Le mythe selon lequel le gaz est une « énergie propre »

Le mythe du gaz naturel « propre » contamine le débat sur l'avenir énergétique de l'Amérique.

Face au rejet massif du charbon par le public – combustible fossile le plus polluant qui mérite amplement sa réputation –, l’industrie gazière s’est efforcée de présenter son produit comme une énergie « propre » et « alternative ». Preuve du succès de ses campagnes de lobbying et de publicité, même le gouvernement fédéral qualifie de plus en plus le gaz de combustible « propre » [1] et « alternatif » [2] . Le président Barack Obama a adhéré à ce mythe, incluant le gaz naturel dans sa définition des « sources d’énergie propres » lors de son discours sur l’état de l’Union de 2011. [3]

Le gaz, combustible fossile polluant, provient de sources non renouvelables de matières organiques formées il y a des millions d'années. [4] Son extraction du sol par forage se fait par des procédés invasifs, menaçant la santé publique et l'environnement, notamment dans les régions du pays où l'activité de forage est intense. [5]

La production, le transport et la combustion du gaz naturel engendrent une pollution atmosphérique importante. Le méthane, principal composant du gaz naturel, est un puissant gaz à effet de serre ( GES ), plus de 20 fois plus efficace que le dioxyde de carbone ( CO₂ ) pour retenir la chaleur dans l'atmosphère . [6] Les autres émissions de gaz naturel comprennent le dioxyde de carbone (CO₂ ) , le dioxyde de soufre (SOₓ ) , les oxydes d'azote (NOₓ ) , le monoxyde de carbone (CO), les particules fines, les composés organiques volatils (COV ) , dont le benzène, et d'autres polluants. [7]

En réalité, dans les zones rurales et urbaines de l'ouest des États-Unis où les activités de forage pétrolier et gazier sont nombreuses, la qualité de l'air est fortement impactée, notamment par l'ozone troposphérique (smog). [8] L'Associated Press a récemment rapporté que la qualité de l'air du Wyoming est pire que celle de Los Angeles en raison de l'exploitation gazière. [9] De plus en plus d'éléments indiquent que les opérations de forage dans la région de schiste de Marcellus, dans l'est des États-Unis, soulèvent également des inquiétudes quant à la pollution atmosphérique. [10] Le smog issu du forage peut se propager jusqu'à 320 kilomètres (200 miles) depuis la zone de production de gaz, causant des dommages considérables à la santé humaine et à l'environnement. [11]

Impacts climatiques de l'exploitation du gaz non conventionnel

Face à la menace de plus en plus urgente que représente le changement climatique, le gaz naturel est souvent présenté comme une source d'énergie transitoire idéale (ou « combustible de transition ») pour abandonner le charbon et le pétrole au profit des énergies renouvelables. Or, comme l'a indiqué le Conseil des présidents des sociétés scientifiques – qui représente 1.4 million de scientifiques issus de plus de 150 disciplines – à l'administration Obama en mai 2010, « certaines solutions énergétiques de transition actuellement encouragées pour abandonner les systèmes énergétiques fossiles émetteurs de GES n'ont pas fait l'objet d'analyses scientifiques suffisantes avant leur mise en œuvre, et leurs émissions de GES et leurs coûts environnementaux pourraient être plus importants qu'on ne le pense généralement ». Le développement du gaz non conventionnel issu des gisements de schiste, avertit le Conseil, est un « exemple où les politiques publiques ont précédé les études scientifiques adéquates ». [12]

L'impact climatique de la production de gaz issu de gisements non conventionnels a fait l'objet de peu d'études scientifiques. Or, les quelques études menées sur le sujet contredisent fortement l'idée répandue selon laquelle le gaz serait une source d'énergie propre.

Dioxyde de carbone

L’exploitation des gisements de gaz non conventionnels est une activité énergivore. Les énormes quantités d’équipements lourds nécessaires au pompage de l’eau et à la création de la pression de forage requise pour extraire le gaz de schiste génèrent d’importantes émissions. La construction des plateformes de forage, la collecte de l’eau et l’élimination des déchets entraînent toutes des émissions liées au transport. Une grande partie de la production sur une plateforme de forage non conventionnelle, comme le forage horizontal et la fracturation hydraulique, est assurée par des moteurs diesel polluants. [13]

Le Centre Tyndall pour la recherche sur le changement climatique estime que les émissions de CO₂ liées au forage gazier s'élèvent à 15 kg par pied foré, du fait de l'utilisation des seuls moteurs diesel. [14] Les puits de schiste de Marcellus, remarquablement profonds, peuvent atteindre 2 2 mètres à la verticale et 8,000 11,000 mètres à l'horizontale. [15] Un puits d'une longueur totale de 19,000 285,000 mètres produirait 285 2 kg (2 tonnes) de CO₂, uniquement à cause des moteurs diesel. Pour le calcul des émissions de CO₂ associées , les puits non conventionnels se distinguent des puits conventionnels pour deux raisons : la distance de forage plus importante due au forage horizontal et, surtout, la fracturation hydraulique.

D’après le Tyndall Centre, la fracturation hydraulique est la principale source d’ émissions de CO₂ liées au forage de gaz non conventionnel. Ces importantes émissions de CO₂ sont imputables au processus de fracturation hydraulique, qui utilise des moteurs et comprend le mélange des produits chimiques de fracturation et du sable pompé depuis les réserves, ainsi que la compression à haute pression, l’injection et la récupération des matériaux dans et hors du puits. [16]

Après avoir calculé les principales émissions de CO2 liées à l'extraction de gaz de schiste, le Tyndall Centre estime qu'un seul puits foré une seule fois pour du gaz non conventionnel émettra entre 348 et 438 tonnes métriques de CO2 . Aussi élevé que soit ce chiffre, il ne reflète qu'une partie des émissions de CO2 et ne tient pas compte de l'ensemble des émissions de gaz à effet de serre ( GES ) provenant du forage de gaz non conventionnel.

Au-delà de la question des émissions de CO₂ , les préoccupations concernant le principal composant du gaz, le méthane, sont croissantes. Les fuites de méthane constituent une source supplémentaire considérable d' émissions de GES liées au forage gazier.

Méthane

D'après une analyse de cycle de vie récente menée par une équipe de scientifiques de l'Université Cornell, dirigée par le professeur Robert W. Howarth, le gaz non conventionnel – en particulier lorsqu'il est extrait du schiste bitumineux par fracturation hydraulique – est susceptible de représenter une menace climatique encore plus importante que le charbon et le pétrole, les autres combustibles fossiles polluants. En raison des importantes émissions de méthane liées à l'extraction, au traitement et au transport, le gaz non conventionnel pourrait avoir un impact global sur les gaz à effet de serre plus important qu'on ne le pensait.

Howarth et ses coauteurs affirment que lorsque ces aspects du cycle de vie sont pris en compte, « l’importante empreinte carbone du gaz de schiste remet en cause la logique de son utilisation comme combustible de transition au cours des prochaines décennies, si l’objectif est de réduire le réchauffement climatique ». [17]

L'analyse la plus récente menée par l'équipe de Howarth à Cornell, récemment publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Climatic Change Letters, indique que sur un horizon temporel de 20 ans, « l'empreinte GES du gaz de schiste est au moins 20 % supérieure et peut-être plus de deux fois supérieure à celle du charbon lorsqu'elle est exprimée par quantité d'énergie disponible lors de la combustion ». [18]

Le professeur Howarth estime que l'extraction, le traitement et le transport du gaz naturel, combinés aux fuites de méthane, placent ce dernier devant les autres combustibles fossiles en termes d'émissions totales de gaz à effet de serre. « La principale conclusion de cette étude », explique le professeur Howarth, « est que si l'on réalise une étude intégrée sur 20 ans après l'exploitation du gaz, le gaz de schiste est pire que le gaz conventionnel, et même pire que le charbon et que le pétrole. » [19]

L'équipe de Cornell a mis en garde les responsables politiques et l'industrie contre un passage massif au gaz naturel, soulignant que la course à l'exploitation des réserves de gaz non conventionnel sans une prise en compte exhaustive des conséquences de ce processus pourrait avoir des conséquences désastreuses pour le climat mondial. L'augmentation prévue de la production de gaz aux États-Unis inquiète certains analystes, qui craignent que le gaz ne se substitue pas à d'autres sources d'énergie polluantes comme le charbon, mais qu'il s'y ajoute, contribuant ainsi à l'augmentation de la consommation totale de combustibles fossiles. [20] Malgré l'augmentation rapide des taux de production nationaux, certains dirigeants de l'industrie admettent que les États-Unis, en raison de la demande énergétique toujours croissante, resteront un importateur net de gaz. [21] L'étude de Cornell n'apporte pas de réponse définitive à la question du méthane, mais elle soulève suffisamment de préoccupations pour justifier un moratoire immédiat sur la délivrance de nouveaux permis de fracturation hydraulique aux compagnies gazières et la nécessité urgente de mener des études complémentaires.

Attaques de l'industrie contre la science

Lorsque le Dr Howarth a publié la première version de l'analyse de son équipe au printemps 2010, l'industrie gazière s'est empressée de la critiquer. [22] Bien que l'équipe de Howarth ait fondé son analyse préliminaire en grande partie sur les estimations du gouvernement fédéral concernant les fuites de méthane, [23] affirmant que 1.5 % du gaz naturel consommé s'échappe sous forme d'émissions fugitives, Howarth a ouvertement admis que son travail constituait une analyse préliminaire et qu'il était nécessaire de procéder à des clarifications supplémentaires. La recherche scientifique dans ce domaine est complexe en raison du manque général de données et de surveillance. Les chiffres relatifs aux émissions sont mieux connus dans l'industrie charbonnière que dans l'industrie gazière pour diverses raisons, « dont l'une est que le méthane est réglementé dans l'industrie minière du charbon, contrairement à celle du gaz naturel », selon le Dr Howarth. [24]

Il s'avère toutefois que leurs hypothèses initiales concernant les fuites de méthane provenant du gaz de schiste – et les estimations de l'EPA elle-même – étaient largement inférieures à la réalité, sous-estimant considérablement les fuites de méthane issues du gaz de schiste extrait par fracturation hydraulique. Apparemment, l'EPA n'avait pas pris en compte auparavant les émissions totales liées aux vastes réseaux de production, de traitement, d'évacuation et de transport utilisés pour l'exploitation des puits de gaz naturel. [25] L' EPA avertit désormais que son rapport de référence de 1996, intitulé « Émissions de méthane de l'industrie du gaz naturel », a « considérablement sous-estimé » les sources d'émissions. [26]

Les chiffres révisés de l’ EPA concernant les émissions ont confirmé les affirmations de Howarth selon lesquelles les émissions fugitives de méthane constituent un problème grave et devraient avoir des conséquences importantes sur notre intérêt pour le gaz comme combustible de transition. On sait désormais que des sources d’émissions jusque-là insoupçonnées contribuent de manière considérable aux rejets de méthane dans l’atmosphère, à des taux plusieurs milliers de pour cent supérieurs aux estimations précédentes. [27]

L’équipe du Dr Howarth a révisé ses propres chiffres pour intégrer les nouvelles données de l’ EPA , et son analyse récente reflète ce taux d’émissions plus alarmant : « En additionnant toutes les pertes estimées, nous calculons que, durant le cycle de vie d’un puits de gaz de schiste moyen, 3.6 à 7.9 % de la production totale du puits est émise dans l’atmosphère sous forme de méthane. Cela représente au moins 30 % de plus, et peut-être plus du double, des émissions de méthane que nous estimons pour le gaz conventionnel sur l’ensemble de son cycle de vie. » [28]

Ces émissions plus élevées provenant du gaz de schiste non conventionnel sont nettement supérieures à celles du gaz conventionnel « en raison des émissions de méthane liées aux fluides de reflux et au forage des puits lors de leur complétion » [29] . Les puits conventionnels ne présentent pas de reflux car ils ne sont pas forés hydrauliquement et leur complétion ne nécessite pas de phase de forage. Lors de la seule phase de reflux, où un mélange de méthane et de fluides de fracturation remonte à la surface, les puits non conventionnels perdent entre 0.6 et 3.2 % de leur production totale de gaz sur leur durée de vie [30] .

Une fois le puits prêt pour la production, la phase de forage consiste à retirer les bouchons, permettant ainsi au gaz précédemment contenu de s'écouler. Une perte supplémentaire de 0.33 % de la production totale de gaz est enregistrée lors de cette étape. [31]

Le Dr Anthony Ingraffea de l'Université Cornell, expert en fracturation hydraulique et co-auteur du rapport de Howarth, affirme que l'empreinte carbone liée aux émissions de gaz à effet de serre de la production de gaz, tant conventionnelle que non conventionnelle, n'a jamais été correctement évaluée. Or, les différences entre les forages conventionnels et non conventionnels sont considérables, explique Ingraffea, en raison de la taille nettement supérieure des puits non conventionnels. Ces derniers présentent une longueur totale plus importante que les puits conventionnels, du fait de leurs extensions latérales souterraines.

Cette longueur totale accrue implique que les puits de gaz non conventionnels nécessitent un matériel de forage plus important et plus lourd, un temps de forage plus long, une probabilité plus élevée de problèmes de forage et une ventilation plus importante pendant le forage. De plus, ces puits plus longs requièrent un matériel de fracturation plus important et plus lourd, un plus grand nombre d'étapes et un volume plus élevé par étape, un plus grand nombre de bouchons et des périodes de forage plus longues.

De plus, ces opérations de forage à grande échelle produisent davantage de déchets de reflux et d'eau produite, ce qui signifie à son tour des volumes de déchets plus importants pendant des périodes plus longues et une augmentation des rejets et du torchage du gaz. [32]

Une grande partie du méthane qui s'échappe est libérée lors de la préparation du puits, avant sa mise en production. Pendant le forage, les remontées de fluide et après chaque étape de fracturation hydraulique, la production de gaz est impossible ; par conséquent, explique Ingraffea, le gaz résiduel est soit évacué, soit brûlé à la torche. Les foreurs rencontrent souvent des poches de méthane peu profondes qui s'écoulent directement dans le puits. Ce méthane initial doit également être évacué ou brûlé à la torche.

« Je dois souligner », ajoute-t-il, « qu’il existe de nombreux pays dans le monde où le torchage est illégal. » [33]

Lorsque les entreprises pratiquent le torchage, elles gaspillent non seulement du gaz par des pratiques inefficaces (gaz pour lequel les propriétaires fonciers ne sont pas rémunérés), mais elles émettent également directement et de manière inconsidérée de puissants gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Afin de maintenir des estimations prudentes, l'équipe de Cornell a considéré que l'industrie gazière répartit en moyenne ses déchets gazeux à parts égales entre l'évacuation et le torchage.

En raison du manque de données sur les émissions de méthane, l'équipe a également exclu les émissions de gaz en surface, les accidents, les incidents et la migration du méthane autour et vers le haut du puits avant la production. Par conséquent, les taux d'émission alarmants présentés dans l'étude pourraient être inférieurs à la réalité.

Selon le professeur Howarth, une analyse approfondie du méthane est essentielle pour comprendre le potentiel de réchauffement climatique ( PRG ) des gaz, car le méthane interagit différemment avec l'atmosphère que le dioxyde de carbone. Il est important de noter que les conclusions de l'équipe de Cornell reposent sur des données limitées et doivent être confirmées par d'autres études scientifiques.

Les données relatives aux émissions fugitives de méthane provenant du charbon et du pétrole n'ont pas non plus été correctement évaluées. Toutes les industries extractives de combustibles fossiles devraient être tenues de collecter et de publier des données complètes sur ces émissions. Tant que cela ne sera pas fait, une grande incertitude persistera.

Le potentiel de réchauffement global (PRG) étant « l’influence intégrée d’un gaz par rapport au dioxyde de carbone sur le réchauffement climatique sur une période de temps définie », cette période influence la compréhension de l’effet d’un gaz donné. Dans le cas du méthane, Howarth affirme que l’horizon temporel est crucial, « car le méthane ne persiste pas aussi longtemps dans l’atmosphère que le dioxyde de carbone ».

Le méthane reste dans l'atmosphère pendant environ une décennie, le dioxyde de carbone pendant environ un siècle. Ainsi, sur une courte période, juste après son émission, le méthane est un gaz à effet de serre incroyablement puissant, mais au bout d'un siècle, il disparaît. [34]

Dans son analyse du méthane, Howarth a effectué deux calculs de base : l’un sur une période de 100 ans, l’autre sur 20 ans. Selon les données standard, le méthane est 21 fois plus puissant que le CO₂ sur une période de 100 ans et 72 fois plus puissant sur une période de 20 ans. Ces chiffres, explique Howarth, ont récemment été révisés à 33 et 105 respectivement, valeurs que le GIEC lui a conseillé de suivre. [35]

De nouvelles recherches ont démontré que le méthane, outre son fort potentiel de réchauffement, empêche en réalité le refroidissement atmosphérique en raison de ses effets indirects sur la formation d'aérosols dans l'atmosphère. [36] Comprendre ces effets intégrés à court terme est essentiel, explique Howarth, « car nous voulons lutter contre le changement climatique dès maintenant et nous devons nous préoccuper de ces aspects immédiats ». [37] L'équipe de Cornell remet en question l'idée que le gaz de schiste puisse être considéré comme « propre ». Bien pire que le charbon pour le climat au cours des deux prochaines décennies, et tout aussi néfaste pour le siècle à venir, le gaz non conventionnel ne constitue plus une énergie de transition valable, conclut l'équipe de Howarth.

La décision prise par l’EPA en novembre 2010 de renforcer la surveillance des émissions fugitives de méthane provenant de l’industrie pétrolière et gazière s’explique par des taux d’émission de ce secteur équivalents à ceux de 40 millions de voitures particulières par an. [38] Depuis le 1er janvier 2011, l’industrie pétrolière et gazière est tenue de déclarer les fuites de méthane issues de toutes ses activités. Il est possible que ces déclarations contribuent à une augmentation des estimations des émissions fugitives de méthane.

Malgré sa réputation trompeuse d’énergie « propre » et « abondante », le gaz est une source d’énergie polluante et non renouvelable. Dans son récent témoignage devant le Comité permanent des ressources naturelles du Canada, le Dr Ingraffea a déclaré que :

Mais ces impacts potentiels n’ont pas été suffisamment pris en compte et le pays s’est déjà, d’une certaine manière, engagé sur la voie d’un avenir fortement dépendant du gaz. « Ce que nous espérons accomplir avec cette étude », explique Ingraffea, « c’est stimuler la recherche scientifique qui aurait dû être menée avant que, selon moi, les plans d’affaires des entreprises ne prennent le pas sur la stratégie énergétique nationale. » [40]

Cette critique porte un coup dur à l'industrie gazière, anéantissant l'idée que le gaz puisse devenir l'énergie de transition nationale vers un avenir énergétique renouvelable. En réalité, chaque jour de retard dans la transition vers un système de production d'énergie véritablement propre et renouvelable constitue un recul dans la lutte contre le changement climatique. Toutes les énergies fossiles sont polluantes, dangereuses pour la santé publique et l'environnement, et néfastes pour le climat mondial.