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L'extraction de gaz naturel, en particulier dans les zones comme le delta du Niger, engendre des conséquences environnementales considérables qui perturbent à la fois les écosystèmes aquatiques et terrestres. En effet, plus de 85 % de l'exploration pétrolière et gazière naturelle au Nigéria se concentre sur cette région, générant des déchets importants, notamment les débris de forage. Chaque puits terrestre produit environ 1 482 millions de tonnes de débris de forage par puits de 4000 m de profondeur, sans compter les autres types de déchets produits. Les débris de forage en mer sont également estimés à environ 1100 tonnes par puits, impactant gravement l’environnement marin.
L’une des caractéristiques de ces déchets de forage réside dans la diversité de leur composition, qui varie en fonction des caractéristiques géologiques des formations rocheuses et de la nature des fluides de forage utilisés. Une étude réalisée à la station X-gas dans le delta du Niger a permis de caractériser physico-chimiquement ces déchets. Il a été révélé que des concentrations élevées de solides dissous totaux (TDS), de salinité, de solides en suspension totaux (TSS), ainsi que de la demande biochimique en oxygène (DBO) et la demande chimique en oxygène (DCO) excédaient les limites fixées par les autorités compétentes. Ces valeurs anormalement élevées étaient en grande partie attribuées aux polluants dérivés des lubrifiants de forage usagés, des produits chimiques de forage non utilisés, des eaux contaminées et des boues à base d’huile. Les concentrations de plomb (Pb) ont été observées dans une fourchette de 4,29 à 16,1 mL/L dans les débris de forage et de 3,14 à 7,22 mg/L dans les fluides de forage usagés. Ces concentrations dépassent largement la limite recommandée de 0,05 mg/L, établissant ainsi un niveau de pollution inquiétant dans la région. Il en va de même pour le fer (Fe3+) et d’autres métaux lourds tels que le cadmium, le chrome et l’arsenic, qui ont montré des concentrations excédant les seuils autorisés.
L'impact de ces polluants métalliques sur la santé humaine est non négligeable. Une exposition prolongée aux métaux lourds, comme le plomb, le mercure, l'arsenic et le nickel, sans mesures de sécurité appropriées, peut entraîner des maladies chroniques graves, y compris des cancers et des troubles cutanés. En outre, des études récentes ont mis en lumière la présence de radionucléides dans certains fluides de forage utilisés sur les sites d'extraction de gaz et de pétrole, augmentant ainsi les risques pour la santé publique et environnementale.
Les effets environnementaux sont aggravés par l'absence de traitement approprié de ces déchets avant leur rejet. L’un des plus grands défis réside dans l'absence d’application rigoureuse des lois environnementales, particulièrement dans les pays en développement où les entreprises d'exploration ignorent souvent les règlements sur le traitement des déchets avant leur élimination. Cette négligence mène à une pollution massive de l'air, des eaux marines et des sols, perturbant gravement la biodiversité locale. Par exemple, dans le delta du Niger, des millions de litres de déchets de forage sont déversés dans l’environnement sans traitement préalable, entraînant des impacts irréversibles.
Il convient également de prendre en compte le phénomène des eaux produites (PW), qui est une autre forme de déchet associée à l'extraction de gaz naturel. Ces eaux, qui proviennent de la formation géologique elle-même ou de l’injection de fluides de récupération, contiennent des minéraux dissous, des produits chimiques utilisés durant le forage, des gaz dissous et des huiles dispersées. Bien qu'elles soient parfois traitées avant d'être rejetées dans les milieux aquatiques, elles sont fréquemment déversées sans traitement préalable dans les zones maritimes avoisinantes, provoquant une contamination massive des écosystèmes marins.
L'impact de cette pollution est extrêmement complexe à évaluer, en raison de la variation de la composition chimique des eaux produites d'un puits à l'autre. Les efforts pour réguler et réduire la quantité de déchets produits sont en grande partie insuffisants dans de nombreuses régions, en particulier en Afrique. Dans des pays comme la Chine, malgré les avancées technologiques récentes dans l'exploration des gaz de schiste, des problèmes similaires de gestion des déchets persistent. Le pays a vu ses ressources gazières augmenter de manière significative, mais l'impact environnemental reste une préoccupation majeure, notamment dans des zones comme le Sichuan, où la consommation d'énergie et d'eau, ainsi que les émissions de gaz à effet de serre, continuent d'augmenter.
La réglementation en matière de gestion des déchets de forage varie d'un pays à l'autre, et dans les pays développés, des règles strictes imposent un traitement préalable des déchets avant leur rejet dans l'environnement. Cependant, dans les pays en développement, comme le Nigéria et d'autres nations africaines, les entreprises d'extraction font face à peu d'incitations pour se conformer aux normes, ce qui rend la situation particulièrement préoccupante pour l'avenir. Pour limiter les effets néfastes sur l'environnement et la santé humaine, il est impératif que des mécanismes plus stricts de gestion des déchets de forage et des eaux produites soient mis en œuvre, et que des technologies plus propres soient adoptées à l’échelle mondiale.
Comment l'impact environnemental des rejets de l'eau produite et de la fracturation hydraulique affecte l'écosystème marin et la santé des populations locales
L'eau produite (PW) est une composante complexe et généralement négligée dans les débats sur l'extraction du pétrole et du gaz naturel. Bien que traitée, une grande partie des composés contenus dans l'eau produite demeure non identifiée et non divulguée, rendant ainsi la quantification de son impact environnemental encore plus complexe. L'un des moyens les plus courants de gérer l'eau produite est de la réinjecter dans le puits de production, une méthode techniquement et économiquement viable qui permet de maintenir la pression de formation et de résoudre les problèmes de gestion de l'eau. Cependant, la réinjection peut entraîner une diminution de l'injectivité, ce qui risque d'endommager la formation géologique en bloquant les pores du réservoir. Cela peut réduire la perméabilité du réservoir et affecter le taux de production.
L'eau produite est une mixture d'une grande variété de polluants, dont beaucoup sont hautement toxiques pour les espèces aquatiques sensibles, même à de faibles concentrations. Bien que ces polluants soient largement générés à l'échelle mondiale, les informations concernant l'impact réel de l'eau produite sur l'environnement récepteur demeurent limitées. Lorsqu'elle est rejetée en mer, l'eau produite se dilue et se disperse en fonction de plusieurs facteurs, dont la vitesse et la profondeur du rejet, le taux de débit, ainsi que la direction et la vitesse des courants marins. La température, la salinité et la densité de l'eau produite et de l'eau environnante jouent également un rôle déterminant dans ce processus de dispersion.
Des études menées sur le plateau continental norvégien ont révélé que les rejets d'eau produite contiennent du pétrole brut dispersé, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des alkylphénols, des métaux et d'autres polluants d'importance environnementale. Les enquêtes réalisées dans la zone ont montré que la dilution continue de la nappe d'eau produite affecte l'écosystème marin à plusieurs kilomètres du point de rejet. Les effets sur la biote aquatique varient, allant de symptômes légers à aigus. Cependant, les impacts à plus grande échelle, notamment dans les zones subarctiques, sont encore inconnus et nécessitent des investigations approfondies. Il est important de noter que ces rejets d'eau produite, en particulier ceux contenant du pétrole brut et des HAP, affectent la biota marine de manière significative, entraînant des effets toxiques sur les œufs et les larves de poissons, perturbant ainsi les populations de poissons dans les zones de reproduction.
Les biomarqueurs associés aux HAP, tels que la toxicité cardiaque, le développement embryonnaire perturbé et les réponses immunologiques altérées chez les poissons et certains invertébrés, permettent de mesurer ces impacts. L'exposition à l'eau produite modifie le profil protéique des œufs, des larves et des juvéniles, affectant le système immunitaire, la fertilité, ainsi que le développement des os, des muscles, des yeux et du métabolisme lipidique. Ces altérations peuvent se propager sur des distances allant jusqu'à 10 kilomètres du point de rejet, et les conséquences des rejets passés demeurent floues.
Les modèles de risques permettent une estimation du danger posé par chaque rejet spécifique d'eau produite en tenant compte de facteurs tels que la composition de l'eau produite, la vitesse de dispersion et la distance parcourue. Cependant, l'impact exact sur l'écosystème reste difficile à prédire, en raison de la diversité des composés chimiques présents dans l'eau produite.
L'impact environnemental de la fracturation hydraulique (HF), une technique innovante qui permet d'exploiter des gisements de gaz naturel non conventionnels, est également un sujet d'inquiétude croissant. L'utilisation de cette technique a permis une augmentation significative de la récupération de gaz naturel, mais les risques environnementaux, sanitaires et sociaux qui en découlent sont loin d'être négligeables. La fracturation hydraulique consomme d'énormes quantités d'eau douce et de produits chimiques, qui sont injectés à haute pression pour fracturer les couches rocheuses et libérer le gaz emprisonné. Ce processus de fracturation, bien qu'économiquement rentable, soulève plusieurs préoccupations, notamment la consommation excessive d'eau dans les régions où la conservation de l'eau est cruciale.
Les fluides de fracturation comprennent une série de produits chimiques qui ne sont souvent pas divulgués par les entreprises d'exploration, ce qui complique les tentatives des agences scientifiques et gouvernementales pour évaluer les risques environnementaux. En effet, la fracturation hydraulique crée de nombreuses fissures dans le sous-sol, ce qui permet aux produits chimiques utilisés de migrer vers les aquifères d'eau souterraine, menaçant ainsi la qualité de l'eau potable. L'intégrité des puits de fracturation, en particulier des puits abandonnés, joue également un rôle crucial dans la prévention de la contamination des nappes phréatiques. Les fissures dans les puits actifs ou abandonnés, ainsi que la défaillance des parois des puits, sont des voies par lesquelles les contaminants peuvent se déplacer et polluer l'eau souterraine.
Les eaux usées générées par les activités de fracturation hydraulique et d'extraction du pétrole et du gaz sont classées parmi les déchets spéciaux en raison de leur haute toxicité. Ces eaux usées, qu'elles soient appelées eaux de flux ou eaux produites, nécessitent des traitements spécifiques avant d'être rejetées dans l'environnement. Le déversement de ces eaux peut avoir des effets dramatiques sur la santé publique et la biodiversité locale, notamment en contaminant les nappes phréatiques et en affectant les écosystèmes aquatiques.
L'impact cumulé de ces deux techniques d'extraction — le rejet d'eau produite et la fracturation hydraulique — soulève des questions fondamentales sur la viabilité à long terme des méthodes d'extraction de pétrole et de gaz, ainsi que sur la santé des écosystèmes marins et terrestres. Bien que des avancées technologiques aient permis d'améliorer l'efficacité des exploitations, la prise en compte des risques environnementaux et la gestion de ces impacts restent des défis majeurs pour les chercheurs et les responsables politiques.