Le Canada se trouve sur la troisième plus grande réserve de pétrole au monde. La majeure partie se trouve dans les sables bitumineux de l'Alberta, où les entreprises extraient le bitume, une huile brute ayant la consistance du beurre d'arachide.

Pour faire passer le pétrole par les pipelines, les ingénieurs pétroliers mélangent le pétrole avec des composants plus légers, généralement des sous-produits de la production de gaz naturel, pour diluer et liquéfier le bitume. Ce mélange est appelé « bitume dilué » ou dilbit en abrégé.

L'Alberta est enclavée. Pour atteindre les raffineries et le marché international, le dilbit est transporté par un réseau de pipelines et de voies ferrées sur de vastes étendues de terre, criblé de lacs, rivières et zones humides.

Mais les oléoducs peuvent fuir ou se rompre, et déverser leur contenu dans l'environnement. En juillet 2010, par exemple, un pipeline Enbridge à Marshall, Michigan., déversé au moins trois millions de litres de dilbit dans la rivière Kalamazoo, dont environ 680, 000 litres ont coulé.

Les problèmes de déversements à l'intérieur des terres ne sont pas nouveaux. Ils sont plus fréquents que les déversements marins mais souvent négligés ou non signalés. Généralement, nous en savons beaucoup moins sur la façon dont les déversements de pétrole affectent les écosystèmes d'eau douce que l'océan et, quand il s'agit de déversements de dilbit, on en sait encore moins.

Découvrir, notre équipe de recherche a soigneusement déversé du dilbit dans des mini-lacs pour découvrir les réponses réelles du pétrole et son impact sur la vie aquatique.

Recréer un déversement de pétrole d'eau douce

Nous avons créé des mini-lacs avec 1, Réservoirs de 400 litres, rempli de sédiments lacustres, l'eau et la communauté naturelle de plancton microscopique récupéré dans un lac du bouclier boréal canadien. Nous avons ensuite déversé un volume réduit de dilbit – moins de deux litres – dans le « lac ».

Nous avons laissé les réservoirs exposés au soleil, les changements de température et les conditions météorologiques pendant que nous surveillions la viscosité et la densité de la nappe de pétrole à la surface de l'eau. Ces paramètres sont importants pour comprendre quand le pétrole peut couler et comment il peut être nettoyé. Nous avons également suivi le pétrole sous la surface, sa composition chimique et son impact sur le plancton qui y vit.

Le pétrole brut flotte car il est moins dense que l'eau, permettant à l'huile déversée d'être écumée de la surface de l'eau. Mais ce n'est pas toujours vrai pour le pétrole brut lourd canadien.

Dilbit peut couler sous certaines conditions, comme une rivière turbulente avec beaucoup de sédiments en suspension et d'autres particules. Ces particules peuvent se lier à l'huile et la rendre plus dense, comme cela s'est produit sur la rivière Kalamazoo en 2010.

Des recherches antérieures utilisant des réservoirs à vagues ont suggéré que le dilbit ne coulerait pas dans un lac. D'autres études dans des éprouvettes ont montré que le dilbit peut couler, mais seulement lorsqu'il est vigoureusement mélangé avec beaucoup plus de sédiments en suspension que ce qui est généralement rencontré dans la nature.

Nos recherches ont montré qu'après seulement une journée, dilbit est devenu trop visqueux pour que les méthodes de nettoyage conventionnelles fonctionnent bien. Lorsqu'il a plu huit jours après notre déversement expérimental, les nappes de dilbit se sont rompues et environ la moitié d'entre elles ont coulé dans les sédiments de ces mini-lacs.

Implications pour le nettoyage des déversements d'hydrocarbures

Après un déversement de pétrole dans l'eau, les équipes de nettoyage utilisent des barrages, des écumoires et parfois même des incendies pour retirer l'huile déversée de la surface de l'eau. Rien de tout cela n'est possible si le pétrole coule.

Pour nettoyer l'huile coulée, le pétrole et les sédiments submergés doivent être déterrés. Cette élimination invasive est à la fois coûteuse et peut nuire davantage à un écosystème en éliminant des communautés entières vivant dans les sédiments et en remettant en suspension le pétrole dans la colonne d'eau. Le naufrage augmente considérablement les coûts et les délais de nettoyage et réduit la récupération.

Si le dilbit renversé devient trop visqueux, les écumoires classiques ne fonctionnent pas bien, mais s'il devient trop dense, il coule.

Nos résultats montrent que le dilbit peut couler dans les lacs avec suffisamment de temps, et souligner la nécessité de prendre en compte différents scénarios météorologiques dans les évaluations des risques.

La vie sous une marée noire

Le plancton est un organisme microscopique qui forme la base du réseau trophique qui soutient les populations de poissons. Ils sont également très sensibles aux changements environnementaux, comme un déversement de dilbit, ce qui en fait un groupe idéal pour étudier.

Nous avons constaté que les déversements de dilbit réduisaient la quantité globale de zooplancton et d'algues dans l'eau, mais toutes les espèces n'ont pas été affectées au même degré.

Certaines espèces d'algues ont montré des signes de rétablissement après le naufrage du dilbit, mais le zooplancton apparaît plus sensible à long terme. Le gros zooplancton est un aliment important pour les poissons, donc si leur nombre diminue pendant une période prolongée, les poissons pourraient mourir de faim. Notre étude initiale a duré 11 jours, donc nous ne savons pas si cela se produirait.

Abondance bactérienne, d'autre part, augmenté à la suite du déversement de dilbit. La composition de la communauté bactérienne a changé pour inclure plus de microbes mangeurs d'huile, ce qui pourrait aider à atténuer une partie de l'impact des résidus d'huile.

Nous avons déjà vu cela dans l'océan. Après les déversements d'hydrocarbures en mer, les proliférations bactériennes de microbes mangeurs d'huile sont courantes.

La décomposition de l'huile par les bactéries offre une promesse d'assainissement à la suite de déversements, mais n'est probablement pas une solution miracle, en particulier pour les huiles lourdes telles que le dilbit. Après un déversement de dilbit, la plupart des composés pétroliers les plus lourds comprenant le bitume naturel resteront probablement encore, comme les microbes mangeurs d'huile préfèrent le briquet, huile plus accessible.

Des recherches à venir

Nous savons que les déversements de dilbit d'eau douce peuvent avoir des implications différentes pour le nettoyage et peuvent considérablement affecter la vie aquatique à court terme, mais nous devons encore comprendre les impacts à long terme du dilbit dans une variété d'environnements et de tailles de déversement.

En 2018, nous avons mené une étude plus vaste en utilisant des enclos dans le lac dans la région des lacs expérimentaux de l'IISD, une installation de recherche dans le nord-ouest de l'Ontario qui est de renommée mondiale pour accueillir des expériences dans des lacs entiers. La recherche sur ces lacs expérimentaux a façonné les politiques de qualité de l'eau, comme les pluies acides et les phosphates, en fournissant des réponses plus précises que celles provenant d'un tube à essai de laboratoire.

Cependant, contrairement aux études typiques d'un lac entier, nous n'avons pas simplement relâché le dilbit dans un seul lac. En utilisant de grands enclos dans le lac, nous avons créé sept tailles de déversement différentes, en utilisant plusieurs niveaux de confinement du pétrole pour éviter qu'un déversement de pétrole intentionnel ne se transforme en un terrible accident.

L'été dernier, une étude de suivi a évalué différentes options de nettoyage du pétrole dans un lac d'eau douce en utilisant des enclos similaires dans le lac pour déterminer quelles méthodes fonctionnent le mieux. Combiné, les résultats de ces études aideront à éclairer les évaluations des risques de déversements de dilbit, méthodes de nettoyage, politique environnementale et, espérons-le, atténuer les impacts de futurs déversements.

Personne ne veut une marée noire dans son jardin, mais parfois recréer ces accidents par de petits déversements contrôlés est le meilleur moyen de les comprendre.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.