À L HEURE DES CHOIX ÉNERGÉTIQUES

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1 À L HEURE DES CHOIX ÉNERGÉTIQUES Filière énergétique : LE PÉTROLE Le roi des hydrocarbures! Avantages et inconvénients dans une perspective de développement durable Feuillet d information à l intention des jeunes et du personnel de l éducation Une réalisation : En collaboration avec : Ce feuillet d information fait partie intégrante d une série de feuillets disponibles sur le site EVB-CSQ : evb.csq.qc.net.

2 À L'HEURE DES CHOIX ÉNERGÉTIQUES Qu entend-on par hydrocarbures? dans son environnement immédiat et restitue les atomes de carbone et d hydrogène qui la composent. C est un phénomène naturel qui se reproduit depuis des millions d années sur la Terre. La grande famille des hydrocarbures comprend tous les combustibles composés, en grande partie, d atomes d hydrogène et de carbone. Cependant, une partie de la matière organique morte se trouve piégée dans le sol et subit alors des transformations (décompositions) par l action de la pression de la croûte terrestre et de la chaleur émise par le noyau de la Terre. Ce phénomène se produit essentiellement dans les fonds lacustres et marins, là où la matière végétale se mêle aux particules rocheuses. On trouve donc, dans cette famille, les carburants que l on utilise dans la vie de tous les jours, soit le pétrole, le charbon ainsi que le gaz naturel (méthane). Par ailleurs, l essence, le propane, le mazout et d autres composés sont dérivés du raffinage du pétrole réalisé dans des usines spécialisées appelées raffineries. Tous ensemble, ces éléments désignent ce qu on qualifie d hydrocarbures. C est ainsi que, au cours des millénaires, par les dépôts successifs de sédiments dans le fond marin, cette matière organique s est enfoncée de plus en plus profondément dans la croûte terrestre. Elle subit d abord une transformation en charbon lignite, puis en charbon bitumineux pour, ultimement, se transformer en charbon anthracite à forte teneur en pourcentage de carbone. La formation du charbon s est déroulée durant la période dite carbonifère (il y a -360 à -295 millions d années) dans des conditions spécifiques qui permettaient la transformation de la matière organique en charbon. Mineurs extrayant le charbon dans une galerie souterraine (1908) Mine de charbon moderne, exploitée à ciel ouvert Mais d où viennent les hydrocarbures? Formation du charbon durant la période carbonifère et phases successives de transformation de la matière organique en charbon, au fur et à mesure qu elle s enfonce dans la croûte terrestre (source : Internet) La matière organique vivante (faune, flore, animaux, humains ) est composée essentiellement d atomes de carbone et d hydrogène. Lorsque la matière organique meurt, elle se décompose 1

3 Après cette période, les conditions ambiantes ne permettaient plus la formation du charbon, mais plutôt la production d autres hydrocarbures, soit le pétrole et le gaz naturel. Ainsi, de façon analogue à la formation du charbon, toujours sous l effet de la pression dans la croûte terrestre et de la chaleur du noyau de la Terre, les accumulations successives de matière organique qui s est enfoncée dans le sol ont amené la formation de gaz naturel et de pétrole, produits que l on extrait aujourd hui pour le chauffage ou encore pour fabriquer de l essence, du diesel La transformation de la matière organique en gaz naturel et en pétrole (source : Internet) Pourquoi les hydrocarbures ont-ils été si importants pour le développement de l humanité? La réponse est simple : les hydrocarbures présentent une densité d énergie beaucoup plus grande que les autres formes d énergie à la disposition de l homme ou encore proposent une utilisation plus pratique que les autres formes d énergie. quantité d énergie que 23,5 tonnes de bois, il ne faudrait utiliser que 6,15 tonnes de charbon ou encore 480 litres de pétrole. Il apparaît donc évident que, dès que l être humain a eu accès au charbon ou ultérieurement au pétrole, il a substitué ces sources d énergie aux autres sources (bois, vent, eau ) utilisées antérieurement par la plus faible quantité de carburant à utiliser et, surtout, à transporter vers le lieu d utilisation. Ainsi, l évolution des sources d énergie utilisées par l être humain a toujours été orientée vers l utilisation de ressources ayant une densité énergétique de plus en plus grande. Les hydrocarbures en usage depuis l Antiquité De tout temps, l humain a su utiliser les hydrocarbures, d une façon générale, et le pétrole, en particulier, pour répondre à ses besoins quotidiens. Par exemple, le pétrole, lorsqu il n est pas piégé dans des zones rocheuses compactes dans le sous-sol, tend naturellement à remonter à la surface où son usage en est facilité. Ainsi, dans l Antiquité, bien avant que l humain ne fasse usage du charbon pour les besoins industriels à partir du XVIII e siècle, le peuple égyptien utilisait le pétrole qui émergeait en surface pour calfater les navires et les rendre étanches. Au surplus, le pétrole était également utilisé dans la momification des défunts. La figure ci-dessus nous montre le mérite comparatif des hydrocarbures (charbon, pétrole) par rapport à l utilisation du bois comme carburant. Ainsi, on constate que, pour produire la même Calfatage (insertion de ficelle goudronnée) entre les planches d un bateau pour empêcher les infiltrations d eau 2

4 Par la suite, au Moyen Âge, lorsque l on eut maîtrisé le processus de distillation, procédé qui décompose le pétrole en sous-produits, on commença à produire de l huile pour alimenter les lampes à l huile pour l éclairage des locaux. puits verticaux dans le sous-sol a permis de rejoindre les couches souterraines où était situé le pétrole enfoui en profondeur, là où se trouvent les plus gros gisements de pétrole encore exploités de nos jours. Les premières exploitations de pétrole en Pennsylvanie Parallèlement aux nouvelles techniques pour extraire le pétrole du sous-sol, en ce qui a trait à son utilisation, soit à partir de 1905 avec la production en série de voitures par le fabricant automobile Ford, le pétrole connaît un essor fulgurant comme carburant pour alimenter la flotte automobile mondiale naissante. Lampes à l huile Les hydrocarbures dans l âge moderne Le pétrole n a véritablement commencé à être utilisé qu à partir de 1859, lorsqu il a été mis en exploitation commerciale à Titusville en Pennsylvanie, aux États-Unis. Son essor fut immédiat et, durant cette première année d exploitation, on a produit 274 tonnes de pétrole à partir de ce gisement situé en surface. Ce pétrole était surtout utilisé dans les lampes à l huile en remplacement de l huile provenant des baleines, mais la mise au point de l éclairage électrique, en 1878, a amené à son tour le déclin de l utilisation du pétrole pour l éclairage. Par ailleurs, à partir de 1901, les techniques pour extraire le pétrole ont connu un changement important. Alors que le pétrole était auparavant capté à partir de la substance présente en surface, la mise au point de techniques pour forer des De plus, à partir de 1910, son importance était devenue telle dans l économie mondiale qu il a été classé comme étant une matière première stratégique, ce qui aura un rôle considérable dans la genèse des guerres tout au long du XX e siècle. Le pétrole, une matière première irremplaçable Comme on l a souligné, le pétrole a connu, au début du XX e siècle, un essor fulgurant, en ce qui concerne tant sa production que son utilisation. Il a rapidement remplacé le charbon comme source d énergie primaire en raison des usages multiples qu il permettait ainsi que de la facilité à le transporter des lieux de production vers les zones de consommation, celui-ci étant un produit liquide à la température ambiante. Cette progression s est poursuivie jusqu à nos jours, alors que le pétrole représente la source d énergie la plus utilisée dans le monde. 3

5 Ainsi, aujourd hui, le pétrole accapare à lui seul 34 % de toutes les sources d énergie mises en valeur par l être humain, comme le représente le schéma suivant : chauffage dans les procédés industriels (production de l acier, fournaises à haute température ) ; matériaux de construction (routes, toitures ) ; fabrication de composés plastiques ; Le pétrole, une matière brute qui doit être traitée pour en obtenir des carburants utiles dans la vie de tous les jours Comme il a été mentionné plus haut, le pétrole est une matière brute peu utile dans son état naturel. Ainsi, pour en utiliser les différentes composantes, il y a lieu de le fractionner afin d en obtenir des composés directement utilisables. Ce processus de transformation s appelle distillation et se réalise dans des usines construites à cette fin, soit des raffineries, par l utilisation de colonnes de distillation où le pétrole brut est chauffé et les sous-produits obtenus par condensation à différentes températures. Ainsi, le pétrole raffiné donne un ensemble de composés que nulle autre source d énergie ne peut proposer, pour autant d utilisations diversifiées : transport (autos, camions, autobus, avions, bateaux, machinerie agricole, machinerie lourde utilisée dans les mines, transport en vrac de marchandises, transport forestier, transport maritime, transport aérien ) ; production d électricité ; chauffage des locaux (résidentiels, commerciaux, institutionnels et industriels) ; Raffinage du pétrole pour en extraire les carburants utilisables (source : Internet) Ainsi, le pétrole est omniprésent dans la vie de tous les jours et est responsable de notre bienêtre et du niveau de vie que l on connaît dans nos sociétés évoluées. Sans sa grande disponibilité et sa versatilité, la société régresserait et en serait amenée à utiliser d autres sources d énergie moins énergétiques et moins pratiques que le pétrole. Il apparaît donc évident qu en cas de rareté de la ressource ou de prix trop élevé, il nous faudrait utiliser la force animale et le travail manuel pour la production de nombreux produits que nous utilisons tous les jours, notamment dans le secteur de l agriculture. Malgré toutes ses qualités, le pétrole a-t-il des inconvénients? Malgré les qualités évidentes reliées à l utilisation du pétrole, tout comme pour les autres hydrocar- 4

6 bures tels le gaz naturel et le charbon, le pétrole présente un inconvénient majeur : lors de sa combustion, il émet des gaz à effet de serre (GES) qui contribuent au réchauffement climatique. Ce réchauffement est néfaste pour l humanité et, à terme, les changements climatiques pourraient être tels qu ils modifieraient considérablement notre mode de vie. De plus, lors de sa combustion, il émet des particules et autres sous-produits qui affectent la santé des êtres humains, le smog dans plusieurs grandes villes attestant des effets sur la condition humaine. plusieurs pays, il deviendrait difficile de transporter de grandes quantités de marchandises entre des pays producteurs et d autres pays consommateurs, la production de plastiques pourrait cesser Le pétrole : un produit de plus en plus rare Le pétrole est une ressource dite non renouvelable, c est-à-dire une ressource qui s est formée au cours des millénaires passés et qui a mis des millions d années à se constituer par la décomposition de la matière organique présente dans les sédiments marins. Journée de smog en Chine. Smog résultant de l utilisation de pétrole dans les voitures et de charbon pour la production d électricité Et, si le pétrole venait à manquer, que ferions-nous? Il est difficile d imaginer nos sociétés modernes sans la disponibilité abondante de pétrole pour répondre à nos besoins quotidiens. S il venait à être indisponible, tous les secteurs d activité de l économie seraient affectés de même que notre vie de tous les jours. Ainsi, même s il est techniquement possible de produire de l essence à partir du charbon ou de convertir nos véhicules pour utiliser le gaz naturel comme carburant, les procédés de transformation sont peu efficaces et très coûteux. De plus, il serait difficile de produire ces carburants alternatifs en quantités telles qu ils pourraient se substituer aisément à la consommation actuelle de pétrole. Bref, l économie mondiale serait bouleversée et le niveau de vie de l ensemble de l humanité serait fortement diminué en l absence de pétrole. S ensuivrait alors une production agricole moindre faute de carburant bon marché pour faire fonctionner la machinerie agricole famines dans Principaux gisements dans le monde d où est extrait le pétrole consommé à l échelle mondiale depuis 1901 Or, au cours du XX e siècle, l industrialisation massive dans nos sociétés a fait en sorte que la consommation de pétrole a connu un essor fulgurant, notamment à partir de Précisons que le pétrole est le carburant premier utilisé dans le transport, et il s agit du segment de consommation le plus important dans nos sociétés modernes. 5

7 Or, la surexploitation d une ressource non renouvelable a pour conséquence un épuisement de la ressource, et ce, à un rythme d autant plus grand que la consommation en est accélérée. C est la raison pour laquelle plusieurs spécialistes estiment que, depuis 2006, l humanité aurait consommé plus de la moitié du pétrole présent dans le sous-sol, soit le pétrole le plus abondant, le plus facilement accessible et dont les coûts d extraction sont les plus faibles. Ces spécialistes prétendent donc que l ensemble des gisements géants de pétrole sur la planète ont livré l essentiel du pétrole facile à extraire dont le coût de production est raisonnable et que nous nous acheminons vers un avenir où le pétrole sera de plus en plus rare. Un exemple de cet épuisement d un gisement géant est illustré dans la figure suivante, qui représente l exploitation du gisement en mer du Nord. (principalement l Algérie, le Vénézuéla et les États-Unis) de même que de l Alberta. Ainsi, chaque jour, le Québec doit importer l équivalent de sa consommation, soit barils de pétrole brut, pétrole qui est traité dans les raffineries situées au Québec. Sur une base annuelle, cette consommation quotidienne représente 15 millions de tonnes de pétrole qui sont importées sur notre territoire. Épuisement du gisement géant de la mer du Nord Volume de pétrole consommé annuellement au Québec et provenance de ce pétrole Sur le plan monétaire, ce pétrole importé représente globalement un déboursé annuel de 14 milliards de dollars. Il s agit d une perte pour le Québec puisque cet argent «sort» littéralement du Québec et ne peut être investi ou dépensé ailleurs dans l économie québécoise. Le Québec aurait donc tout avantage à utiliser les énergies produites sur son territoire. Épuisement du gisement de pétrole en mer du Nord, phénomène analogue à l épuisement des autres gisements géants dans le monde Ainsi, quoique le débat soit ouvert sur cette question, nous atteindrons tôt ou tard, si ce n est déjà le cas, un moment où nous aurons consommé plus de la moitié du pétrole conventionnel facilement accessible, d où une pénurie de pétrole et un prix augmentant sans cesse dans les années qui suivront. Production et consommation de pétrole : quelle est la situation du Québec? Le Québec ne possède pas de pétrole sur son territoire, selon les données géologiques les plus récentes qui soient disponibles. Dans les conditions actuelles, le Québec doit importer tout le pétrole qu il consomme de pays producteurs Dépense liée à l importation de pétrole au Québec Or, le Québec dispose d une source d énergie produite localement et en abondance : l électricité. Produite à même nos rivières, l hydroélectricité, qui représente 40 % du bilan énergétique québécois, pourrait avantageusement remplacer une large part du pétrole consommé. Cette transition devient techniquement possible avec les 6

8 derniers développements technologiques en matière de transport électrique, et de plus en plus avantageuse économiquement, lorsque l on considère qu Hydro-Québec génère des surplus de production électrique importants, et que ceuxci se maintiendront pour plusieurs années. Sources d énergie Québec Mtep Quant au mazout léger et au mazout lourd, ils représentent des combustibles qui sont généralement utilisés pour le chauffage des locaux ou pour des procédés industriels. Ils totalisent environ 15 % de la consommation annuelle de pétrole au Québec. Les développements récents dans le domaine des voitures électriques ainsi que la disponibilité de batteries très performantes nous permettraient de transformer rapidement l ensemble de notre flotte de véhicules individuels, VUS, camions pour le transport de marchandises et de nous affranchir de nos importations de pétrole venant de l étranger. Produits pétroliers Québec Mtep Voiture Tesla tout électrique, avec une autonomie de 300 km C est sur le plan du secteur des transports que la transition pourrait être opérée avec les résultats les plus prometteurs. En effet, l essence ainsi que le diesel sont utilisés presque exclusivement pour le transport, soit le transport automobile, le transport de marchandises, le camionnage longue distance, le transport maritime Ces deux segments représentent l essentiel de nos usages de pétrole au Québec, soit 76 % de notre consommation totale de produits pétroliers. Voitures hybrides rechargeables (électricité/essence), diminuant la consommation d essence et assurant une grande autonomie d utilisation 7

9 Cette transition d une source d énergie non renouvelable et polluante vers une source d énergie renouvelable et propre constituerait un gain collectif majeur, nous permettant de diminuer notre dépendance au pétrole importé, d améliorer la situation financière du Québec, de créer des emplois et de réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Enfin, il importe que, dès aujourd hui, nous entreprenions la conversion de nos moyens de production et de nos modes de transport de façon à nous affranchir de la consommation de pétrole, avant que la rareté du produit n ait induit de profonds changements économiques dans nos sociétés et engendré famine et chômage dans le monde. Quels sont les avantages et les inconvénients de l utilisation du pétrole sur le plan environnemental? Les avantages L utilisation du pétrole ne présente aucun avantage sur le plan environnemental quant à son utilisation directe. Il s agit d une source d énergie utilisée pour le transport et la fabrication de produits, qui n engendre aucun effet bénéfique pour l environnement. Par ailleurs, son usage est plus approprié que le charbon, dans la mesure où sa combustion émet moins de GES que l utilisation directe du charbon. Les inconvénients Les inconvénients liés à l utilisation du pétrole sont importants. Son utilisation est la principale source de production de gaz à effet de serre, qui contribuent au réchauffement de la planète. Et les conséquences de ce réchauffement pourraient amener des changements significatifs pour la survie de l humanité. De plus, la combustion du pétrole amène la production de particules et de produits très nocifs pour la santé humaine. Des exemples probants démontrent que, dans tous les pays où l on utilise le pétrole comme carburant pour les véhicules routiers, les particules et les produits nocifs issus de la combustion du pétrole ont des effets directs et importants sur la longévité de l être humain, le cas le plus probant étant la Chine où la concentration de telles particules atteint des sommets. Quels sont les avantages et les inconvénients de l utilisation du pétrole sur le plan économique? Les avantages Sur le plan économique, selon que l on est un pays qui produit et exporte du pétrole ou un pays où l on importe le pétrole consommé localement, les effets économiques peuvent s avérer positifs ou négatifs, selon le cas. Ainsi, si le pétrole est disponible localement afin de répondre aux besoins d une collectivité, non seulement la ressource est disponible localement un avantage important puisqu on n est pas soumis aux aléas de disponibilité d une ressource venant de l étranger, mais, de plus, elle répond aux besoins en carburants de cette collectivité. Ce faisant, l économie est améliorée et il en découle généralement un niveau de vie élevé dans de telles collectivités. Par ailleurs, si la production de pétrole est supérieure à la consommation locale, les revenus liés à l exportation de pétrole peuvent enrichir la collectivité, qui dispose de revenus additionnels provenant d une telle ressource. Par exemple, le haut niveau de vie que connaissent les peuples saoudiens et norvégiens est un exemple probant des importants revenus tirés de l exportation de pétrole. Quant à son utilisation, il faut reconnaître le fait que le pétrole demeure une source d énergie éminemment pratique qui hausse la productivité et permet de produire beaucoup plus. À titre d exemple, dans le monde agricole, alors qu une grande partie de la population était mobilisée pour produire la nourriture pour la collectivité, l utilisation de machinerie alimentée au pétrole permet de produire beaucoup plus de denrées alimentaires avec une moins grande concentration de travail humain. L utilisation du pétrole est économiquement avantageuse dans une multitude de secteurs économiques, et son avantage va donc bien au-delà de la simple production ou exportation de la ressource. Les inconvénients À contrario, si une collectivité ne produit pas ou peu de pétrole pour répondre à ses besoins propres, elle doit importer le pétrole de pays qui sont des exportateurs de cette ressource. 8

10 Ainsi, ces sommes qui sont envoyées à l étranger ne bénéficient pas à la collectivité locale et amènent une baisse dans l économie, ce qui entraîne généralement un endettement croissant et un appauvrissement collectif. C est le cas notamment du Québec, de l Inde, de la Chine qui doivent importer le pétrole consommé pour leurs besoins. Dans de telles situations, ces pays éprouvent de grandes difficultés à se développer alors que les fonds disponibles sont orientés pour l importation de pétrole, ce qui en laisse moins pour financer l enseignement, la santé, les arts Quels sont les avantages et les inconvénients de l utilisation du pétrole sur le plan social? Les avantages Sur le plan social, l on peut affirmer que l utilisation première du pétrole concerne le transport routier, autant pour le transport de marchandises que pour le transport individuel. Ainsi, la production de produits peut se réaliser dans des pays autres que ceux où ils sont consommés, ce qui permet d augmenter l activité économique à l échelle de la planète, et de favoriser le développement économique et social de pays plus pauvres, permettant à la population locale de s enrichir et de répondre à ses besoins quotidiens. Sur le plan des échanges entre les populations de différents pays, on peut certes affirmer que la disponibilité de moyens de transport de masse permet à l être humain de découvrir de nouveaux pays et les gens qui y habitent. Cela non seulement favorise les échanges directs entre des citoyennes et citoyens de différentes cultures et origines, mais contribue à la paix dans le monde, les êtres humains sachant mieux répondre aux besoins et aux attentes des gens vivant dans d autres pays. De plus, en ce qui a trait au transport individuel, la disponibilité de véhicules de transport individuel permet aux personnes de se déplacer librement dans leur environnement immédiat et il en résulte donc des échanges plus fréquents et directs entre les citoyennes et citoyens d une même collectivité. Les inconvénients Sur le plan social, on peut affirmer que l utilisation du pétrole a permis l essor du transport individuel dans nos villes et dans nos régions. À cet égard, force est de constater que nos villes ont été remodelées pour privilégier le transport routier individuel et que, ce faisant, la place de l être humain dans son environnement urbain a été reléguée au deuxième plan. Par conséquent sont disparus les îlots de verdure ainsi qu un aménagement urbain centré sur la place de l humain dans son interactivité au quotidien. De plus, il a été précisé que le pétrole sert à produire de nombreux composés que nous utilisons tous les jours, les plastiques étant les plus présents dans notre environnement. Or, certains de ces composés plastiques, tel le bisphénol A (BPA) utilisé pour fabriquer divers contenants, sont très nocifs pour l être humain et méritent une attention particulière si l on tient à préserver un environnement urbain de qualité. Recherche et rédaction : Jean-Marc Pelletier, MCN21 9

11 Références : Relativement à l historique de la production pétrolière fr.wikipedia.org/wiki/histoire_du_p%c3%a9trole Relativement au pétrole fr.wikipedia.org/wiki/p%c3%a9trole Relativement au pic pétrolier fr.wikipedia.org/wiki/pic_p%c3%a9trolier 10 D