Une nouvelle étude estime qu'il y a suffisamment de lithium dans les eaux usées de l'État pour répondre à jusqu'à 40 % des besoins domestiques. Mais les experts craignent que cette découverte ne soit utilisée pour justifier davantage de fracturation hydraulique.
En 2007, un géoscientifique de Penn State, Terry Engelder, a calculé que la Pennsylvanie pourrait abriter plus de 50 000 milliards de pieds cubes de gisements de gaz naturel accessibles. Engelder a ensuite révisé son calcul à la hausse, à 489 000 milliards de pieds cubes, soit suffisamment pour répondre à la demande américaine de gaz naturel pendant 18 ans. Ces chiffres massifs ont déclenché le boom de la fracturation hydraulique en Pennsylvanie, conduisant à des forages dans tout l'État. Depuis le début de la ruée, 13 000 puits non conventionnels ont été forés en Pennsylvanie.
Aujourd'hui, un nouveau calcul « stupéfiant » a attiré l'attention de l'industrie gazière : une étude menée par des chercheurs du National Energy Technology Laboratory montre que les eaux usées produites par les puits non conventionnels de Pennsylvanie pourraient contenir suffisamment de lithium pour couvrir 38 à 40 % de la consommation domestique actuelle. Le lithium est un minéral essentiel qui constitue un « composant essentiel » de nombreuses technologies d'énergie propre, notamment les batteries pour véhicules électriques.
L'étude a utilisé les données de conformité des produits chimiques et de la production du Département de la protection de l'environnement de Pennsylvanie pour estimer qu'environ 1 160 tonnes de lithium par an pourraient être extraites de cette eau produite, qui est une combinaison de fluides utilisés pour la fracturation hydraulique et d'eau provenant de formations naturelles souterraines qui retourne à la surface pendant le processus de forage. Le lithium présent dans l'eau produite en Pennsylvanie provient probablement d'anciens volcans qui étaient en éruption au moment de la formation des gisements de gaz naturel. Ces cendres volcaniques contenaient du lithium qui s'est finalement infiltré dans les eaux souterraines.
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« La communauté des chercheurs aux États-Unis travaille vraiment dur pour trouver les matériaux et les méthodes qui nous permettront d'atteindre nos objectifs climatiques et de décarboner l'économie », a déclaré Justin Mackey, chercheur principal de l'étude. « Parfois, vous pourriez être surpris de savoir d'où vient réellement ce matériau. »
La Marcellus Shale Coalition, un groupe industriel dédié à la formation Marcellus Shale, le gisement de gaz naturel situé sous la Pennsylvanie, la Virginie occidentale, l'Ohio et l'État de New York, a réagi à la nouvelle avec enthousiasme. « Cette analyse scientifique réalisée par l'un des principaux laboratoires énergétiques au monde montre une fois de plus à quel point l'abondance du gaz naturel de Pennsylvanie peut améliorer la sécurité énergétique, environnementale et nationale de l'Amérique », a déclaré la coalition dans un communiqué.
Les États-Unis dépendent actuellement des importations en provenance d’Argentine, du Chili et de Chine pour répondre pleinement à leurs besoins en lithium, et la demande de lithium devrait augmenter considérablement à mesure que la transition vers les énergies propres s’accélère.
Mackey, géochimiste de recherche au National Energy Technology Laboratory, a déclaré qu'il s'était concentré sur le lithium parce qu'il s'agit d'un matériau stratégique pour l'économie américaine et les industries de défense et parce que ses chaînes d'approvisionnement ne sont pas sécurisées. « Nous dépendons d'entités étrangères comme la Chine, le Chili et l'Australie pour nous procurer ces matières premières, mais elles sont essentielles à nos économies », a-t-il déclaré. « Et plus important encore, ils sont essentiels à la décarbonisation du parc automobile américain. »
Il a déclaré que les chercheurs étaient « choqués » que les concentrations les plus élevées de lithium trouvées dans le Marcellus « soient comparables à la saumure de lithium, à l’eau qui est réellement extraite du lithium ».
« Je pense qu'avoir davantage de sources nationales de lithium est définitivement une chose positive, surtout s'il n'est pas nécessaire de créer une mine pour exploiter la ressource », a déclaré Mackey. Les déchets de forage non conventionnels seront probablement produits en grandes quantités dans un avenir proche, a-t-il déclaré, et si l'assainissement de ces déchets en toute sécurité pouvait également devenir économiquement intéressant, cela pourrait également être bénéfique pour l'environnement.
Mais d'autres experts sont sceptiques quant aux avantages potentiels des résultats de l'étude, s'interrogeant sur la faisabilité économique de l'extraction à grande échelle du lithium des eaux usées et sur les types d'impacts que ce traitement pourrait avoir sur l'environnement et la santé publique.
« Il y a beaucoup de questions sans réponse. Il est un peu tôt, je pense, pour être trop excité. C'est certainement quelque chose qui doit être examiné », ne serait-ce qu'en raison de la dépendance de l'Amérique à l'égard des importations de lithium, a déclaré John Quigley, chercheur au Kleinman Center for Energy Policy et ancien secrétaire du DEP de Pennsylvanie et du Département de la conservation et des ressources naturelles de l'État. Ressources.
Les coûts d'extraction du lithium de cette manière sont inconnus, a déclaré Quigley, et cela inclut les coûts liés à la résolution des défis logistiques potentiels liés au traitement et au transport des eaux usées provenant des puits de forage sur des centaines de kilomètres de terrain.
Jusqu'à présent, une entreprise de Pennsylvanie, Eureka Resources, dans le comté de Lycoming, travaille sur l'extraction du lithium à partir de l'eau produite. En 2023, la société a annoncé qu’elle avait réussi à extraire du « carbonate de lithium pur à 97 % » des eaux usées et qu’elle prévoyait d’intégrer le procédé dans ses trois installations de Pennsylvanie au cours des deux prochaines années.
Même si le processus d’extraction du lithium s’avérait rentable, a déclaré Quigley, cela ne devrait pas être utilisé comme justification pour poursuivre les forages, même s’il était « inévitable » que l’industrie essaie d’utiliser les résultats de cette façon. « Ce n'est toujours pas une raison pour continuer à forer, car il s'agit d'un déchet issu de l'extraction de combustibles fossiles », a-t-il déclaré. « L’économie doit être sans carbone d’ici 2050. »
L’extraction du lithium ne résout pas le problème actuel de savoir quoi faire avec les eaux usées hautement toxiques produites par la fracturation hydraulique, qui contiennent des sels, des métaux et des éléments radioactifs. « Il n'y a aucun moyen de nettoyer tout ça », a déclaré Quigley. « Vous pourrez peut-être en tirer quelque chose de bénéfique. Mais il reste encore des eaux usées vraiment désagréables dont il faut se débarrasser. »
Quigley s'est rappelé les affirmations précédentes sur l'utilité économique des eaux usées de l'industrie pétrolière et gazière en Pennsylvanie. L’épandage des eaux usées provenant des forages conventionnels sur les routes pour supprimer la poussière était autrefois considéré comme « une réutilisation bénéfique », mais il fait désormais l’objet d’un examen minutieux en raison des risques qu’il présente pour l’environnement et la santé humaine, notamment la contamination de l’eau et les dommages causés à la faune aquatique. « Cela s'est avéré être une imposture », a déclaré Quigley. « Certaines réutilisations bénéfiques se sont avérées moins bénéfiques. »
« Vous pourrez peut-être en tirer quelque chose de bénéfique. Mais il reste encore des eaux usées vraiment désagréables dont il faut se débarrasser. »
Shannon Smith, directrice exécutive de FracTracker, une organisation à but non lucratif basée en Pennsylvanie qui analyse les impacts du développement pétrolier et gazier, se demande comment l'industrie pourrait utiliser cette découverte pour étendre ses opérations dans l'État.
« Je vis en Pennsylvanie et nous avons été brûlés à maintes reprises par l'industrie », a déclaré Smith. « Étant si profondément ancré dans ce monde, je sais que quand quelque chose semble trop beau pour être vrai, c'est trop beau pour être vrai. »
« D’un côté, cela semble relever du bon sens. S'ils produisent ces déchets dangereux, ils devraient au moins être obligés de les utiliser comme ils le peuvent », a-t-elle déclaré. Mais elle craignait que si les États-Unis devenaient dépendants du Marcellus pour 40 % de leur approvisionnement en lithium, cela perpétuerait la fracturation hydraulique en Pennsylvanie. Les véritables solutions climatiques doivent inclure une voie permettant d’abandonner complètement les combustibles fossiles, a-t-elle déclaré.
Smith s'est également demandé si les régulateurs de Pennsylvanie étaient à la hauteur de la tâche de surveiller une autre industrie extractive. « Les interventions les plus sensées ne sont pas prises pour protéger notre santé », a-t-elle déclaré. « Alors pourquoi diable leur ferions-nous confiance pour gérer une nouvelle économie du lithium ?
Étant donné que la production d'eau des puits typiques de Marcellus diminue de 80 pour cent au cours des deux premières années d'exploitation, l'étude a conclu que l'extraction des volumes de lithium décrits dans cette analyse « nécessiterait l'ajout continu de nouveaux puits de Marcellus pour supplanter les puits plus anciens et moins productifs. .» L’étude a souligné le centre-nord de la Pennsylvanie « sous-développé » comme un endroit où certains de ces nouveaux puits pourraient être forés ; cette région « possède certaines des concentrations de lithium les plus élevées incluses dans notre analyse ».
Mackey et l'un de ses co-auteurs, Barbara Kutchko, ont déclaré que cette découverte n'était qu'un premier pas vers la compréhension de la manière d'aider le pays à répondre à ses besoins en lithium, ainsi que des coûts et des avantages ainsi que des considérations économiques et technologiques liées à l'extraction du lithium de l'eau produite. doivent encore être étudiés plus en profondeur.
Quigley était prudent avant de spéculer sur ce que cette découverte pourrait signifier pour l'avenir de la Pennsylvanie. « J'ai vu trop de bousculades qui ont fini par causer des dommages à l'environnement et à la santé publique ainsi que des pertes économiques », a-t-il déclaré. « Les gens doivent respirer profondément. C'est une découverte intrigante. Il faudra beaucoup plus de travail avant de devenir réel. Quigley a déclaré que d’autres technologies d’énergie propre qui ne dépendent pas du lithium sont en cours de développement, et même si les batteries lithium-ion sont désormais considérées comme « à la pointe de la technologie », cela pourrait ne pas être le cas pour toujours.
Alors que la Pennsylvanie regarde vers l’avenir, il craint que les leçons du passé n’aient pas été tirées. L’histoire de l’extraction d’énergie en Pennsylvanie est marquée par des conséquences involontaires à long terme déclenchées par l’adoption rapide de nouvelles technologies, depuis les séquelles persistantes de l’extraction du charbon aux 19e et 20e siècles jusqu’aux dommages plus récents causés par la fracturation hydraulique au 21e.
« Une ruée vers le lithium à tout prix n’est pas une décision judicieuse pour le pays », a-t-il déclaré. « Et certainement pas pour la Pennsylvanie. »
