ARCHIVÉE - Les questions de l'eau et l'énergie

Eau douce : le rôle et la contribution de Ressources naturelles Canada

L'eau et l'énergie ont beaucoup en commun : elles sont toutes deux essentielles au bien-être humain, limitées en quantité et sujettes à une demande croissante. Au fur et à mesure que la population mondiale augmente et que le niveau de vie s'améliore dans les pays en voie de développement, ces ressources font l'objet d'une pression toujours plus grande. Les questions relatives à l'eau et à l'énergie sont aussi interactives. À titre d'exemple, la disponibilité en eau dépend de l'énergie nécessaire à son pompage alors que de nombreuses formes de production d'énergie nécessitent un approvisionnement en eau suffisant. Une approche combinée sur les questions de l'eau et de l'énergie est normale, tant pour les pays développés comme pour ceux qui sont en voie de développement.[22]

Au Canada, les productions de pétrole, de gaz et d'hydroélectricité nécessitent de grandes quantités d'eau. L'industrie de l'énergie a d'ailleurs retiré 63 pour cent de toute l'eau de surface utilisée au Canada en 1996, ce qui en fait le plus important utilisateur d'eau. Au moins 40 pour cent de cette eau est recyclée et 98 pour cent est évacuée.[23] Les trois plus grands utilisateurs d'eau dans le secteur de l'énergie sont les industries du pétrole et du gaz, les centrales thermiques et les centrales hydroélectriques.

Au Canada, le risque d'un confit entre les divers utilisateurs de l'eau est bien réel. Ce conflit est déjà en émergence dans les provinces de l'Ouest, où les besoins grandissants et concurrentiels en eau, notamment par les exploitations agricoles et les industries du pétrole et du gaz, constituent maintenant une question de politique publique importante prenant des proportions parfois même gigantesques.

Industrie du pétrole et du gaz

Le secteur pétrolier est un grand utilisateur d'eau, mais en de moindres proportions que les utilisateurs des secteurs de l'irrigation et du refroidissement commercial ainsi que les municipalités. Sur un total de 60 milliards de barils d'eau affectés à divers utilisateurs de l'Alberta en 2002, ce secteur, incluant l'injection d'eau aux fins d'extraction du pétrole, a reçu légèrement plus de 4,6 pour cent (2,7 milliards de barils) (fig. 3-4).

En Alberta, la quantité d'eau et l'utilisation qui en est faite représentent une question délicate pour plusieurs raisons. Des années de sécheresse consécutives, la baisse de l'approvisionnement en eau, une rapide expansion des industries et l'explosion démographique de la population albertaine constituent autant d'éléments qui ont joué un rôle dans l'augmentation de la demande d'approvisionnement en eau en Alberta, ce qui a eu pour effet d'inquiéter encore plus les intervenants quant à l'avenir de l'approvisionnement en eau.[25] Dans le cadre de sa stratégie pour la durabilité : « Eau pour la vie » (Water for Life – Alberta's Strategy for Sustainability), le gouvernment de l'Alberta évalue la gestion durable des réseaux hydrographiques et des sources d'approvisionnement en eau de la province. [26] Lors d'une récente audience avec l'honorable John Efford, ministre de Ressources naturelles Canada, le Comité du sénat sur l'environnement et les ressources naturelles s'est dit particulièrement intéressé par ces questions.

Utilisation de l'eau dans l'extraction traditionnelle du pétrole

Avec le processus traditionnel d'extraction, le pétrole est extrait à l'aide d'un puits qui permet à celui-ci de s'écouler naturellement vers la surface ou qui pompe le pétrole vers l'extérieur de façon artificielle. Une fois l'extraction primaire terminée, les techniques d'extraction secondaire ou tertiaire peuvent être utilisées pour en extraire davantage. Lors de l'extraction secondaire, de l'eau ou du gaz sont injectés dans le réservoir pour maintenir la pression. L'injection d'eau sert à pousser le pétrole dans le réservoir jusqu'aux puits de production.

Parmi les techniques d'extraction tertiaire figurent la récupération par la chaleur, par le gaz, par des solvants et par des produits chimiques. Une grande quantité d'eau est recyclée lors du processus d'injection de l'eau. Cependant, au fur et à mesure que le pétrole est éjecté du réservoir, celui-ci est remplacé par de l'eau, laquelle ne peut toutefois plus en être extraite. Par conséquent, l'eau est alors exclue du cycle hydrologique, ce qui préoccupe beaucoup les intervenants, surtout quand il s'agit d'eau douce.[27]

Utilisation de l'eau dans l'exploitation des sables bitumineux

L'eau constitue une partie intégrante de l'industrie des sables bitumineux pour l'extraction à ciel ouvert et les projets de récupération in situ. Dans le cas d'extraction à ciel ouvert, celle-ci est constituée de forages qui ont lieu près de la surface, là où les dépôts bitumineux se trouvent et peuvent ainsi être extraits par des techniques d'exploitation à ciel ouvert. Quant à la récupération in situ, par laquelle le bitume est extrait sur place, elle est utilisée là où les dépôts de bitume se trouvent trop profondément enfouis sous terre (à plus de 75 mètres) pour que le forage puisse s'avérer efficace. L'eau des rivières ou l'eau souterraine sert dans le traitement des sables bitumineux. Les exploitations situées à proximité d'une rivière, comme c'est le cas pour les sites à ciel ouvert présentement en exploitation, utilisent l'eau de ces rivières. Toutefois, les exploitations à ciel ouvert se servent généralement d'eau souterraine douce ou saline. Dans tous les cas, il faut souligner que le recyclage de l'eau dans le but de faciliter l'exploitation minière constitue une pratique courante et que l'on utilise le plus souvent possible l'eau souterraine saumâtre ou saline.

Dans les exploitations minières, l'eau sert à créer une boue faite à partir d'un minerai provenant de sables bitumineux. Cette boue est transportée par pipeline jusqu'à l'usine d'extraction où de l'eau est à nouveau ajoutée pour ensuite séparer le bitume du sable. On se sert aussi de l'eau dans des opérations intégrées pour transformer le bitume en pétrole brut synthétique. Environ 70 pour cent de l'eau étant recyclée, il reste deux à trois barils d'eau pour produire un baril de pétrole brut synthétique.[28]

Les exploitations minières, en plus d'utiliser l'eau à partir des façons susmentionnées, ont une incidence sur l'écoulement libre des eaux dans leurs secteurs. Pour éviter que la zone autour de la mine ne soit inondée, l'écoulement de l'eau près des aquifères est détourné, le terrain de recouvrement et la formation adjacente sont exondés et la fondrière drainée. Le terrain de recouvrement, la couche constituée par la fondrière et le schiste argileux située entre le sol et le minerai de bitume, est retiré avant que les sables bitumineux puissent être extraits. Les exploitations minières transportent les résidus vers l'aire de gestion des résidus, où l'argile et le sable se séparent de l'eau. Le sable se sépare rapidement et laisse l'argile en suspension et les fines particules de sable dans le bassin à résidus. Au fur et à mesure que les résidus solides se déposent, toute l'eau est recyclée dans la centrale. L'objectif à long terme est de rendre autant que possible aux terres, sur une période variant entre 10 et 50 ans, leur état tel qu'il était avant l'exploitation minière. Cela signifie procéder à une reconstruction de la topographie et des bassins versants, ainsi que repeupler la végétation et la faune.

Dans le cas de projets in situ, l'eau sert à produire la vapeur injectée dans les réservoirs pour chauffer le bitume et réduire sa viscosité afin de le faire remonter à la surface. Étant donné que l'eau qui sert à générer de la vapeur est en grande partie récupérée avec le bitume produit et est continuellement traitée et recyclée, la consommation nette d'eau utilisée sur les exploitations in situ est moindre que celle utilisée dans le cas des exploitations minières. L'industrie a augmenté la quantité d'eau recyclée. Elle atteint généralement un niveau de plus de 90 pour cent, pour une perte nette de moins de 0,2 à 0,3 unité par volume unitaire de bitume.[29]

Les récentes annonces d'un recours accru aux sables bitumineux font craindre pour la disponibilité en eau au sein des exploitations commerciales nouvelles et agrandies. Des questions se posent quant à la capacité de certains bassins versants à répondre à la demande projetée en eau par le traitement des sables bitumineux. L'eau souterraine est utilisée dans la plupart des projets de sables bitumineux, et non l'eau de fleuves ou de lacs; ce choix dépend de la proximité du projet par rapport aux sources d'approvisionnement en eau. Un projet dépourvu de sources d'eau en provenance de fleuves ou de lacs à proximité doit utiliser de l'eau souterraine.[30]

Étant donné le manque de connaissances en ce qui a trait à la quantité réelle du besoin d'approvisionnement en eau d'une part, et d'autre part à la croissance prévue du traitement des sables bitumineux, on s'attend à ce que cette question reste en tête de liste des inquiétudes des intervenants. Il faut faire plus de recherches et recueillir davantage d'informations afin de constituer une base de données sur laquelle s'appuyer pour pouvoir prendre des décisions quant à l'utilisation que fait l'industrie des sables bitumineux à partir des sources d'eau douce dans ses processus d'extraction.

Centrales thermiques et nucléaires

Les centrales thermiques et nucléaires produisent de l'électricité en transformant de l'eau en vapeur à haute pression, ce qui a pour effet de faire tourner les turbines. On se sert également de l'eau comme d'un réfrigérant pour condenser la vapeur afin que celle-ci retourne à l'état d'eau. Les questions principales que soulève l'utilisation que font les centrales thermiques et nucléaires de l'eau consistent à se demander quelles sont les incidences du retrait de grandes quantités d'eau des écosystèmes aquatiques, quels sont les effets des changements de température engendrés par l'eau évacuée par les centrales thermiques et quelles sont les quantités d'impuretés qu'il est possible de rejeter dans l'environnement.[31]

Production d'énergie hydroélectrique

La quantité d'électricité qu'une centrale hydroélectrique peut produire dépend de la quantité d'eau qui traverse une turbine (le volume d'écoulement de l'eau) et de la hauteur de la chute (la hauteur de chute). Plus importants seront l'écoulement et la hauteur de chute, plus grande sera la quantité d'électricité produite. Au Canada, il existe des centrales hydroélectriques de différents genres et de diverses tailles : des mini-centrales hydroélectriques qui fournissent en électricité seulement quelques maisons, aux centrales géantes comme celle de Churchill Falls, au Labrador, qui produit assez d'électricité pour éclairer trois villes de la taille de Montréal.

L'énergie hydroélectrique, en plus de répondre aux besoins énergétiques croissants du Canada, permet des utilisations récréatives, fournit des sources stables en eau potable, contribue aux opérations forestières et aux opérations d'irrigation sans augmenter de façon considérable les émissions de gaz à effet de serre, les émissions dans l'atmosphère, le smog ou les pluies acides. Cependant, les conséquences de la construction de barrages doivent être prises en considération.

Au Canada, il existe plus de 600 grands barrages et 54 détournements entre bassins, qui visent principalement à générer de l'hydroélectricité.[32] Un détournement entre bassins consiste à retirer l'eau du bassin d'origine pour l'utiliser dans un autre bassin hydrologique. Les barrages peuvent altérer l'habitat naturel des poissons et modifier la vie végétale ainsi que les niveaux nutritifs, ce qui peut avoir des incidences sur la chaîne alimentaire.[33] Parmi les autres conséquences possibles des barrages et des détournements entre bassins figurent les effets sur la qualité de l'eau en matière de température, de charge en éléments nutritifs, de mobilisation du mercure dans la terre et de changement au niveau des sédiments et de la quantité de limon dans l'eau. Les réservoirs peuvent également altérer les moments où l'eau s'écoule ainsi que sa distribution, phénomène qui peut à son tour menacer les écosystèmes en amont et en aval.

Aujourd'hui, on met davantage l'emphase sur l'aménagement de petites centrales hydroélectriques et sur les installations au fil de l'eau. Un récent inventaire de petites installations hydroélectriques au Canada, qui génèrent de 20 à 25 mégawatts (MW), a permis d'identifier plus de 5 500 sites pouvant techniquement produire environ 11 000 MW. Les petites centrales hydroélectriques, particulièrement au Nouveau-Brunswick, en Nouvelle-Écosse, en Ontario et en Alberta, produisent environ 2 000 MW. Cela ne représente qu'un faible pourcentage de la puissance hydroélectrique actuelle du Canada, qui s'élève à 70 000 MW.[36]

Activités du Secteur de l'énergie de RNCan liées à l'eau

Le Secteur de la technologie et des programmes énergétiques de RNCan améliore le bien-être économique et environnemental canadien en favorisant le développement durable et l'utilisation des ressources énergétiques nationales grâce à des innovations, des conceptions et des applications technologiques. Parmi ses activités figurent : l'amélioration de la gestion de l'eau dans l'industrie énergétique, la réduction de la quantité d'eau contaminée évacuée après l'extraction et le traitement du bitume et du pétrole lourd des sables bitumineux, l'encouragement à la conception de technologies de séquestration du dioxyde de carbone à l'aide de réservoirs de pétrole épuisé et d'aquifères, l'amélioration des technologies de traitement des sables bitumineux pour un recyclage accru de l'eau, ainsi que celle des technologies de la séparation eau-hydrocarbure qui réduisent la quantité d'eau mélangée aux hydrocarbures qui est évacuée à la suite de divers processus de traitement des hydrocarbures dans différents sites. Ces projets contribuent à faire baisser la demande en eau douce et à diminuer les incidences environnementales négatives du développement énergétique.

Utilisation de l'eau dans la production de pétrole et de gaz

RNCan est engagé dans des questions relatives aux effets cumulatifs du développement, particulièrement en ce qui concerne les sables bitumineux, et mène de nombreux projets scientifiques et technologiques en rapport avec l'utilisation de l'eau dans la production de pétrole et de gaz.

Recherches sur les résidus menées par le Centre de la technologie de l'énergie de CANMET

Les scientifiques de RNCan qui travaillent au Centre de la technologie de l'énergie de CANMET à Devon, en Alberta, ont une connaissance approfondie des conséquences de la composition chimique de l'eau sur le bitume extrait en surface et sur le comportement des résidus. Ces chercheurs ont aussi conçu un modèle afin de pouvoir simuler les changements de la composition chimique de l'eau de traitement associés à l'utilisation de l'eau recyclée, et ce, des décennies à l'avance.

Les chercheurs de RNCan ont directement participé à la conception de technologies de traitement des résidus composites (RC) et des résidus de pâte afin de traiter les résidus des sables bitumineux. Ces technologies permettent d'évacuer rapidement l'eau des résidus et de réduire la demande d'appoint en eau en fournissant davantage d'eau recyclée pour le processus. La pâte possède l'avantage supplémentaire d'extraire la chaleur de l'eau résiduaire. Les activités portant sur les résidus au Centre de la technologie de l'énergie de CANMET, à Devon, comprennent la recherche et le développement ainsi que l'évaluation de traitements plus agressifs des résidus capables de recycler davantage d'eau à l'extraction que les technologies de traitement des résidus composites et de pâte.

Le centre de recherche sur les résidus des sables bitumineux (Oil Sands Tailings Research Facility ou OSTRF) a ouvert ses portes à l'automne 2004 au Devon Research Centre dans le but de concevoir des technologies à long terme pour le traitement des sables bitumineux. L'OSTRF est issu d'un partenariat entre le Centre de la technologie de l'énergie de CANMET à Devon, l'Université de l'Alberta, le Conseil de recherches de l'Alberta et l'industrie des sables bitumineux. Les fonds de démarrage proviennent de la Fondation canadienne pour l'innovation.

Développement scientifique et technologique

Les chercheurs de RNCan font présentement des recherches sur de nouvelles technologies d'extraction et sur leur évaluation. Ces technologies utiliseraient moins d'eau par baril de bitume extrait dans les exploitations de sables bitumineux, qu'il s'agisse de projets d'extraction à ciel ouvert ou de projets de récupération in situ. Ces technologies toléreraient également l'utilisation de sources d'eau de moindre qualité plutôt que d'utiliser de l'eau de la rivière Athabasca.

Par l'intermédiaire du Centre de recherche en technologie pétrolière (CRTP) de Regina, en Saskatchewan, RNCan soutient financièrement les recherches du XXI^e siècle sur l'injection de l'eau. Ces travaux devraient améliorer notre compréhension du processus d'injection de l'eau dans les réservoirs et réduire ainsi le besoin d'utiliser l'eau potable pour l'injection de l'eau, donc augmenter le recours aux eaux souterraines salines ainsi qu'aux eaux recyclées.

RNCan a été l'un des principaux commanditaires du projet sur la séquestration et la surveillance du dioxyde de carbone CO₂ entrepris sur le site de Weyburn, sous les auspices du programme de recherche-développement sur les gaz à effet de serre de l'Agence internationale de l'énergie qui s'est étalé sur quatre ans et qui a été mené par le CRTP. Le financement fourni de 2000 à 2004 visait l'étude de la séquestration du dioxyde de carbone par extraction tertiaire dans le Sud-est de la Saskatchewan, dans le cadre du projet Weyburn de EnCana Corporation de récupération améliorée du pétrole et d'injection de CO₂. Plus d'un quart de la production de pétrole à Weyburn est aujourd'hui attribuable à la récupération améliorée du pétrole et à l'injection de CO₂. Une nouvelle phase du projet devrait débuter en avril 2005. Elle consistera à améliorer davantage la compréhension et le traitement de la séquestration du dioxyde de carbone dans des réservoirs où le pétrole est partiellement épuisé.

Technologies des petites centrales d'énergie hydroélectrique

Cette source d'énergie non polluante et renouvelable a de grandes possibilités de développement et d'optimisation. Les petites installations hydroélectriques ont un rôle important à jouer afin de répondre aux besoins énergétiques du Canada, en particulier dans les régions rurales et ce, d'une manière durable et dans le respect de l'environnement. Ressources naturelles Canada soutient le développement des petites installations hydroélectriques au Canada par l'entremise des programmes décrits ci-dessous. Pour plus d'informations, reportez-vous aux sites Web des programmes dont l'adresse est indiquée dans les notes.

Programme R et D dans les techniques d'énergies renouvelables[37]

Le Programme de développement de la technologie des petites centrales hydroélectriques fait partie du Programme R et D des techniques des énergies renouvelables (TER) de RNCan. Son objectif consiste à encourager le développement d'une technologie appropriée pour rendre plus rentable la conception d'un plus grand éventail de ressources hydro-électriques à petite échelle et de basse chute. Ce programme répond aux besoins de l'industrie des petites centrales hydroélectriques du Canada et rassemble l'expertise de l'industrie, des universités et d'autres programmes gouvernementaux pertinents. Il se concentre actuellement sur les outils et les techniques nécessaires à la réduction des coûts d'équipement et de construction.

Politique des énergies renouvelables et développement des marchés

La Division de l'énergie renouvelable et électrique de RNCan encourage le développement d'une industrie de l'énergie durable et renouvelable au Canada, y compris de petites centrales hydroélectriques. La division encourage les investissements dans des systèmes énergétiques renouvelables aux fins de chauffage et de refroidissement et propose de l'information sur les technologies des énergies renouvelables. Elle fournit également au Ministre des analyses et des conseils sur des questions relatives à l'électricité au Canada. En renforçant les marchés pour l'industrie des énergies renouvelables, ces différents programmes contribueront à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, à la réduction des besoins traditionnels en eau dans le secteur de l'énergie, à la création d'emplois et à l'augmentation des ventes à l'exportation.

Le Réseau canadien des énergies renouvelables[39]

Le Réseau canadien des énergies renouvelables (ResCÉR) a été créé dans le but d'accroître la dissémination des connaissances sur les énergies renouvelables afin d'accélérer le développement et la commercialisation des technologies liées à ces dernières. Le ResCÉR fait la promotion des activités menées par RNCan et ses partenaires pour accroître la place qu'occupent les énergies renouvelables, incluant la technologie des petites centrales d'énergie hydroélectrique dans la société canadienne. Il offre des renseignements généraux sur les énergies renouvelables, met l'accent sur les technologies et les applications mises au point pour exploiter ces ressources et offre aux Canadiens les connaissances et le soutien dont ils ont besoin pour intégrer les énergies renouvelables dans leur vie quotidienne.

Notes :

22 Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy, Water and Energy – Precious Resources , Issue II, 2004. Retour au texte.

23 Statistique Canada, L'activité humaine et l'environnement : statistiques annuelles 2003 (Ottawa : Catalogue no.16-201-XIE), p. 88. Retour au texte.

25 Ibid. Retour au texte.

26 Cette stratégie est disponible en ligne à : http://www.waterforlife.gov.ab.ca Retour au texte.

27 CERI, op. cit. Retour au texte.

28 Griffiths, M. et D. Woynillowicz, Oil and Troubled Waters : Reducing the impact of the oil and gas industry on Alberta's water resources (Pembina Institute for Appropriate Development, April 2003), p. 35. Retour au texte.

29 Alberta Chamber of Resources, Oil Sands Technology Roadmap (janvier 2004). Retour au texte.

30 CERI, op. cit. Retour au texte.

31 U.S. Geological Survey, Estimated Use of Water in the United States in 2000 (USGS Circular 1268, mars 2004, revisé en avril 2004, mai 2004, et février 2005). Retour au texte.

32 World Commission on Dams, "Dams, Ecosystem Functions and Environmental Restoration," in World Commission on Dams Thematic Review, Environmental Issues 2.1 (Cape Town : 2000). Retour au texte.

33 United States Geological Survey (USGS), http://pubs.usgs.gov/circ/2004/circ1268/htdocs/text-pt.html Retour au texte.

36 Statistique Canada Catalogue 57-206, 2003. Note : Ce nombre n'inclut pas de stations sous 500kW. Retour au texte.

37 Informations tirées du site Web du Réseau Canadien des Énergies Renouvelables de RNCan : Retour au texte.

39 Informations tirées du site Web du Réseau Canadien des Énergies Renouvelables de RNCan : Retour au texte.