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Février 2018

L'eau: pour que chaque goutte compte

Pourquoi le secteur du schiste américain pourrait stimuler les efforts de recyclage de l'eau.

Conséquence logique de l'augmentation de la population mondiale et du dérèglement climatique, la récupération et le traitement de l'eau constituent aujourd’hui des secteurs d’activité majeurs. Ceux-ci pourraient toutefois gagner encore en importance si les entreprises d’un segment de l’industrie américaine toujours plus gourmand en eau venaient à adopter des méthodes de production plus durables.

Ce segment, ce sont les extracteurs de gaz et de pétrole de schiste. La technologie révolutionnaire qu’ils utilisent, la fracturation hydraulique, consiste à injecter de l’eau à très forte pression dans les roches souterraines pour libérer les hydrocarbures fossiles qui y sont retenus, ce qui nécessite d’énormes quantités de fluides.

Si à l’échelle du pays, la fracturation hydraulique ne représente que 1% de la consommation d'eau, la proportion augmente radicalement dans les Etats où sont situés les puits de schiste1.  Ainsi, chaque puits actif en Pennsylvanie consomme en moyenne près de 5,6 millions de gallons (env. 21 millions de litres) d'eau sur sa durée de vie, soit de quoi remplir sept bassins olympiques2.

Sachant que les Etats-Unis comptent quelque 300 000 sites de fracturation, on comprend aisément pourquoi le secteur du schiste s'est attiré les foudres tant des défenseurs de l'environnement et des biologistes que des autorités locales et des politiciens3. Parmi les sources de préoccupation, le faible recyclage des eaux usées issues de la fracturation hydraulique. Car si les puits localisés en Pennsylvanie traitent la majeure partie des eaux usées qu'ils produisent, d'autres, en Virginie-Occidentale par exemple, en recyclent moins de 8%3

Entre 2004 et 2011 inclus, la fracturation hydraulique a multiplié par six la production d’eaux usées aux Etats-Unis. Dans la plupart des cas, les eaux usées non traitées, c’est-à-dire un liquide contenant toutes sortes de substances chimiques nocives et toxiques, s’écoulent dans des sources souterraines profondes. Cette situation n’est plus tenable pour de nombreuses raisons. Elle crée des problèmes dans les Etats producteurs de pétrole de schiste, comme le Texas, où l’eau douce est déjà rare, sans compter le risque de pollution des rivières. Cette pratique crée en outre de petits tremblements de terre.

Mais la situation pourrait évoluer rapidement.

Selon les membres du conseil stratégique de la thématique d’investissement de l’eau chez Pictet Asset Management, les entreprises du secteur peuvent réduire fortement leur consommation d’eau douce. La solution (utilisation de technologies d’épuration et de recyclage) est peut-être complexe, mais tout à fait réalisable au niveau technique et commercial.

la fracturation hydraulique aux états-unis: une activité gourmande en eau

LA FRACTURATION HYDRAULIQUE AUX ÉTATS-UNIS: UNE ACTIVITÉ GOURMANDE EN EAU

Source: Kondash, A, Vengosh, A, 'Water footprint of hydraulic fracturing', Duke University, 2015

Réutiliser les effluents

Recycler les eaux usées résultant de la fracturation hydraulique n'est pas chose facile. Impossible à distinguer de son état original, le liquide qui sort des puits de schiste est chargé de substances toxiques et d’éléments radioactifs – un mélange de fluide de fragmentation et de composés naturellement libérés par les roches souterraines.

Redoutant une augmentation des coûts opérationnels et une baisse de production, les opérateurs de puits montraient jusqu’ici une certaine réticence à traiter et à réutiliser les eaux rejetées. Sous la pression croissante des écologistes et des autorités, toutefois, les sociétés d'extraction d'hydrocarbure de schiste commencent peu à peu à intégrer des technologies de recyclage de l'eau dans leur processus de production.

Quatre solutions de gestion des eaux usées peuvent être envisagées.

Première option: le traitement. Ce terme générique couvre des technologies telles que la coagulation et la désinfection, qui séparent les solides, les graisses, les huiles et les contaminants microbiologiques des eaux usées, rendant le liquide suffisamment propre pour être réutilisé à des fins de fracturation. Cette opération est généralement effectuée sur site.

La deuxième option implique des procédés chimiques plus complexes, qui visent à éliminer les ions, tels que le baryum, le calcium, le magnésium et le strontium, souvent par l’apport de chaux. Des substances chimiques sont ajoutées aux eaux usées de manière à former des particules qui les fixent. L'eau est ensuite décantée pour extraire les contaminants et ainsi parvenir à produire un fluide de fracturation plus propre.

Sous la pression croissante des écologistes et des autorités, les producteurs d'hydrocarbure de schiste commencent peu à peu à intégrer des systèmes de recyclage de l'eau dans leurs processus de production.

La troisième solution combine les deux premières par une forme de dessalement thermique permettant de produire une eau de meilleure qualité destinée à être réutilisée dans les puits de schiste. Le procédé filtre les solides en suspension et les solides dissous (les «solides dissous totaux» ou SDT).

La quatrième option est la plus complexe et la plus coûteuse: elle consiste à recycler l'eau de manière à la rendre propre à la consommation humaine. Deux méthodes peuvent être envisagées. La première réside dans une distillation thermique à haute température de manière à séparer l’eau des effluents par ébullition et condensation de la vapeur. Cette opération est généralement effectuée hors site: les eaux résiduaires sont transportées par camion vers une usine de traitement. C’est un procédé coûteux car très énergivore.

La seconde méthode, plus avantageuse, est la filtration membranaire. Ce procédé consiste à faire passer l’eau sous pression à travers une structure de type cellulaire constituée de matière plastique. La membrane agit comme un tamis, qui laisse passer les molécules d'eau, suffisamment petites, mais retient les molécules de plus grande taille comme les chlorures, le sodium et autres SDT. Plus la pression est élevé, plus la membrane est efficace. Une version améliorée de ce procédé, la distillation sous vide à effets multiples, conjugue distillation et séparation membranaire.

Débloquer le système

Jusqu’ici, l’adoption de ces solutions de traitement des eaux a été lente. Si le coût constitue un facteur – moins déterminant toutefois depuis quelques années –, deux obstacles plus conséquents font barrage, selon les membres du conseil consultatif.

extraire l'eau des puits

Utilisation d'eau par site d'exploitation de schiste aux Etats-Unis, en millions de gallons par an

water use

Source: Ceres

Le premier est commercial. Considérée comme une «recette secrète» permettant d’augmenter la productivité d’un puits, la composition des liquides de fracturation est jalousement gardée par les opérateurs. Pour les sociétés de traitement des eaux, cette absence de transparence est problématique, car elle compromet la possibilité d’un recyclage efficace.

Une technique efficace pour un type de contaminant chimique peut s’avérer sans effet sur d'autres polluants. Dans les pires scénarios, l’utilisation d’une méthode de traitement inappropriée peut même ajouter d’autres polluants au fluide.

Le second obstacle est géologique. Lors de la fracturation, les roches de schiste libèrent dans l’eau des composés toxiques.

A priori, cela ne devrait pas poser problème aux usines de traitement des eaux, qui disposent d'ores et déjà de technologies capables de filtrer de tels contaminants. Mais les roches de schiste sont toutes très différentes dans leur composition chimique – il n'y en a pas deux de semblables. Traiter les eaux résiduelles devient alors une tâche complexe, nécessitant de procéder à une analyse technique sophistiquée avant de pouvoir commencer le recyclage.

Comme le souligne un des membres de conseil consultatif, «une analyse par spectrométrie de masse ne suffit pas; il faut rechercher des polluants spécifiques puis définir la meilleure ligne d'action. C'est un processus très chronophage».

Une aubaine pour le secteur de l'eau

Dans ce contexte, les acteurs du secteur du schiste auront de plus en plus intérêt à intégrer des systèmes de préservation de l'eau à leur processus d’extraction. Le déversement d'eaux polluées n'est plus une option viable – ni sur le plan économique, ni sur le plan réglementaire. Par ailleurs, les obstacles techniques à l'adoption de recyclage des eaux pourraient peu à peu disparaître, notamment si les opérateurs de puits venaient à communiquer de façon plus transparente sur leurs procédés de production.

Une telle évolution stimulerait par voie de conséquence les sociétés opérant dans la préservation des eaux et le secteur du recyclage. Selon certaines estimations, les revenus générés par le traitement et le recyclage des eaux de fragmentation aux Etats-Unis devraient progresser de 30% par an au cours des 10 prochaines années4. Les sociétés qui développent des technologies de filtration, de précipitation chimique et de dessalement se tailleront vraisemblablement la part du lion, mais les entreprises actives dans l'analyse et la gestion de données liées à l'eau devraient elles aussi tirer profit de cette progression. «Comme d'autres secteurs avant elle, l’industrie du gaz et du pétrole de schiste tend de plus en plus à envisager l’eau comme un problème de gestion des ressources et non comme un problème de gestion des déchets. C’est un changement majeur», précise un membre du conseil consultatif. L'eau est une ressource naturelle vitale. Mais c’est aussi une opportunité d'investissement.

L'eau comme thème d'investissement

  • Les entreprises de recyclage et d’épuration jouent un rôle important dans la stratégie d’investissement.

  • La stratégie investit également dans de nombreux autres segments du secteur de l’eau, l'assainissement, la sécurité de l'eau, le traitement des bio-solides et la protection contre les inondations notamment.

  • Le portefeuille vise à générer une croissance du capital à long terme en investissant dans des titres de croissance et défensifs relevant du secteur de l’eau.

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