracturation, en raison de son utilisation courante dans les cosmétiques et les crèmes glacées. Ce qui n'est pas mentionné, c'est que l'utilisation de la gomme de guar comme épaississant s'accompagne de réticulants et de biocides « extrêmement toxiques », ainsi que d'additifs de raffinage pour fluidifier le mélange en vue de son retour du puits. La gomme de guar est souvent mélangée à des « distillats légers de pétrole hydrotraités » ou à du kérosène désodorisé. [45]

Parmi les autres biocides couramment utilisés figurent le glutaraldéhyde, une toxine respiratoire présente à des concentrations de l'ordre du ppb (partie par milliard) qui, en tant que sensibilisant, peut induire des allergies et possède des effets mutagènes connus, et le 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamide ( DBNPA ), toxique pour le système respiratoire et la peau, sensibilisant connu et corrosif pour les yeux. Ces deux biocides ont des effets dramatiques sur les écosystèmes, et en particulier sur les organismes aquatiques, lorsqu'ils sont introduits dans les cours d'eau à des concentrations très faibles, de l'ordre du ppb. Le DBNPA peut être mortel pour certains organismes à des concentrations de l'ordre du ppb (partie par billion), bien inférieures aux limites de détection. [46]

Plusieurs rapports ont été publiés sur les produits chimiques utilisés dans la fracturation hydraulique et les risques sanitaires associés, notamment celui du Dr Theo Colborn de l'Endocrine Disruption Exchange ( TEDx ). Généralement, mais pas toujours, les produits chimiques utilisés dans les opérations de fracturation hydraulique sont répertoriés dans des fiches de données de sécurité ( FDS ), obligatoires dans la plupart des États pour la sécurité des employés manipulant des substances toxiques. Ces fiches sont censées décrire les risques sanitaires potentiels liés à la manipulation de ces produits chimiques. Cependant, comme le signale le Dr Colborn, dans de nombreux cas, les informations présentées sont incomplètes, imprécises ou simplement qualifiées de « confidentielles ».

En mai 2010, le Dr Colborn avait identifié 944 produits chimiques associés au forage et à la fracturation hydraulique. Pour 407 de ces 944 produits chimiques, moins de 1 % de la composition du produit était disponible en raison d'informations insuffisantes. [47]

Un autre rapport préliminaire de 2011, rédigé par le Dr Ronald Bishop de l'Université d'État de New York à Oneonta, indique que la plupart de ces produits chimiques n'ont pas fait l'objet de tests de toxicité pour l'homme ou l'environnement. [48] Bien que ces produits chimiques puissent être dilués lors du forage, certains présentent des risques importants pour la santé humaine et l'environnement, même à des concentrations proches ou inférieures à leurs limites de détection. [49] Les groupes industriels affirment que la fracturation hydraulique est principalement réalisée avec de l'eau et du sable, et que les additifs chimiques ne représentent qu'une fraction (0.5 %). Cependant, compte tenu des quantités d'eau considérables nécessaires, cette « fraction » est loin d'être négligeable : une estimation prudente aboutit à 20 tonnes de produits chimiques par million de gallons d'eau. [50]

Dans un puits typique, cela pourrait représenter 34 000 gallons de produits chimiques en volume. [51] Des enquêtes récentes ont révélé que des entreprises ont également procédé illégalement à la fracturation hydraulique en utilisant du gazole. Ces entreprises ont agi ainsi en violation d’un accord conclu avec les autorités visant à interdire totalement l’utilisation du gazole dans le forage gazier. [52]

L’utilisation du gazole pour la fracturation hydraulique est également réglementée par la Loi sur la salubrité de l’eau potable. [53] Le gazole contient du benzène, du toluène, de l’éthylbenzène et du xylène, un ensemble de composés toxiques connus sous le nom de BTEX. Le benzène est un cancérogène avéré, tandis que l’exposition au toluène, à l’éthylbenzène et au xylène peut endommager le système nerveux central, le foie et les reins. Un rapport de l’Environmental Working Group identifie d’autres distillats de pétrole, semblables au gazole, utilisés dans la fracturation hydraulique, qui contiennent 93 fois plus de benzène que le gazole, mais qui ne sont soumis à aucune réglementation. [54]

Les lacunes réglementaires ont permis une gestion catastrophique des déchets de forage, ce qui, comme l'a récemment rapporté le New York Times, a entraîné de graves violations des normes de santé publique [55] . En règle générale, les États n'exigent pas de description du traitement des déchets de forage lors de la délivrance des permis de forage [56] , ce qui explique le traitement inadéquat et généralisé d'énormes quantités de déchets hautement toxiques.

Forage gazier : à l'origine d'une crise de l'eau

Les besoins énormes en eau pour le forage gazier et la pollution inévitable due aux additifs chimiques et aux contaminants souterrains constituent une grave menace pour les ressources en eau.

Dans une récente interview accordée à DeSmogBlog, le Dr Daniel B. Botkin de l'Université de Californie à Santa Barbara — un critique virulent du gaz non conventionnel et auteur de « Powering the Future : A Scientist's Guide to Energy Independence » — a suggéré que les problèmes de contamination de l'eau peuvent être imputés à de mauvaises pratiques. [57]

« À New York et en Pennsylvanie, la plupart des problèmes rencontrés sont dus à des accidents. Il suffit d'aborder le forage pour que les matériaux au sol soient déjà manipulés de manière négligente. »

Outre les préoccupations liées à la contamination de l'eau, le Dr Botkin s'inquiète également de la pollution des sols, où « le problème le plus grave concerne les métaux lourds et les boues de forage elles-mêmes ». Ces sous-produits du forage ont rapidement dépassé les capacités d'élimination actuelles. Les eaux usées constituent une menace sérieuse pour les cours d'eau lorsqu'elles ne sont pas stockées, transportées ou traitées correctement.

Les lois existantes visant à responsabiliser l'industrie gazière ont fait l'objet d'un examen minutieux, car elles n'ont pas su suivre le rythme du développement rapide de l'extraction de gaz non conventionnel. [58] [59] Qui plus est, l'industrie pétrolière et gazière a bénéficié de nombreux avantages sous l'administration Bush, notamment des dérogations et des exemptions réglementaires, en particulier la « faille Halliburton ». [60] [61]

« Le forage en profondeur pour l’extraction de gaz naturel suscite de vives controverses. Outre les risques potentiels déjà existants pour la santé humaine, les conséquences de ce type de forage restent inconnues. La question de l’eau est un autre problème », explique le Dr Botkin.

Si une grande partie des inquiétudes concernant les impacts de la fracturation hydraulique porte sur la contamination de l'eau potable, le Dr Botkin s'inquiète également des prélèvements importants d'eau potable effectués par cette industrie sur des ressources en eau déjà sous tension.

« Nous surexploitons déjà nos ressources en eau et cette technologie va encore accroître la pression énorme qu'elles subissent. »

Les estimations moyennes de la consommation d'eau d'un seul puits de gaz utilisant la fracturation hydraulique multi-étages varient de 2 millions de gallons à parfois jusqu'à 7.8 millions de gallons. [62]

Un rapport de Schlumberger Water Services cite les chiffres d'Encana, qui indiquent une consommation d'un million de gallons par fracturation pour les puits pouvant être fracturés jusqu'à 20 fois. [63] D'autres sources confirment que, dans ces opérations en plusieurs étapes, un seul puits peut être fracturé hydrauliquement jusqu'à 20 fois. [64] Les procédures post-extraction, telles que le raffinage et le transport, consomment 400 millions de gallons d'eau supplémentaires par jour, selon l'Union of Concerned Scientists. [65] Le Dr Botkin craint que, faute de surveillance adéquate, la prise de décision ne soit laissée à une industrie autorégulée. « Il ne faut pas se retrouver dans une situation comme celle de BP dans le golfe du Mexique. Il ne faut pas qu'une compagnie pétrolière nous dise de ne pas nous inquiéter. Il faut au contraire que ces effets soient testés avec soin, dans des conditions bien établies. »

L'industrie souhaite maintenir que le gaz est une source d'énergie alternative et respectueuse de l'environnement. Malgré de nombreux rapports et cas documentés, [66] [67] les entreprises [68] et les groupes industriels tels que Energy in Depth, [69] la Marcellus Shale Coalition, [70] l'Independent Petroleum Association of America, [71] et l'American Petroleum Institute, [72] affirment catégoriquement qu'aucun cas de contamination de l'eau potable n'a jamais été constaté suite à la fracturation hydraulique.

Le prélèvement de milliards de litres d'eau potable dans les bassins versants du pays – rivières, ruisseaux, lacs et nappes phréatiques qui nous fournissent l'eau indispensable à notre survie – justifie amplement de s'interroger sur la pertinence de cette pratique. Mais le coût de la contamination et de la radioactivité de ces millions de litres d'eau représente un véritable défi en matière de développement durable.

Étant donné le secret qui entoure encore aujourd'hui l'industrie [73] , les législateurs sont confrontés à une lutte acharnée pour comprendre l'ampleur des problèmes et des conséquences potentiels découlant de ce boom incontrôlé du gaz de schiste non conventionnel.

Selon le Dr Anthony Ingraffea, expert en fracturation hydraulique à l'Université Cornell, l'énorme quantité d'eau utilisée dans le forage non conventionnel — 50 à 100 fois plus que pour le forage conventionnel — se transforme, après le forage, en d'énormes quantités de déchets toxiques. « En ce qui concerne les effluents liquides, les fluides, les fluides de reflux et les eaux de production (termes utilisés indifféremment par l'industrie pour désigner les déchets liquides), il s'agit de déchets différents de ceux produits par un puits de pétrole ou un puits conventionnel. »

Il est impossible de l’acheminer vers une station d’épuration publique puis de le rejeter dans une rivière. Il contient bien plus que du sel : des métaux lourds et une certaine quantité de matières radioactives naturelles, caractéristiques du gaz de schiste. Les stations d’épuration publiques ne sont pas équipées pour éliminer ces matières des effluents. [74]

Les régions de schiste « présentent des fluctuations de radioactivité », mais certaines zones, comme le schiste de Marcellus qui s’étend sur l’État de New York, la Pennsylvanie et la Virginie-Occidentale, sont « significativement radioactives ». [75] Les substances radioactives naturellement présentes dans le schiste sont affectées par les produits chimiques utilisés lors du forage :

« Les tensioactifs et autres additifs utilisés dans les boues de forage et les fluides de fracturation hydraulique peuvent aider à lessiver les radio-isotopes de leurs roches mères, ce qui entraîne une exposition humaine potentielle plus importante que si ces additifs de développement gazier n’étaient pas utilisés. » [76]

Le fluide remonté à la surface présente des risques uniques, selon le Dr Ingraffea : « Je dois également souligner qu’une fois que le fluide revient… il contient non seulement les produits chimiques qui ont été introduits lors de la descente, mais aussi les matières qui ont été prélevées sur le schiste… Dans les schistes noirs, les schistes contenant du gaz, les plus dangereux sont les métaux lourds — strontium, baryum, uranium et radium — dont certains sont également des matières radioactives naturelles. » [77]

Les polluants issus des eaux usées, souvent mélangés aux déblais de forage, peuvent contenir certaines des toxines les plus importantes connues du processus de forage.

Le Dr Bishop aborde la toxicité du baryum, du plomb, de l'arsenic, du chrome, du benzène et des matières radioactives à des concentrations de l'ordre du ppb. Le radon, une substance hautement radioactive, peut être mobilisé par la fracturation hydraulique. Ce gaz extrêmement mobile peut provoquer une désintégration radioactive au niveau des poumons et, après la fumée de tabac, est la deuxième cause de cancer du poumon. [78] Un autre composé dangereux découvert dans les fluides de reflux des schistes bitumineux est le 4-nitroquinoléine-1-oxyde (4-NQO), « l'un des cancérogènes les plus puissants connus, notamment pour son effet cancérigène sur la bouche ». [79] Cette toxine n'est pas un additif chimique et n'est pas présente naturellement dans les schistes bitumineux. Le Dr Bishop s'interroge donc sur le rôle potentiel des interactions chimiques survenant lors du forage dans sa présence. Il précise qu'aucune étude n'a été publiée à ce jour sur ce sujet. [80]

Les déchets issus de l'extraction de gaz non conventionnels constituent un problème majeur, notamment lorsque les sites de stockage et d'élimination sont inadaptés à la gestion de ces matières toxiques. L'industrie a généralement minimisé les risques associés à ces déchets, affirmant souvent qu'une grande partie reste en sécurité sous terre.

Selon le Dr Anthony Ingraffea, « L'industrie aime à dire que la majeure partie du fluide injecté reste en place. Ce qu'elle omet de préciser, c'est la période de comptage. Généralement, le fluide remonté après la fracturation n'est comptabilisé comme fluide de fracturation remonté que pendant les deux premières semaines d'exploitation. Or, tous les puits de gaz de schiste continuent de produire du fluide de fracturation et de la saumure contenant des métaux lourds pendant toute la durée de vie du puits. Il faut donc être très prudent. On ne peut pas affirmer qu'en moyenne, 50 % du fluide est remonté. »

Il faut préciser dans quel délai cette mesure est effectuée. En général, la quasi-totalité du fluide de fracturation revient pendant la durée de vie du puits. [81]

Plusieurs incidents ont été signalés où des installations de stockage d'eaux usées n'ont pas réussi à contenir les eaux produites lors des opérations de forage gazier, entraînant une contamination des cours d'eau avoisinants. [82] [83] Certaines stations d'épuration ont reçu des eaux usées de forage sans pouvoir les traiter correctement, tandis que les autorités réglementaires restaient passives. [84] Les déchets de forage provenant de certaines zones sont particulièrement radioactifs, menaçant les communautés proches des sites d'élimination. [85] [86] En Pennsylvanie, des eaux usées de forage toxiques, acheminées vers une station d'épuration, ont détruit les micro-organismes nécessaires au bon traitement des eaux usées. Par conséquent, des matières fécales mal traitées ont été rejetées dans la rivière Susquehanna. [87]

Des cas documentés de traitement inadéquat des eaux produites lors d'opérations de fracturation hydraulique ont également été recensés. [88] L'inquiétude grandit face au fait que de nombreux États producteurs de gaz ne disposent pas des capacités nécessaires pour traiter ces eaux usées. [89] Compte tenu de l'incapacité des stations d'épuration à gérer le niveau de contaminants présents dans les déchets de forage, certains recommandent de traiter ces eaux usées comme des « matières dangereuses à usage industriel » et de les séparer des stations qui rejettent les eaux traitées dans le réseau d'eau potable. [90] Comme l'a récemment rapporté le New York Times, compte tenu de leurs fortes concentrations en sel, en radio-isotopes et autres contaminants, un traitement inadéquat des déchets de forage peut avoir des conséquences désastreuses pour l'eau potable. [91] Des documents de l'EPA révèlent que les autorités fédérales n'ont pas su s'attaquer à cette menace croissante. [92]

Sans imposer de restrictions à l'industrie gazière en pleine expansion, il est difficile de freiner le flux de déchets de forage. Le Dr Bishop souligne que le laxisme de la réglementation est au cœur du problème : « Le volume considérable et la nature particulièrement nocive de ces déchets posent des défis importants, même dans les meilleures conditions d'exploitation. La législation des États hôtes tend à rendre confidentielles les informations relatives aux additifs, ce qui entrave les efforts de surveillance, lorsqu'ils sont entrepris. Les installations existantes pour le traitement des déchets de procédé sont insuffisantes, notamment dans le nord-est des États-Unis où la capacité d'injection souterraine est extrêmement limitée. Ce manque d'installations pour les déchets de procédé constitue peut-être le principal obstacle auquel sont actuellement confrontées les entreprises énergétiques et les autorités de réglementation étatiques. » [93]

En l’absence de traitement, les eaux usées sont généralement évacuées par injection souterraine. Toutefois, ce procédé n’est pas applicable dans tous les États. On craint que l’évacuation par injection souterraine ne crée « une nouvelle source potentielle de contamination chimique extrêmement toxique » [94].

Certains États exigent que les entreprises démontrent que l'injection d'élimination ne s'échappera pas des zones cibles et ne contaminera pas les aquifères d'eau douce. [95]

Il existe encore des solutions pour réutiliser les eaux usées. Cependant, selon le Dr Anthony Ingraffea, « le recyclage des eaux usées aux États-Unis n'en est qu'à ses débuts. Il existe deux types de recyclage. On peut espérer réutiliser une partie des fluides de retour dans les puits suivants. Très peu d'entreprises opérant à New York, en Pennsylvanie, en Arkansas et au Texas le font actuellement, car cela représente un coût supplémentaire considérable. Le recyclage consiste également à transporter les fluides usés depuis la plateforme de forage vers des installations dotées de technologies spécifiques capables d'éliminer la majeure partie des déchets contenus dans le fluide. »

Il en résulte un volume plus faible de déchets plus concentrés qui peuvent ensuite être transportés pour être éliminés en toute sécurité dans des puits d'injection souterrains, par exemple — ce qui ne fonctionnera probablement pas… tout comme cela ne fonctionnera pas en Pennsylvanie et à New York. Mais cela fonctionne en Arkansas et au Texas. » [96]

L’élimination des eaux usées par injection souterraine a récemment été associée à une série de plus de 800 séismes à Guy, dans l’Arkansas. [97] Des géologues de l’American Geological Survey rapportent qu’une corrélation directe existe entre les séismes et les sites d’injection des eaux usées. [98]

Les régions « sismiquement actives ou fortement fissurées présentent des risques de contamination plus élevés que les régions géologiquement stables » [99] . La recrudescence des séismes dans les zones de forage gazier est devenue récemment une source d'inquiétude supplémentaire. Après le début des forages à Cleburne, au Texas, la ville a connu en huit mois plus de séismes qu'au cours des 30 années précédentes réunies [100] . Des villes situées au-dessus du gisement de schiste de Barnett, dans le centre-nord du Texas, ainsi que des régions de l'ouest de l'État de New York, du centre de l'Oklahoma et de la Virginie-Occidentale, ont toutes subi des séismes probablement liés au forage gazier ou à l'injection d'eaux usées [101] .

Selon Ronald Martino, professeur de géologie à l'Université Marshall, on sait depuis un demi-siècle que l'injection de fluides souterrains peut induire une activité sismique. [102] L'injection de fluides à haute pression risque d'activer des failles, ce qui inquiète Jack Century de JR Century Petroleum Consultants Ltd., qui met en garde : « Lorsque nous perturbons le système en modifiant la pression des fluides, nous risquons d'activer des failles », ajoutant : « Une fois que la sismicité locale se déclenche, il est impossible de l'arrêter. » [103] La plupart des séismes observés dans ces régions sont de faible magnitude, mais ils menacent les tubages en ciment, seul dispositif de protection de l'eau potable contre les puits de gaz et les sites d'élimination souterrains. [104]