Sables bitumineux : une réponse à l'épuisement des réserves de pétrole ?

Les  sables bitumineux, ou bitumeux, sont un mélange d'eau, de sable et… de bitume,
une forme très visqueuse, voire solide, de pétrole brut. Dans un contexte de raréfaction du pétrole conventionnel, leur extraction constitue un immense enjeu. Leur exploitation, complexe, soulève toutefois des problèmes environnementaux. Un défi majeur en termes de R&D pour les compagnies pétrolières.

Les nouveaux pays de l'or noir

Les gisements de sables bitumineux se trouvent essentiellement au Canada,
au nord de la province d'Alberta, dans la région de l’Athabasca.

L'enjeu est immense : plus de 300 milliards¹ de barils de ressources sur 1 700 milliards de barils d’huile en place ! C'est ainsi que le Canada est devenu le principal fournisseur de pétrole des États-Unis… devant l'Arabie saoudite.

Les sables bitumineux représentent
des réserves pétrolières équivalentes à celles
de l’Arabie saoudite.

Ces abondantes ressources sont pourtant très difficiles à exploiter. À tel point qu'elles n'intéressent vraiment l'industrie pétrolière que depuis que les réserves en pétrole conventionnel montrent leurs limites.

L'extraction des sables bitumineux nécessite autant d'énergie qu'elle en procure.

Faux. La production d'un baril de pétrole léger à partir de sables bitumineux nécessite 20 à 25 % de l'énergie contenue dans ce baril : en d'autres termes, on consomme un baril pour en produire 4 à 5. Le bilan reste donc largement positif, même si la consommation d'énergie est beaucoup plus importante que dans les gisements classiques (un baril pour 15).

Des exploitations hors normes…

Les sables bitumineux peuvent être localisés de quelques dizaines à quelques centaines de mètres de profondeur.

Les plus proches de la surface sont exploités via des mines à ciel ouvert :

   •    on commence par dégager le sol et mettre de côté le terreau de surface, en vue de la réhabilitation du site après exploitation ;

   •    on creuse une carrière pour atteindre les gisements et extraire les sables.

Des camions de plus de 365 tonnes, hauts comme des immeubles de 3 étages, ont été spécifiquement conçus pour ces travaux colossaux !

Pour les gisements plus profonds, on utilise actuellement des méthodes dites thermiques pour fluidifier le bitume dans le gisement. De la vapeur est injectée dans le sol par des puits horizontaux, la température du bitume augmentant, il devient moins visqueux et plus facile à pomper. L’empreinte au sol de cette extraction in situ est moindre que celle de la technique minière puisque seule une toute petite surface au sol est impactée. Elle se pratique habituellement selon deux procédés différents :

   •    le procédé Cyclic Steam Stimulation (CSS) consiste à utiliser un même puits alternativement en injection de vapeur et extraction de bitume. La vapeur liquéfie le bitume et rend le pompage possible ;

   •    le procédé Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) s’appuie sur des paires de puits horizontaux. Il consiste à injecter de la vapeur par le puits supérieur pour fluidifier le bitume, puis à pomper le mélange eau-bitume récupéré dans le puits inférieur.

Le choix du procédé dépend des caractéristiques propres à chaque gisement.

… Mais de plus en plus responsables

La production et le traitement des sables bitumineux ont aujourd'hui un impact environnemental fort :

   •    ils exigent d’importants volumes d'eau ;

   •    ils nécessitent beaucoup d’énergie (vapeur, électricité, chaleur) et génèrent donc des émissions de CO₂.
 

L'exploitation des sables bitumineux produit de grandes quantités de soufre, nocives pour l'environnement.

Vrai et faux. Le soufre est en effet un des principaux sous-produits des sables bitumineux (on estime qu'en 2015, le volume annuel de soufre récupéré pourrait atteindre 5 millions de tonnes). Mais ce soufre n'est pas forcément nuisible à l'environnement. Il est stocké sur place sous forme inerte ou exporté pour servir notamment dans la fabrication d'engrais, évitant l'emploi d'une technique (la combustion de pyrite) très émettrice de CO₂. Depuis 1996, 40 des 600 usines d’engrais de Chine ont ainsi été converties pour utiliser le soufre canadien. Cela entraîne une réduction des rejets de CO₂ dans l’atmosphère de 250 000 tonnes chaque année.² Les exploitants orientent actuellement leur recherche et développement pour diminuer les impacts environnementaux. Sont ainsi à l'étude :

   •    l'optimisation du recyclage de l'eau et le recours croissant à de l’eau saumâtre pour l’extraction in situ, afin de limiter les prélèvements sur les sources naturelles ;

   •    le développement d'autres procédés de production, moins consommateurs d'eau : adjonction d’un solvant à la vapeur injectée, voire injection d’un solvant seul, production du bitume encore mêlé au sable et à plus long terme : combustion in situ, chauffage à
l'électricité… ;

   •    la capture et le stockage du CO₂ émis au cours de l'exploitation.

L'écosystème reste perturbé, même après la fin
de l'exploitation des gisements.

Vrai et faux. La remise en état des sites d'extraction arrivés en fin de vie est un enjeu majeur et elle est sévèrement réglementée. La protection de l'environnement est prise en compte dès la conception du projet avec, par exemple, la mise en place de couloirs dédiés à la faune locale, des programmes de reboisement... Ainsi, une fois que le site a été restauré, il retrouve des conditions proches de son état initial.

Face à la demande croissante d'énergie, les sables bitumineux représentent une opportunité de renouveler les ressources pétrolières. Les études en cours visent à inscrire leur exploitation dans une logique de développement durable, économiquement viable et respectueuse de l'environnement. 

[1]Source ERCB
[2]Source Office National Canadien de l’Énergie, Les sables bitumineux du Canada : Perspectives et défis jusqu’en 2015 (mise à jour 2006)