Le gaz de charbon dans le sous-sol lorrain

1La dernière exploitation minière de charbon en Lorraine a fermé en 2004, non pas en raison de l’épuisement de cette ressource qui a permis le développement industriel de la sidérurgie et de la carbochimie dans la région, mais pour des raisons économiques associées à la perte de compétitivité des mines françaises. Les importantes quantités de charbon encore enfouies dans le sous-sol lorrain constituent aujourd’hui une nouvelle ressource potentielle qui pourrait être valorisée en exploitant le « grisou » naturellement contenu dans le charbon.

2Ce « gaz de charbon » (Coal-Bed Methane ou CBM, en anglais), parfois improprement appelé « gaz de houille », faisait redouter un risque d’explosion (coup de grisou) durant la période d’activité minière. Essentiellement composé de méthane (associé parfois à de l’éthane, de l’azote, un peu de propane, de butane et de CO₂), le gaz de charbon fait partie des gaz « non conventionnels » (fig. 1) : tout comme le gaz de schiste, il est piégé dans la roche mère où il a été produit au cours du lent processus géologique de diagenèse. Plus précisément, le gaz de charbon est adsorbé sur la matière organique contenue dans le charbon ou piégé dans les micro-fissures naturelles des veines de houille. Il peut être récupéré par l’intermédiaire de forages, comme c’est déjà le cas depuis une trentaine d’années aux États-Unis (où 10 % du gaz naturel produit en 2008 était déjà du CBM), en Australie (8 %) et au Canada (4 %) (Pironon et al., 2012). Aux USA, les gaz non conventionnels tendent d’ailleurs à compenser la chute de production des réservoirs conventionnels (fig. 2).

3En Europe, il existe un potentiel d’exploitation dans tous les bassins charbonniers, en particulier en Suède, en Pologne, en Autriche et en Allemagne (Westphalie), mais aussi en Belgique, en Grande-Bretagne (South Yorkshire, East Midlands), au Danemark, aux Pays-Bas, en Bulgarie et en France (Nord-Pas-de-Calais, Jura, Provence et Lorraine).

4En Lorraine, le charbon se présente sous la forme de veines de plusieurs mètres d’épaisseur en moyenne, distribuées en faisceaux au sein d’un ensemble sédimentaire d’âge carbonifère (formée il y 302 à 318 millions d’années), d’une épaisseur totale de 3 à 5 km, recouvert en discordance par plusieurs centaines de mètres de terrains permotriasiques (fig. 3). Il porte les traces de déformations tectoniques relativement intenses (pendages localement redressés, failles à fort rejet) qui ont nécessité le développement de méthodes innovantes d’exploitation minière du charbon. Celle-ci ne s’est cependant jamais étendue en dessous de 1 250 m de profondeur, du fait des températures élevées et du fort état de contrainte régnant dans les terrains.

5D’après BEICIP-FRANLAB, filiale de l’IFPEN (Institut Français du Pétrole et des Énergies Nouvelles), le volume de gaz de charbon disponible dans le sous-sol lorrain est de l’ordre de 371 milliards de mètres cubes, soit 6 à 9 années de consommation française. À un moment où la France importe la quasi-totalité du gaz naturel qu’elle consomme (en 2015, 31 % de ce gaz provenaient de Norvège, 18 % des Pays-Bas, 16 % d’Algérie et 15 % de Russie), l’exploitation du gaz de charbon pourrait lui permettre d’acquérir davantage d’indépendance énergétique par rapport à ses fournisseurs. Facile à stocker et à distribuer, le gaz de charbon pourrait en outre contribuer à la transition énergétique vers des énergies renouvelables, puisque cette dernière nécessite de mettre en œuvre des écotechnologies intermédiaires, mobilisables à tout moment, afin de progressivement réduire à la fois la part du nucléaire et la part des énergies fossiles, très émettrices de CO₂, dans la production énergétique. Cette transition passe notamment par le gaz naturel, moins carboné que le charbon et le pétrole (Pigenet et al., 2014).

6À l’échelle de la Lorraine, dont le tissu économique peine à se remettre de la fin de l’activité minière, la fourniture locale de gaz naturel meilleur marché que le prix spot européen pourrait également, selon certains documents officiels (par exemple dans Lenoir & Bataille, 2013) et selon la presse nationale1, attirer des industriels et ainsi aider à la relance économique. Toutes proportions gardées, en Amérique, l’exploitation massive des gaz non conventionnels à partir de 2006 a conduit à une baisse significative du prix du gaz naturel et au découplage entre le cours de ce dernier et celui du pétrole, contrairement à l’Europe et à l’Asie (fig. 4).

Le projet d’exploitation du gaz de charbon par La Française de l’Énergie

7L’entreprise « La Française de l’Énergie » (FDE), connue sous le nom de European Gas Limited (EGL) jusqu’en juillet 2015, est actuellement titulaire de deux permis de recherche d’hydrocarbures en Lorraine : les permis Bleue Lorraine Sud, d’une superficie de 264 km², et Bleue Lorraine, d’une superficie de 168 km² (fig. 5). Elle y évalue la faisabilité d’une exploitation du gaz de charbon depuis la surface au moyen de forages verticaux, à partir desquels s’étend une ramification de drains sub-horizontaux épousant la forme des veines de charbon. Cette méthode d’exploitation du gaz de charbon par forage dans le charbon vierge diffère notablement de l’exploitation des « gaz de mine » conduite dans le Nord-Pas-de-Calais par la société Gazonor2 et dans la Ruhr, en Allemagne. Cette dernière se fait en effet essentiellement par pompage du méthane qui se répand naturellement dans les anciennes galeries d’exploitation minière traditionnelle.

8La technique d’exploitation proposée par La Française de l’Énergie est compatible avec le cadre légal français dans la mesure où la perméabilité du charbon, due au réseau de micro-fissures qu’il contient, fait qu’il suffit de pomper l’eau qui le sature pour libérer le méthane par dépressurisation. Le recours à la fracturation hydraulique, actuellement interdite en France depuis juillet 2011, n’est donc pas nécessaire. À Folschviller, un forage expérimental testé de 2009 à 2012 a permis à La Française de l’Énergie d’estimer qu’avec cette méthode un puits « typique » pourrait produire entre 22 000 et 34 000 m³ de méthane par jour (Pironon et al., 2012). Avec une trentaine de centres de production, comportant chacun 15 puits, la production totale en Lorraine pourrait être de l’ordre de 12 millions de m³ par jour, sachant que la consommation journalière française est de l’ordre de 110 millions de m³ de gaz.

9L’exploitation du gaz de charbon au moyen de la méthode proposée par La Française de l’Énergie ne présenterait ainsi pas les risques que l’on s’accorde désormais à attribuer à la fracturation hydraulique (CGIET & CGEDD, 2012) utilisée notamment pour l’exploitation du gaz de schiste aux États-Unis : contamination des nappes par les additifs chimiques (adjuvants de broyage et de fracturation) en raison des fuites des puits, pollution des sols à la suite du mauvais retraitement des boues de fracturation, consommation de grandes quantités d’eau, etc. (Pigenet et al., 2014).

10Pour autant, l’exploitation du gaz de charbon n’est pas sans risque et, comme l’indiquent Bonijoly et al. (2013), ceux associés au déploiement de la filière (depuis la préparation des plateformes jusqu’à la production et la phase suivant la fermeture) peuvent être regroupés en trois catégories : les risques accidentels, les impacts environnementaux et les nuisances (fig. 6). S’agissant de la première catégorie, la possibilité que survienne une fuite majeure devrait se limiter aux tronçons de transport de gaz à haute pression, dont l’implantation devra être judicieusement choisie en conséquence. Pour limiter les risques de la deuxième catégorie (impacts sur l’eau souterraine, sur l’air, sur la qualité des sols, sur la santé publique, sur les écosystèmes, etc.), la mise en œuvre de bonnes pratiques d’exploitation et une bonne connaissance de chaque site d’exploitation, combinées à une stratégie optimisée de monitoring Géosphère-Biosphère-Atmosphère, sont indispensables. Ainsi, les éventuels impacts sanitaires associés à une contamination de l’eau par des composés organiques présents dans le charbon dépendront-ils de la composition réelle de celui-ci. Le non-recours à la fracturation hydraulique du milieu géologique dans l’exploitation des CBM concourt aussi à fortement limiter les risques de la deuxième catégorie. Enfin, pour ce qui est de la troisième catégorie de risques, l’occupation de la surface par les plateformes et les réseaux de transport reste problématique. Les nuisances associées au trafic et à la chaîne d’exploitation semblent néanmoins pouvoir être limitées par des pratiques adaptées.

Contenu de cet ouvrage

11Le projet d’exploitation du gaz de charbon en Lorraine peut-il trouver sa place dans le territoire, s’y intégrer, y être accepté et donner lieu aux retombées mises en avant par ses promoteurs ? C’est possible, mais cela suppose d’abord que le projet, outre son positionnement économique international favorable, soit en cohérence avec les caractéristiques géographiques, géologiques, environnementales, sociales, économiques, juridiques, politiques, etc., locales et nationales, sans quoi il ne pourra pas être viable et/ou ne pourra pas bénéficier de l’acceptation sociale ou du « permis sociale d’opérer » (Social License to Operate, Thomson & Boutilier, 2011) nécessaire à son développement.

12Certes, le contexte économique, social et culturel actuel est très différent de celui qui prévalait à l’apogée de l’exploitation minière du charbon et aucun projet d’exploitation contemporain des ressources du sous-sol français n’est susceptible de provoquer des transformations socio-économiques d’ampleur comparable. Cependant, tout projet d’exploitation est nécessairement à l’origine de changements plus ou moins importants, plus ou moins bénéfiques à certains des multiples acteurs, et plus ou moins bien perçus par ceux-ci. L’évaluation de son « intégrabilité » dans le territoire suppose donc d’acquérir une bonne connaissance des caractéristiques propres du territoire concerné, ainsi que des évolutions réelles et perçues apportées par le projet.

13Dans les chapitres qui suivent, nous présentons un éventail d’éclairages et de considérations variées sur ces différents items dans le cas du gaz de charbon en Lorraine, à travers le regard de géographes, d’historiens, de géologues, de psychologues sociaux, d’économistes, de juristes et de politologues. Nous abordons ainsi des questions laissées en suspens par les études et rapports antérieurs (dont : Pironon et al., 2012 ; CGIET & CGEDD, 2012 ; Bonijoly et al., 2013) qui se sont essentiellement appesantis sur les aspects d’ingénierie et les risques associés au projet d’exploitation. Nous ne traitons pas de la faisabilité technologique du projet lui-même, ni l’évaluation de sa viabilité économique pour l’entreprise en charge de l’exploitation, qui sont laissées à l’appréciation de celle-ci.

14Pour commencer, les chapitres 2 et 3 décrivent le territoire local, tel qu’il se présente aujourd’hui, après un long façonnage par les actions naturelles et humaines. Le chapitre 2 est consacré aux spécificités historiques et géographiques du nord de la Lorraine, marqué par l’empreinte de l’exploitation minière du charbon, de son apogée à son déclin. On y découvre une région qui, dans son ensemble, peine à se remettre de la désindustrialisation, mais dont le territoire n’est pas homogène. En particulier, la prospection actuelle du gaz de charbon se déroule dans les parties du bassin houiller dont le paysage a été le moins marqué par les infrastructures minières et où les besoins d’emplois nouveaux sont les moins importants. Dans le chapitre 3, il est question des caractéristiques géologiques du sous-sol lorrain et plus particulièrement de l’origine du gaz de charbon qui s’y trouve piégé, dont l’estimation du volume est discutée.

15Les chapitres 4 et 5 s’intéressent ensuite au processus d’élaboration d’une technologie rendant envisageable l’exploitation du gaz de charbon à des fins économiques. La technologie en question – celle de forages verticaux à partir desquels se développent des ramifications de drains horizontaux – est inspirée de l’exploitation pétrolière. Elle a été rendue possible d’abord par les spécificités du charbon lorrain ; en particulier, la présence de micro-fissures le rend suffisamment perméable pour que l’extraction du gaz puisse être envisagée sans recours à la fracturation hydraulique, qui est actuellement interdite en France. C’est l’objet du chapitre 4. Elle a aussi été rendue possible, comme le montre le chapitre 5, par la construction progressive du projet de La Française de l’Énergie à un moment très opportun où l’exploitation minière traditionnelle du charbon avait certes cessé, mais où la connaissance exceptionnelle du sous-sol associée n’avait pas encore disparu.

16Les chapitres 6, 7 et 8 abordent la question cruciale de l’acceptabilité sociale du projet d’exploitation. L’un des obstacles à sa réalisation complète pourrait en effet être une hostilité des populations locales tirant son origine dans les perceptions contrastées du projet et de ses retombées. L’analyse des perceptions amène d’abord à considérer un groupe tout à fait particulier, qui a une excellente connaissance du sous-sol lorrain et de sa valorisation économique : celui des anciens mineurs, dont le point de vue est étudié dans le chapitre 6. Le chapitre 7 introduit ensuite la notion de « représentation sociale » comme clé d’analyse du positionnement des individus par rapport au projet, en ne se limitant plus au cas des anciens mineurs. Il donne également les résultats d’une analyse de la presse locale et nationale, dont il met en lumière les approches très différentes. Enfin, le chapitre 8 envisage les impacts environnementaux de l’exploitation du gaz de charbon non pas sous un angle technique, mais par l’analyse d’un débat technique à travers le prisme de la psychologie clinique. Le débat étudié ne s’est pas déroulé en Lorraine, mais dans le Nord-Pas-de-Calais, où la société Gazonor, qui exploite pour l’instant le gaz de mine, a un projet d’exploitation du gaz de charbon qui présente de nombreux points communs avec celui de La Française de l’Énergie.

17Les chapitres 9, 10, 11 et 12 portent un regard économique et juridique sur le projet lorrain. Dans le chapitre 9, il est question de la difficile prospective économique (retombées sur l’emploi, l’investissement et les finances publiques du projet d’exploitation), tandis que le chapitre 10 considère la filière gazière sous un angle juridique, notamment au travers des contrats et des normes, depuis la production du gaz jusqu’à son acheminement au consommateur. Dans les chapitres 11 et 12, c’est le droit public qui est plus particulièrement abordé, d’abord par un rappel des principes de base de la propriété du sous-sol (chapitre 11) et ensuite par l’analyse des évolutions récentes ou attendues du droit français en matière d’exploitation des gaz non conventionnels (chapitre 12).

18Les chapitres 13 et 14 sont, quant à eux, consacrés à des comparaisons internationales qui éclairent d’une manière particulièrement intéressante le cas de la Lorraine. Dans le chapitre 13, il s’agit d’abord de l’Allemagne, où le gaz de mine est déjà exploité et où un projet d’exploitation du gaz de charbon est actuellement débattu. Dans le chapitre 14, il s’agit ensuite du Québec, où la controverse sur le gaz de schiste a pris une tournure assez différente de celle qui a eu lieu en France, ce qui interroge sur ce que pourrait être une controverse concernant le gaz de charbon.

19Enfin, le chapitre 15 tire les leçons du travail réalisé dans le cadre de l’action de recherche « GazHouille » et en dresse les perspectives. On y perçoit pourquoi et comment toutes les dimensions d’un projet d’exploitation doivent être prises en considération pour parvenir à une analyse aussi complète que possible de son intégration dans le territoire. De ce point de vue, l’objectif de « GazHouille » a également été de développer et de mettre en œuvre une méthodologie de travail pluridisciplinaire opérationnelle. Celle-ci ne s’improvise pas, surtout lorsqu’elle met en présence des partenaires venant de disciplines ou communautés diverses, aux domaines de compétence initialement disjoints, qui ne se connaissent pas et n’ont eu que très rarement l’opportunité de collaborer. Elle requiert notamment un partage du cadre conceptuel, l’établissement d’un accord sur les objets d’étude et sur le vocabulaire, etc. Lorsque celui-ci se réalise, on entrevoit l’émergence d’un nouveau domaine d’étude des projets d’exploitation du sous-sol, à l’interface des sciences « dures » et des sciences humaines et sociales, que l’on pourrait qualifier de « géologie sociale ».