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Le blog des Bactéries et de l'Evolution

Exploiter les sables bitumineux avec des bactéries

20 Décembre 2007 , Rédigé par Benjamin Publié dans #Environnement

A chaque fois qu'un article de presse comporte le mot "bactérie" , je peux être sûr qu'il me sera signalé par  un email de la part d'une de mes connaissances, au minimum. C'est très bien comme ça, continuez! C'est ainsi que m'est parvenu l'article dont il est question ici. En deux mots, il rapporte des travaux dirigés par Steve Larter qui visent à rendre accessibles les hydrocarbures des sables bitumineux, et ce grâce à certaines bactéries.

Comme tout le monde peut le constater, le prix du pétrole augmente. Deux explications différentes  peuvent être invoquées: selon l'une, les prix élevés sont le fruit de circonstances économiques et politiques défavorables, mais transitoires; selon l'autre, les producteurs sont dans l'impossibilité structurelle de satisfaire une demande croissante avec des ressources limitées, ou alors à condition de pratiquer des prix plus élevés. Les deux explications ont chacune leur part de vérité, selon l'échelle de temps que l'on considère. En effet, les aléas de la géopolitique au Moyen-Orient influent effectivement sur le prix du baril, tandis le peak oil finira sans doute par avoir lieu un jour (si c'est déjà le cas, une hausse au-delà des 100 dollars est à prévoir dans les prochaines années). Quoi qu'il en soit, la hausse du prix du pétrole n'est pas sans conséquences sur l'industrie de l'énergie. Ainsi, pour ne parler que du pétrole, beaucoup de gisements étaient jusque là dédaignés car leur exploitation aurait coûté plus qu'elle n'aurait rapporté. Alors qu'on s'était contenté jusqu'à aujourd'hui du pétrole "facile", piégé dans de grandes nappes, bien fluide, qui jaillit tout seul et parfumé à la violette, l'augmentation du prix du baril rend désormais rentable l'exploitation de gisements plus rétifs. Ce pétrole "difficile", épais, visqueux, il faut péniblement l'arracher à la terre en creusant de plus en plus profond, parfois sous les mers, ou pire, dans des sables bitumineux, dont les principaux gisements se trouvent au Vénézuela et en Alberta (le Texas canadien). Dans les sables bitumineux, on peut à peine parler de pétrole; on trouve bien des hydrocarbures entre les grains de sable, mais ils sont plutôt solides et denses. On imagine sans peine les coûts engendrés par leur exploitation: il faut fluidifier les hydrocarbures avec de la vapeur d'eau sous pression (donc détourner une partie de la production pour produire de l'énergie), les équilibrer chimiquement pour les rendre utilisables, et tout cela alors qu'ils ne se laissent pas gentiment transporter dans des canalisations... l'enfer!
Pour voir de vos yeux les gisements à ciel ouvert de l'Alberta, Google Earth possède une repère dédié, qui me permet de vous proposer un lien vers Google Maps. Une méthode innovante qui rendrait ces gisements facilement exploitables aurait de l'avenir, compte tenu des réserves importantes que représentent les sables bitumineux et de la demande pressante qu'ils pourraient satisfaire. Bien sûr, les travaux de Larter recèlent une telle promesse.

La démarche de Steve Larter et de ses collaborateurs est un peu moins directe que ne le suggère l'article du Figaro. Dans un premier article publié dans Nature en 2004, les auteurs se sont intéressés à la dégradation des hydrocarbures par les bactéries, mais en considérant les aspects néfastes de cette activité: des bactéries se nourrissant de notre pétrole nous enlèvent littéralement le pain de la bouche! Plus précisément, ils ont montré dans cet article que cette dégradation n'était pas seulement le fait de bactéries aérobies (respirant de l'oxygène), mais aussi de bactéries anérobies (donc vivant en l'absence d'oxygène). Ce dernier processus se produirait dans les couches profondes des gisements, et l'échelles des temps géologiques bien plus longue que pour la dégradation à l'air libre. Les chercheurs ont effectivement relevé des traces chimiques de dégradation anaérobies dans 77 gisements à travers le monde, dont les sables bitumineux de l'Alberta (où ils travaillent, soit dit en passant).

La suite est vieille comme le monde (enfin, vieille comme la civilisation): c'est en contrôlant la dégradation de nos aliments par les bactéries et les champignons que nous avons inventé le pain, le vin, la bière, le fromage, le saucisson sec... L'équipe de Larter a donc publié en 2007 et dans Nature un deuxième article qui propose, expériences à l'appui, d'utiliser des bactéries pour produire du méthane (le gaz "naturel" ou domestique) à partir d'hydrocarbures. Cette démarche figurait déjà dans un revue de Larter publiée en 2003 dans... Nature. Ma parole, ils publient comme des machines! Si vous avez bien lu ce qui précède, vous vous rappelez que le processus décrit par Larter agit sur des milliers voire des millions d'années... Il suggère donc de stimuler le métabolisme des bactéries avec les éléments minéraux adéquats. Au passage, la dégradation mise en évidence par Larter est un cas particulier d'une symbiose bien décrite, la syntrophie, qui fait intervenir au moins deux bactéries différentes: une bactérie dont la fermentation produit de l'hydrogène, et une archée qui utilise cet hydrogène pour fabriquer du méthane.

Je vous soumets deux remarques relatives à ces travaux. La première consiste juste à souligner les progrès qui restent à faire en Microbiologie. Ne pouvant les isoler et les cultiver, les chercheurs ne savent pas exactement quelles sont les bactéries à l'origine du processus qu'ils étudient, quelles sont leurs propriétés (et je ne saurais les en blâmer),  mais doivent se contenter d'indices chimiques de leur activité, ainsi que du bilan net de la dégradation. On peut donc lire des phrases comme celle-ci: "The effect of (putatively anaerobic) biodegradation on the saturated hydrocarbon composition of crude oils in subsurface reservoirs is well documented". Un processus dont on croit qu'il se produit en l'absence d'oxygène serait bien documenté? Oui, en quelque sorte... Ma deuxième remarque est la suivante: voulons-nous vraiment une méthode permettant d'exploiter les sables bitumineux? Beaucoup d'entre vous, chers lecteurs, se sont certainement agités sur leur chaises en voyant que jusqu'ici je négligeais complètement les inconvénients environnementaux liés au pétrole en général, aux sables bitumineux en particulier, et encore plus spécifiquement à la méthode exposée ici.  Vis-à-vis des travaux de Larter, je considérais que ces questions devaient plutôt intervenir en discussion. Nous y voici donc.

Premièrement, les hydrocarbures des sables bitumineux sont avant tout de l'énergie fossile. D'une manière ou d'une autre, leur combustion entraîne l'émission de CO2 avec les conséquences que l'on sait. Deuxièmement, les sables bitumineux sont répartis en une mince couche sur des milliers de kilomètres carrés. Aujourd'hui, leur exploitation revient à raser la forêt boréale sur une surface correspondante, puis à creuser le sol pour mettre à jour une sorte de boue huileuse. De plus, les procédés utilisés sont gourmands en énergie (voir plus haut). Ainsi, l'extraction de ce pétrole émet trois fois plus de gaz à effet de serre qu'un baril "classique" (si j'ôte de ce dernier le coût de la logistique pour envahir l'Irak). Une conclusion s'impose à mon esprit: les sables bitumineux, c'est le pétrole, mais en pire. Ce constat étant fait, qu'est-ce que la méthode proposée par Larter apporte au système actuel, en bien comme en mal? Commençons par un point positif: par unité d'énergie déployée, le gaz naturel émet moins de carbone que le pétrole, et en plus, son état gazeux rend son extraction moins polluante. Les sables bitumineux exploités par "la méthode des bactéries" seront donc peut être moins néfastes que la même quantité extraite au bulldozer, véhiculée par camion, fuluidifiée à la vapeur, traitée et raffinée (la méthode "traditionnelle"). On ne peut pas conclure de façon certaine sur les bénéfices de cette méthode car elle impose une fertilisation des bactéries dont on ignore encore le coût énergétique et environnemental. Ensuite, si elle tient ses promesses, la technique proposée par Larter rendrait accessibles des quantités considérables de bitume: si j'en crois l'article du Figaro, les réserves exploitables du Canada (huiles lourdes et sables bitumineux) passeraient ainsi de 163 milliards de barils à 2000 milliards! Or, le méthane produit par ces bactéries reste du carbone fossile, soustrait à l'atmosphère il y a des millions d'années, et qui lui sera restitué brutalement sous forme de CO2, avec son cortège de conséquences indésirables. Enfin, est-ce que cette méthode changera le mode d'exploitation actuel des sables bitumineux, qui consiste à raser la forêt boréale sur toute la surface du gisement (soit 140 000 kilomètres carrés au Canada)?

En conclusion, même si j'apprécie toujours l'utilisation du formidable potentiel des bactéries, dans ce cas précis j'ai quelques réserves. Puisque le pic pétrolier finira par arriver, il serait raisonnable de l'anticiper sans aggraver notre cas en essayant d'épuiser toutes les réserves fossiles de la planète.

P. S: Si seulement Over-Blog abandonnait ce système totalitaire de catégories pour un système de tags, je n'aurais pas eu à choisir entre "Microbiologie" et "Environnement"... En raison des enjeux particulièrement important entourant le pétrole et les sables bitumineux, j'ai opté pour cette dernière catégorie. Last but not least, je remercie spécialement Eugénie pour sa participation à ce billet.

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ICE 21/12/2007 13:48

hmm.... bien sûr l'idéal (réaliste) du point de vue climatique serait de ne pas se tourner massivement vers le charbon et les pétroles non-conventionnels, en essayant de passer directement du pétrole et gaz aux énergies propres (en se limitant au maximum sur ce qui nous reste de pétrole et gaz, même s'il est peu probable que nous ne consommions pas tout des réserves existantes) - c'est à peu près la position de Jim Hansen, le grand sachem climato de la NASA.Maintenant, si on est un peu plus réaliste (défaitiste) et moins idéaliste, on se dit que nécessairement, au diable le climat, on va "faire feu de tout bois" pour essayer de compenser le déclin prochain (en général, admis d'ici 2015) du pétrole puis du gaz: dans ce cas c'est sûr qu'on va mettre le paquet sur le charbon, les non-conventionnels (si on ne la fait pas déjà...). Disposer d'une technologie permettant de diminuer l'impact envrionnemental et carbone de ces combustibles est donc toujours "mieux que rien" - je prends ca comme un moindre mal. Cela dit la question est aussi, est-ce que le débit de production de ces réserves non-conventionnels est augmenté par cette technique bactério? actuellement, l'Alberta produit environ 1.2 millions de barils/jours (par comparaison, le monde en consomme 85-86, l'arabie saoudite en produit une petite dizaine) - les objectifs du canada pour 2015 sont 3 millions b/j. Sachant que d'autres régions du monde voient ou vont voir leur production décliner, on n'est pas vraiment sur les bons ordres de grandeur pour imaginer une véritable compensation - (sans parler d'une poursuite de la hausse de la production mondiale., qui semble vitale à notre système économique global..)

Benjamin 21/12/2007 11:56

Tu as tout à fait raison, d'un strict point de vue pétrolier, c'est génial cette méthode! Plus de réserves, plus faciles à exploiter, et plus propres à consommer! L'article du Figaro se fait d'ailleurs l'écho de cet enthousiasme. C'est probablement un des cas où le besoin d'une éthique collective se fait sentir (cf "le principe responsabilité"  de Hans Jonas).Et pourquoi pas un moratoire sur les sables bitumineux? me soufflait hier ma consultante... Il suffirait de faire signer deux pays seulement, le Vénézuela et le Canada (encore faut-il qu'ils acceptent de reconcer à cette manne financière).

Enro 21/12/2007 09:46

Les réserves que tu émets sont sans doute pleines de bon sens à l'échelle de l'Humanité mais elles perdent leur pertinence à l'échelle individuelle. Si une compagnie pétrolière a les moyens d'exploiter ces sables bitumeux quand ses concurrents ont de plus en plus de mal à extraire du pétrole, nul doute qu'elle cherchera à le faire...