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Vue aérienne d’un puits de gaz dans le bassin de Marcellus au nord de la Virginie-Occidentale

Vue aérienne d’un puits de gaz dans le bassin de Marcellus au nord de la Virginie-Occidentale (6381380, iStockphoto)

Les STIM en contexte

Qu’est-ce que la fracturation hydraulique?

Parlons sciences et Amaya Singh

Résumé

La fracturation hydraulique permet d’extraire des gaz naturels de la roche, mais elle peut aussi contaminer l’eau douce et même provoquer un séisme!

Sais-tu d’où provient l’électricité qui alimente ta maison? Eh bien, elle a probablement été produite, ne serait-ce qu’en partie, à partir de combustibles fossiles. Les combustibles fossiles sont issus de la transformation des restes de plantes et d’animaux morts enfouis dans le sol depuis des millénaires. Les trois combustibles fossiles les plus répandus sont le charbon, le pétrole et le gaz naturel.

Mais comment extrait-on ces combustibles? Tu as peut-être déjà entendu parler de certaines techniques, comme le forage pétrolier, l’extraction du charbon ou la fracturation hydraulique (ou hydrofracturation). Mais, qu’est-ce que la fracturation hydraulique, au juste? Et pourquoi suscite-t-elle un tel intérêt?

Les vastes dépôts de gaz naturels, tels que le méthane, le propane et le butane, qui sont aujourd’hui profondément enfouis dans le sol, se sont formés et sont restés piégés au fil des millénaires dans les couches de roche. Plus particulièrement, les formations de schiste sont susceptibles de renfermer de grandes quantités de gaz naturels. Le schiste est une roche composée d’argile et de divers autres minéraux. Par conséquent, les dépôts de schistes seraient potentiellement d’immenses sources d’énergie. Mais comme le schiste est enfoui extrêmement profondément dans le sol et qu’il est imperméable, c’est-à-dire qu’il ne laisse passer aucun liquide, les gaz naturels qu’il contient sont difficilement accessibles.

Formation de schiste d’Utica près de la ville de Donnacona, au Québec. Les strates (couches) foncées sont faites d’argile, et les strates claires, de calcaire. Le stylo sert à indiquer l’échelle
Formation de schiste d’Utica près de la ville de Donnacona, au Québec. Les strates (couches) foncées sont faites d’argile, et les strates claires, de calcaire. Le stylo sert à indiquer l’échelle (Source : Office national de l’énergie).

Le savais-tu?

Selon les estimations, le schiste du bassin de Horn River en Colombie-Britannique daterait de la période du Dévonien, ce qui signifie qu’il aurait environ 385 millions d’années!

Qu’est-ce que la fracturation hydraulique?

La fracturation hydraulique (ou hydrofracturation) est une technique d’extraction des gaz naturels. Elle consiste à creuser un puits d’environ 1 500 mètres de profondeur en général dans le sol, puis à y injecter un liquide sous très haute pression. Ce liquide appelé liquide de fracturation est un mélange d’eau, de sable et de substances chimiques. L’injection du liquide casse la roche sous-jacente et crée des fissures (ou crevasses) dans celle-ci. Ces fissures permettent aux gaz naturels qu’elle renferme de s’écouler dans le puits et de remonter finalement vers la surface.

Processus de fracturation hydraulique
Processus de fracturation hydraulique (© 2019 Parlons sciences; image de normaals via iStockphoto).

Quels sont les avantages de la fracturation hydraulique?

Les partisans de la fracturation hydraulique affirment qu’elle crée des emplois. De plus, au Canada, la fracturation hydraulique accroît la production d’énergie à l’échelle nationale. Autrement dit, nous pouvons produire de l’énergie sur notre propre sol au lieu d’importer des ressources énergétiques d’autres pays. 


En outre, la fracturation hydraulique permet d’avoir accès à de vastes réserves de gaz naturel. Le gaz naturel est un combustible plus propre que le charbon ou le pétrole.
Tout cela semble bien beau. Mais, y a-t-il un prix à payer?

Quels sont les inconvénients de la fracturation hydraulique?

Les inquiétudes suscitées par la fracturation hydraulique sont essentiellement d’ordre écologique. Les gens redoutent les effets qu’elle peut avoir sur les changements climatiques. En fait, ce processus libère du méthane. Le méthane est un puissant gaz à effet de serre (GES). Il est à l’origine d’environ 25 % du réchauffement climatique engendré par l’activité humaine. De plus, il représente environ 15 % des émissions de GES au Canada.

Le savais-tu? 

Le méthane présent dans l’atmosphère emprisonne à peu près 30 fois plus de chaleur que le dioxyde de carbone.

Les répercussions de la fracturation hydraulique sur l’eau sont également des sources de préoccupation. Par exemple, les gens s’inquiètent pour la conservation des eaux. La fracturation hydraulique consomme beaucoup d’eau douce. La fracturation hydraulique d’un puits peut nécessiter de 5,7 à 56,8 millions de litres d’eau douce. Or, en général, cette eau n’est presque pas réutilisable : elle se transforme en eaux usées (ou eaux de rejet). Le problème, c’est que ces eaux usées peuvent se répandre dans les lacs et les rivières.

Les gens redoutent également une contamination de l’eau potable. L’eau potable provient des aquifères situés au-dessus des formations de schiste. Normalement, cette eau n’est pas en contact avec le méthane qui est piégé dans les profondeurs de la Terre. Mais, la fracturation hydraulique crée de nouvelles failles dans la roche qui permettent aux gaz de se frayer un chemin entre les couches de roche et d’atteindre les sources d’eau potable. Les gens craignent que ces failles ne favorisent l’infiltration de méthane dans les puits d’eau potable.

Des chercheurs de l’Université Duke ont étudié la contamination de l’eau à proximité du bassin de Marcellus en Pennsylvanie. Ils ont décelé la présence d’une forte concentration de méthane dans l’eau potable de 82 % des foyers situés à proximité de puits de fracturation hydraulique. La concentration de méthane dans l’eau augmentait avec la proximité de la maison par rapport au puits.

Quelques-unes des préoccupations suscitées par la fracturation hydraulique
Quelques-unes des préoccupations suscitées par la fracturation hydraulique (© 2019 Parlons sciences; image de normaals via iStockphoto).

Le savais-tu?

On fait un peu de fracturation hydraulique au Manitoba et en Saskatchewan. Mais la plupart des activités de fracturation hydraulique menées au Canada sont concentrées en Alberta et dans le nord-est de la Colombie-Britannique.

Selon les membres de l’industrie du gaz naturel, le risque de contamination de ce type est très faible. En général, des couches de roche imperméables de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur séparent les aquifères des formations de schiste. Pourtant, certaines compagnies privilégient la fracturation hydraulique à faible profondeur.

L’industrie de la fracturation hydraulique souligne que les cas de contamination sont rares et qu’ils sont attribuables à des anomalies; par exemple, un puits qui n’avait pas été bien creusé, ou des gaines de tuyaux défaillantes (les gaines visent normalement à prévenir les fuites de gaz).

Les gouvernements sont en train de resserrer la réglementation des eaux. Certaines entreprises ont même mis au point des techniques de fracturation hydraulique sans eau.

Le liquide de fracturation en tant que tel demeure en quelque sorte un mystère. On sait qu’il contient 99 % d’eau et de sable, mais sa composition exacte est classée « secret commercial », c’est-à-dire que les compagnies ne sont pas tenues de divulguer la formule qu’elles utilisent. Quoi qu’il en soit, diverses substances chimiques ont été décelées dans ce liquide, et bon nombre d’entre elles sont toxiques.

Mais ce ne sont pas là les seuls effets négatifs de la fracturation hydraulique. D’abord, il est difficile de prévoir la longueur des fractures dans la roche, en particulier lorsque ces fractures se heurtent à des lignes de faille naturelles. Ensuite, la réinjection des eaux usées dans le sol peut déclencher une activité sismique (tremblement de terre). Selon une étude menée en Colombie-Britannique en 2019, un certain nombre de facteurs influent sur le risque de tremblement de terre associé aux activités de fracturation hydraulique. Les caractéristiques tectoniques de la région qui arrivent en tête de la liste. Par exemple, la région située juste à l’est des Rocheuses canadiennes est beaucoup plus vulnérable à une quelconque activité sismique que la majorité des régions de la Saskatchewan. Ceci s’explique par l’emplacement des lignes de failles tectoniques.  

Le savais-tu?

À ce jour, on a enregistré dans le centre et l’est des États-Unis plus de 600 séismes de faible magnitude liés à des activités de fracturation hydraulique.  

Les opposants à la fracturation hydraulique, eux, soutiennent que les risques l’emportent sur les avantages. En somme, le débat se poursuit pour l’instant!

Amorces de discussion

Faire des liens
  • Savais-tu ce que signifie le terme fracturation hydraulique avant de lire cet article?
  • La fracturation hydraulique pose-t-elle problème dans ta région? Explique ton point de vue.
  • Que penserais-tu si une compagnie souhaitait mener des explorations à proximité de ta collectivité en vue de creuser éventuellement des puits de fracturation hydraulique? Explique ton point de vue.
Faire des liens
  • Savais-tu ce que signifie le terme fracturation hydraulique avant de lire cet article?
  • La fracturation hydraulique pose-t-elle problème dans ta région? Explique ton point de vue.
  • Que penserais-tu si une compagnie souhaitait mener des explorations à proximité de ta collectivité en vue de creuser éventuellement des puits de fracturation hydraulique? Explique ton point de vue.
Nature de la science et de la technologie
  • La fracturation hydraulique de la roche-mère (schiste) en vue de libérer le gaz naturel qu’elle contient peut-elle faire partie d’un programme de développement durable? Explique ton point de vue.
  • Quel niveau de risque de contamination des eaux souterraines devrions-nous accepter dans le cas des compagnies qui cherchent à extraire du pétrole ou du gaz naturel au moyen de techniques telles que la fracturation hydraulique? Explique ton point de vue.
  • La composition du « liquide de fracturation » est un secret commercial et ne peut donc pas être divulguée au grand public. Doit-on cacher à la population le type de substances chimiques utilisées dans le cadre de tels processus industriels? Pourquoi? Pourquoi pas?
  • Il faudra mobiliser des ressources additionnelles pour repérer les quelques réserves de gaz et de pétrole qui restent, étant donné que les sources actuelles s’épuisent. Est-ce là la meilleure façon de mettre à contribution les technologies et les activités humaines modernes? Explique ton point de vue.
  • La fracturation hydraulique a offert à de nouvelles régions la possibilité d’extraire du pétrole et du gaz. Quelles sont les conséquences de l’augmentation de la production de pétrole et de gaz par fracturation hydraulique?
  • Peux-tu citer quelques sources de méthane qui contribuent au réchauffement climatique, mise à part l’industrie pétrolière et gazière?
     
Nature de la science et de la technologie
  • La fracturation hydraulique de la roche-mère (schiste) en vue de libérer le gaz naturel qu’elle contient peut-elle faire partie d’un programme de développement durable? Explique ton point de vue.
  • Quel niveau de risque de contamination des eaux souterraines devrions-nous accepter dans le cas des compagnies qui cherchent à extraire du pétrole ou du gaz naturel au moyen de techniques telles que la fracturation hydraulique? Explique ton point de vue.
  • La composition du « liquide de fracturation » est un secret commercial et ne peut donc pas être divulguée au grand public. Doit-on cacher à la population le type de substances chimiques utilisées dans le cadre de tels processus industriels? Pourquoi? Pourquoi pas?
  • Il faudra mobiliser des ressources additionnelles pour repérer les quelques réserves de gaz et de pétrole qui restent, étant donné que les sources actuelles s’épuisent. Est-ce là la meilleure façon de mettre à contribution les technologies et les activités humaines modernes? Explique ton point de vue.
  • La fracturation hydraulique a offert à de nouvelles régions la possibilité d’extraire du pétrole et du gaz. Quelles sont les conséquences de l’augmentation de la production de pétrole et de gaz par fracturation hydraulique?
  • Peux-tu citer quelques sources de méthane qui contribuent au réchauffement climatique, mise à part l’industrie pétrolière et gazière?
     
Explorer les concepts
  • Que veut dire imperméable? Quel lien y a-t-il avec la fracturation hydraulique?
  • Qu’est-ce qu’un aquifère? Pourquoi pourrait-on avoir besoin d’y accéder et comment faut-il s’y prendre?
  • Le liquide de fracturation demeure un mystère. Pourquoi est-ce une source de préoccupation pour les gens qui vivent à proximité des sites de fracturation hydraulique?
  • Quels effets la fracturation hydraulique a-t-elle sur la lithosphère? Pourquoi cette activité risque-t-elle d’accroître l’activité sismique dans certaines régions? Explique ton point de vue.
  • Le méthane est décrit comme un « puissant gaz à effet de serre ». Quelles propriétés chimiques du méthane en font un gaz à effet de serre aussi puissant? Explique ton point de vue.
Explorer les concepts
  • Que veut dire imperméable? Quel lien y a-t-il avec la fracturation hydraulique?
  • Qu’est-ce qu’un aquifère? Pourquoi pourrait-on avoir besoin d’y accéder et comment faut-il s’y prendre?
  • Le liquide de fracturation demeure un mystère. Pourquoi est-ce une source de préoccupation pour les gens qui vivent à proximité des sites de fracturation hydraulique?
  • Quels effets la fracturation hydraulique a-t-elle sur la lithosphère? Pourquoi cette activité risque-t-elle d’accroître l’activité sismique dans certaines régions? Explique ton point de vue.
  • Le méthane est décrit comme un « puissant gaz à effet de serre ». Quelles propriétés chimiques du méthane en font un gaz à effet de serre aussi puissant? Explique ton point de vue.
Littératie médiatique
  • Lorsque les pratiques controversées employées pour l’extraction des ressources naturelles sont médiatisées, il ressort toujours deux versions de la même histoire. En général, la compagnie en cause et les résidents de la localité s’affrontent. Qui peut-on croire si chaque camp expose ses « faits »? Explique pourquoi il est difficile de trancher sans hésitation en faveur d’un camp ou de l’autre.
  • Les programmes télévisés qui présentent les avantages et les risques associés à l’extraction des ressources insistent davantage sur les risques que sur les avantages. Explique pourquoi les documentaristes adoptent une telle approche.
Littératie médiatique
  • Lorsque les pratiques controversées employées pour l’extraction des ressources naturelles sont médiatisées, il ressort toujours deux versions de la même histoire. En général, la compagnie en cause et les résidents de la localité s’affrontent. Qui peut-on croire si chaque camp expose ses « faits »? Explique pourquoi il est difficile de trancher sans hésitation en faveur d’un camp ou de l’autre.
  • Les programmes télévisés qui présentent les avantages et les risques associés à l’extraction des ressources insistent davantage sur les risques que sur les avantages. Explique pourquoi les documentaristes adoptent une telle approche.
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article et la vidéo qui y est intégrée favorisent l’enseignement et l’apprentissage de notions du domaine Terre et Environnement relatives au pétrole et au gaz, aux combustibles fossiles, aux roches et aux minéraux, à l’eau douce, à la qualité de l’eau, aux tremblements de terre et aux volcans. Voici la liste des concepts qui y sont présentés : combustibles fossiles, hydrofracturation, gaz naturels, formations de schiste, fracturation hydraulique, fissures, gaz à effet de serre (GES), contamination de l’eau et nappe aquifère. 
  • Après la lecture de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’envisager les conséquences que pourrait avoir la mise en route d’activités de fracturation hydraulique dans leur région ou à proximité de leur ville. Il est possible de télécharger des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage de la carte de conséquences en formats [Google doc] et [.pdf] pour cet article.
  • L’enseignant ou enseignante pourrait également demander aux élèves d’examiner la question de la fracturation hydraulique selon diverses perspectives en appliquant la stratégie d’apprentissage des Enjeux et parties prenantes. Il existe des fiches reproductibles d’Enjeux et parties prenantes prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Pour consolider l’apprentissage à partir de l’article et de la vidéo, un billet de sortie pourrait être remis aux élèves. Il est possible de télécharger des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage du billet de sortie en formats [Google doc] et [.pdf] pour cet article.
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article et la vidéo qui y est intégrée favorisent l’enseignement et l’apprentissage de notions du domaine Terre et Environnement relatives au pétrole et au gaz, aux combustibles fossiles, aux roches et aux minéraux, à l’eau douce, à la qualité de l’eau, aux tremblements de terre et aux volcans. Voici la liste des concepts qui y sont présentés : combustibles fossiles, hydrofracturation, gaz naturels, formations de schiste, fracturation hydraulique, fissures, gaz à effet de serre (GES), contamination de l’eau et nappe aquifère. 
  • Après la lecture de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’envisager les conséquences que pourrait avoir la mise en route d’activités de fracturation hydraulique dans leur région ou à proximité de leur ville. Il est possible de télécharger des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage de la carte de conséquences en formats [Google doc] et [.pdf] pour cet article.
  • L’enseignant ou enseignante pourrait également demander aux élèves d’examiner la question de la fracturation hydraulique selon diverses perspectives en appliquant la stratégie d’apprentissage des Enjeux et parties prenantes. Il existe des fiches reproductibles d’Enjeux et parties prenantes prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Pour consolider l’apprentissage à partir de l’article et de la vidéo, un billet de sortie pourrait être remis aux élèves. Il est possible de télécharger des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage du billet de sortie en formats [Google doc] et [.pdf] pour cet article.

En savoir plus

Fracturation hydraulique - Association canadienne des producteurs pétroliers (ACPP) -- Une explication technique avec de brèves informations sur la réglementation produite par le groupe de pression principal de l'industrie

Fracturation hydraulique (2014) l'Encyclopédie Canadienne -- Donne un historique du développement de la fracturation au Canada et de la controverse qui a suivi

Références

Bourzac, K. (2018, novembre 21). Chemical clues found for methane leaks caused by fracking. Chemical & Engineering News.

Editors of Encyclopaedia Britannica. (2019, mars 27). Fracking.

Environment and Climate Change Canada. (2019, avril  1). About methane emissions.

Government of Canada. (2018, aout 21). Natural gas facts.

King, H. M. (n.d.). What is shale? Geology.com.

Minkow, D. (2017, avril 6). What you need to know about fracking in Canada. The Narwhal.

National Geographic. (2013, octobre 4). Fracking water: It’s just so hard to clean.

NaturalGas.org. (2013, septembre 20). Natural gas and the environment.