Gaz de schiste : des nappes phréatiques polluées jusqu’à 1 km des puits

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Oui, l’exploitation des gaz de schiste peut occasionner des pollutions dans des nappes phréatiques, jusqu’à un kilomètre des sites de forage pour être précis. Voici l’une des conclusions d’une nouvelle étude menée aux États-Unis. Cependant, la fracturation hydraulique n'est pas pour autant mise en cause.

Les gaz de schiste ont leurs partisans, mais aussi leurs opposants. Il est vrai que leur exploitation apporte des avantages économiques, comme en témoigne la situation actuelle aux États-Unis. Cependant, de nombreuses questions restent en suspens concernant l’impact réel qu’a leur extraction sur l’environnement, notamment car elle nécessite des fracturations hydrauliques. Pour rappel, il s’agit de forer un puits vertical jusqu’à 2.000 à 3.000 m de profondeur, puis de poursuivre le forage horizontalement, avant d’injecter un liquide sous pression pour fissurer la roche. Cette dernière opération libère alors le gaz emprisonné dans l’argile.

   Aux États-Unis, certaines exploitations de gaz de schiste (en haut de l'image) sont situées à proximité de fermes et d'habitations, polluant au passage leurs puits d'eau potable, du moins dans les cas répertoriés par Robert Jackson. Robert Jackson

Aux États-Unis, plusieurs cas de pollution de nappes phréatiques ont été décelés à proximité de certains puits d’extraction, tout comme des problèmes sismiques liés à l’enfouissement des eaux usées. Cependant, peu d’associations certaines ont été établies, ou alors les contaminations ont été attribuées à des événements accidentels exceptionnels. Dans ce contexte, une nouvelle étude publiée dans la revue Pnas par Robert Jackson prend toute son importance.

Selon ce professeur de l’université de Duke (États-Unis) et ses collaborateurs, l’exploitation des gaz de schiste cause bien de réels soucis de pollution de l’eau. De fortes concentrations de méthane (CH4), éthane (C2H6) et propane (C3H8) ont été décelées dans des nappes phréatiques, jusqu’à un kilomètre de certains puits exploitant ces hydrocarbures non-conventionnels de la formation de Marcellus (Pennsylvanie).

   Aux États-Unis, près de 20.000 puits d'exploitation de gaz de schiste devraient voir le jour chaque année jusqu'en 2035 (selon un article paru en juillet 2012 dans Environmental Health). Cependant, jusqu'à dix puits pourraient être creusés par plateforme afin de réduire l'impact sur le territoire. Justin Woolford, Flickr, cc ny nc sa 2.0

Durant l’étude, de l’eau potable a été prélevée dans 141 puits domestiques situés à proximité d’exploitations d’extraction. Près de 115 échantillons contenaient du méthane, dont des analyses isotopiques (δ13C-CH4 et δ2H-CH4) ont précisé la provenance : les réserves gazières profondes. Inutile donc d’imputer cette pollution à la nature du sous-sol, ou à des bactéries méthanogènes. Pour être précis, les prélèvements réalisés à moins d’un kilomètre d’un forage contenaient en moyenne 6 fois plus de méthane et 25 fois plus d'éthane qu’au-delà de cette limite !

Une vingtaine d’échantillons ont affiché une concentration en CH4 avoisinant 10 mg/l, ce qui correspond au seuil de préoccupation des autorités américaines. Dans 12 autres cas, la teneur en méthane dans l’eau a dépassé 28 mg/l (le maximum étant de 70 mg/l), soit le seuil d’action immédiate. Par ailleurs, le propane a été détecté dans dix puits.

Un point important doit être souligné à ce stade : aucun lien n’a été établi entre la technique de la fracturation hydraulique et les contaminations. En effet, elles peuvent également avoir été occasionnées par de mauvaises pratiques de forage ou des défauts dans les installations d'extraction (manque d’étanchéité d'un puits, etc.). C’est d’ailleurs ce que suggère un autre résultat de l’étude, puisqu’une corrélation unit les niveaux de contamination à l’âge des puits situés à proximité des sites de prélèvement : plus ils sont vieux et plus l’eau est polluée.

Deux raisons peuvent expliquer cette tendance. Premièrement, les puits d’extraction pourraient perdre en étanchéité au cours du temps, ce qui laisse présager de sérieux problèmes pour l’avenir. Deuxièmement, les puits récents pourraient être mieux conçus et plus résistants que les plus anciens. Seules des études complémentaires pourront valider l’une ou l’autre de ces hypothèses.


FUTURA SCIENCES juin 2013

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Washington - La construction défaillante des puits serait la principale cause de la contamination de l'eau potable provenant des activités de fracturation hydraulique, selon une recherche menée au Texas et en Pennsylvanie, deux Etats grands producteurs de gaz de schiste.

Jusque-là, sur de nombreux sites d'exploitation des gaz de schiste aux Etats-Unis, on pointait du doigt le procédé de fracturation lui-même pour expliquer la contamination de l'eau potable.

Une équipe de chercheurs, dirigée par Thomas Darrah, ont étudié la fracturation hydraulique et a identifié une source importante de contamination des eaux souterraines (5, centre droit) causée par des tubes défectueux. Image de courtoisie de Thomas Darrah, Ohio State University.

Mais les chercheurs, dont l'étude est publiée lundi dans les Comptes rendus de l'Académie américaine des sciences (PNAS) (Pdf), ont étudié plus de cent puits en Pennsylvanie et au Texas et ils ont pu déterminer d'où vient le gaz naturel trouvé dans l'eau des nappes aquifères. Selon eux celui-ci provient de défauts dans le ciment ou le revêtement des puits forés pour extraire le méthane.

Nos données montrent clairement que la contamination des eaux potables dans les sites étudiés provenait de problèmes d'étanchéité des puits pour récupérer le gaz naturel, comme des défauts de coffrage ou d'application du ciment, explique Thomas Darrah, professeur adjoint des sciences de la terre à l'Université d'Etat de l'Ohio, un des principaux auteurs de cette recherche.

Ces résultats paraissent exclure la possibilité que du méthane ait filtré pour polluer les nappes aquifères souterraines du fait du forage horizontal lui-même utilisé dans la fracturation hydraulique, comme certains le craignaient, ajoute Avener Vengosh, professeur de géochimie à l'Université Duke, en Caroline du Nord, un autres co-auteur.

La bonne nouvelle c'est que la plupart de ces problèmes d'étanchéité des puits peuvent être évités en améliorant leur construction grâce à une meilleure application des réglementations existantes, estime le professeur Darrah.

Le problème, relèvent ces chercheurs, est que les très bas prix du méthane ayant résulté aux Etats-Unis du boom des gaz de schiste ces dernières année, pourrait pousser les sociétés d'exploitation à réduire au maximum leurs coûts d'exploitation et ce au dépens de la qualité de construction des puits.

Sur les 113 puits étudiés dans le gisement de gaz de schiste de Marcellus, en Pennsylvanie, et vingt dans le site de Barnett, au Texas, huit présentaient des problèmes d'étanchéité mais aucun de ces problèmes n'était lié aux activités de fracturation elles-même.

Romandie 15/9/2014

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Une étude démontre, une fois de plus, les effets pervers de l'extraction du gaz de schiste : la contamination de l'eau potable par des produits chimiques utilisés dans un puits en Pennsylvanie.

Les résultats de l'étude, publiée cette semaine dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, sont importants car ils démontrent que les produits chimiques ont voyagé depuis le puits sur plus de deux kilomètres sous la surface avant de contaminer l'eau potable.

Les substances couramment utilisées pour le forage ou l'extraction de gaz de schiste du puits dénommé Marcellus a provoqué la contamination de l'eau potable dans trois maisons de Pennsylvanie après qu'une fuite de la fosse ait été rapportée : révélée par la présence d'une eau mousseuse.

L'analyse des échantillons a mis en évidence un composé chimique, 2-BE, et un mélange complexe de polluants organiques, non identifiés, souvent trouvés dans l'eau de reflux du puits Marcellus.

 Cette bouteille contient de la mousse provenant de la source d'eau. Photo Susan Brantley, PENN STATE / ibtimes

Susan Brantley, professeur de géosciences et directeur de l'Institut de la Terre et de l'environnement à Penn State et co-auteur de l'étude dit, "Le produit chimique que nous avons identifié provient soit de fluides liés à la fracturation ou d'additifs de forage et il a voyagé avec le gaz naturel à travers les fractures naturelles dans la roche. En outre, pour la première fois, toutes les données sont exposées afin que quiconque puisse étudier le problème".

"Une telle contamination des sources d'eau potable peu profondes par des puits de gaz de schiste n'a jamais été pleinement documentée avant", dit Brantley. La nouvelle technique pourrait être un outil précieux dans l'évaluation des causes présumées, liées aux impacts de forage de ce gaz non conventionnel dans les eaux souterraines. L'équipe a utilisé un équipement hautement sophistiqué et testé plusieurs contaminants possibles à des niveaux de concentration faibles, plutôt que de tester des substances spécifiques.

 Les chercheurs ont mis en évidence un composé chimique, 2-BE, et un complexe mélange de polluants organiques indéterminés mais régulièrement retrouvés dans les eaux résiduelles d’extraction des gaz de schistes du champ Marcellus (Pennsylvanie). MLADEN ANTONOV / AFP

"D'autres études comme la nôtre doivent être diffusées au grand public afin de promouvoir la transparence et pour aider à guider les politiques environnementales pour améliorer les conditions d'exploitation des gaz non conventionnels", a déclaré Garth Llewellyn, hydrogéologue principal à Appalaches hydrogéologique et Environmental Consulting et auteur principal du document.

Les scientifiques pensent que le gaz et les eaux usées ont voyagé latéralement sur près trois kilomètres le long de fractures intermédiaires peu profondes avant d'atteindre le puits de la source d'eau des résidences. Les responsables de l'environnement de l'Etat avait déjà trouvé des niveaux élevés de gaz dans l'eau, mais n'étaient pas arrivés à discerner la contamination de l'eau, due au reflux des eaux usées, au-dessus des limites réglementaires, en raison du recours à des tests de routine.

"Ce travail démontre que des analyses plus sophistiqués peuvent être nécessaires pour découvrir les détails des impacts du fracking", a déclaré le co-auteur Frank Dorman, professeur agrégé de biochimie et biologie moléculaire à Penn State. "En bref, nous étions en mesure de confirmer la contamination de l'eau parce que nous utilisons des techniques non-conventionnelles. Plus précisément, GCxGC-TOFMS a permis d'identifier l'origine de la pollution de cette eau potable, là où les tests de routine n'ont pas été en mesure de déterminer ce qui causait le moussage". GC-GC-TOFMS est une forme de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse.

 De nombreuses photos aériennes du champ "Marcellus" sont disponibles ICI. Cette photo montre la mousse provenant de la source d'eau contaminée. Les propriétaires ont depuis vendu leurs maisons aux exploitants du gisement. Mais les échantillons, eux, sont restés au laboratoire où les chercheurs les ont analysés. National Science Foundation, Penn State Terre et Environmental

Les techniques de fracturation hydraulique utilisées pour libérer le pétrole et le gaz des roches ayant une très faible perméabilité ont déjà soulevé des craintes, notamment sur la migration des produits chimiques dans les aquifères. 

Le fracking ou le processus de fracturation a également été dénoncé pour les grandes quantités d'eau utilisées. Environ 400 000 litres d'eau sont utilisés en moyenne par puits, mais toute l'eau utilisée n'est pas de l'eau douce, une grande partie étant prélevée dans les aquifères en cours de forage.

Le World Resources Institute (WRI) a averti que la pénurie mondiale d'eau pourrait stopper les plans du développement de l'exploitation du gaz de schiste dans les régions où les réserves sont grandes. Ironiquement, 38% des ressources de schiste dans le monde se trouvent dans des zones dépourvues d'eau ou qui étaient soumises à des niveaux extrêmement élevés de stress hydrique.

Par ailleurs, des études récentes ont lié une série de tremblements de terre dans l'Ohio, l'année dernière, à la fracturation dans et autour de la région.

Selon le ministère de la protection de l'environnement, la pollution atmosphérique : méthane et monoxyde ce carbone, a baissé, en Pennsylvanie, de 2012 à 2013. En revanche, cinq autres des principaux polluants ont augmenté  dont l'émission de particules de dioxydes d'azote, des composés organiques volatils de dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone.



IBT 5/5/2015 - EurekAlert (traduit de l'anglais par Admin, mais se référer aux textes d'origine pour pallier d'éventuelles erreurs...). Sciences et avenir

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Washington - La fracturation hydraulique aux Etats-Unis n'a pas d'impact général sur les ressources en eau potable mais présente d'importants risques pour le cycle et la qualité de l'eau, a estimé l'agence américaine de protection de l'environnement (EPA) dans un rapport préliminaire publié jeudi.

L'EPA, qui a mené cette étude à la demande du Congrès, explique que la manière dont la fracturation est menée dans le pays n'entraîne pas d'impact étendu, général, sur les ressources en eau potable.

Toutefois, nuance l'agence, il y a de potentiels risques dans le cycle de vie de l'eau qui pourrait avoir un impact sur l'eau.

Cette méthode controversée, dénoncée par de nombreuses associations environnementales, permet d'extraire du pétrole ou du gaz, notamment de schiste.

Parmi les risques évoqués, l'EPA s'inquiète notamment de fuites, ou encore du reversement d'eaux usées et de fluides hydrauliques dans des réserves d'eau potable.

Mais ces risques, bien qu'inquiétants, sont petits comparés au grand nombre de chantiers de fracturation hydrauliques à travers le pays, considère l'agence.

Les risques sont relativement bas a abondé Thomas Burke, conseiller scientifique et membre du bureau recherche et développement de l'EPA, lors d'une conférence téléphonique sur l'étude. Celle-ci va fournir aux Etats (...) aux communautés locales et aux industries une ressource cruciale pour mieux protéger la santé publique et les ressources en eau potable, a-t-il ajouté, tout en soulignant qu'il ne s'agissait pas d'un manifeste en faveur de la fracturation. C'est la plus complète compilation de données scientifiques, avec plus de 950 sources d'informations, indique M. Burke.

Les partisans de la méthode se sont empressés de se féliciter de ces conclusions.

L'étude d'aujourd'hui confirme ce que nous savons déjà. La fracturation hydraulique, lorsqu'elle est pratiquée dans les normes industrielles, n'a pas d'impact sur l'eau, a commenté la sénatrice républicaine Lisa Murkowski, qui siège à la Commission de l'énergie et des ressources naturelles.

L'EPA a dépensé des millions du contribuable juste pour conclure ce qui est connu depuis des années a abondé le sénateur républicain Lamar Smith. Le pays a été inondé par la désinformation des alarmistes, a-t-il ajouté.

Les résultats définitifs de l'étude seront publiés le 5 juillet prochain.


----->Difficile d'accréditer le fait que la fracturation hydraulique n'est pas d'impact sur l'eau. Mais il était difficile à l'organisme d'état de dire les choses autrement... Et, en-dehors des risques de pollution, il y a le gaspillage de l'eau à une époque où celle-ci se raréfie !


Romandie 4/6/2015