Des techniques d’extraction complexes et coûteuses

Les sédiments des fonds marins sont probablement très riches en hydrates de méthane, mais l’extraction du gaz qu’ils contiennent est extrêmement compliquée, d’où le développement très lent de cette nouvelle source d’énergie. Une fois que le gaz contenu dans les hydrates de méthane est extrait et isolé, il peut être traité et utilisé comme n’importe quel autre type de gaz naturel, qu’il s’agisse du GNL ou du gaz de schiste qui connaît un essor économique remarquable depuis quelques temps.

Le premier obstacle à l’exploitation du gaz d’hydrates de méthane en tant que source potentielle d’énergie, c’est qu’il n’existe pas encore de techniques efficaces pour extraire les molécules de méthane des « cages » constituées de molécules d’eau qui les retiennent prisonnières. Comme on le voit sur le graphique ci-dessus (figure 1), pour déstabiliser les hydrates de méthane et dissocier l’eau du méthane, il faut qu’il y ait une augmentation de la chaleur ou une diminution de la pression environnante (dépressurisation). Mais si l’on veut obtenir une quantité relativement importante de gaz, cette opération doit se faire sur une zone étendue.

Les premières tentatives japonaises d’extraction de gaz d’hydrates de méthane, qui se sont déroulées entre 2001 et 2008, ont été  effectuées sur des gisements canadiens situés sous le pergélisol, ce qui avait le mérite d’éviter les complications inhérentes au travail en eau profonde. La technique utilisée a été celle de l’extraction par injection thermique qui consiste à envoyer de la vapeur ou de l’eau chaude dans la zone où se trouvent les hydrates pour élever la température et provoquer la séparation des molécules de gaz et d’eau. Mais les réactions chimiques survenues durant cette phase de dissociation ont absorbé la chaleur nécessaire pour faire fondre les hydrates de méthane  et séparer l’eau du méthane, tant et si bien que la production de gaz s’est arrêtée après l’exploitation d’une zone très limitée. La tentative suivante a débuté en 2007, après une étude approfondie. La technique de l’injection thermique a été remplacée par celle de la dépressurisation qui consiste à forer un puits à travers la couche d’hydrates où est emprisonné le méthane. L’extraction du gaz engendre une diminution de la pression qui a pour effet de dissocier la couche d’hydrates et de libérer le méthane. Le recours à cette méthode a permis de produire du méthane pendant six jours consécutifs. Quand cette expérience a pris fin, les techniciens qui étaient présents sur place étaient convaincus qu’elle aurait pu durer encore plus longtemps. Le succès de cette seconde tentative continentale a démontré que la méthode d’extraction du gaz d’hydrates de méthane par la dépressurisation est plus rentable que celle de la stimulation thermique.

La seconde difficulté posée par l’extraction du gaz d’hydrates de méthane c’est que ceux qui sont contenus dans les fonds sous-marins sont en général intercalés entre des couches de sédiments instables et que la dépressurisation a tendance à provoquer un afflux de sédiments dans le puits de forage ou à solidifier à nouveau la couche d’hydrates de méthane, du fait de la pression exercée par la couche de sédiments. Durant la seconde phase des essais, qui a débuté en 2009, plusieurs techniques permettant de résoudre ces problèmes ont été mises au point, et en mars 2013, ces avancées ont porté leurs fruits. Les chercheurs ont en effet réussi pour la première fois à produire du gaz à partir d’hydrates de méthane situés dans des sédiments sous-marins et, ce faisant, ils ont surmonté un obstacle majeur à la commercialisation de cette source d’énergie.