Dave Riley détient plus de 14 ans d’expérience dans les secteurs des mines et des sables bitumineux, se spécialise en gestion de procédés et de projets, autant au bureau que sur le terrain.

Son expérience va de la gestion de programme à la définition initiale de l’étendue du projet, en passant par la supervision active de travailleurs sur le terrain. M. Riley possède une solide expérience en ce qui a trait aux résidus de sables bitumineux et a géré un nombre important de projets relatifs au capital de résidus, ainsi que des services de génie des procédés et du personnel des opérations sur le terrain. L’expérience en matière de projets de M. Riley est à la fois celle d’un représentant de propriétaire et d’un consultant en génie. Il a participé à tous les aspects de projets, de la conception initiale à l’ingénierie détaillée, en passant par la mise en service et le démarrage.

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Que sont les sables bitumineux?

Les sables bitumineux sont un mélange de sable, d’eau, d’argile et d’une forme semi-solide de pétrole appelé bitume. Après avoir été extrait du minerai brut, le bitume est une substance très épaisse, noire et visqueuse qui subit un traitement intensif avant d’être transformé en pétrole brut synthétique. Comme les gisements des mines traditionnelles, la qualité du minerai – soit la proportion de bitume dans les sables bitumineux – varie en fonction des gisements. La composition habituelle est de 83 % de sable, 10 à 12 % de bitume, 4 % d’eau et 3 % d’argile.

Les sables bitumineux canadiens se trouvent dans trois zones distinctes du nord de l’Alberta, couvrant une étendue d’environ 140 000 kilomètres carrés (54 000 milles carrés). Ils représentent la troisième réserve mondiale reconnue de pétrole au monde, avec 176 milliards de barils. Ils se situent juste après l’Arabie saoudite et le Venezuela.

Comment extrayez-vous le bitume aux fins de traitement?

Deux procédés sont utilisés pour récupérer le bitume des sables bitumineux : l’exploitation à ciel ouvert et la récupération in situ.

Au total, 20 % des réserves de sables bitumineux sont accessibles à l’aide de procédés miniers reconnus d’exploitation à ciel ouvert. Le minerai des sables bitumineux est extrait et transporté à une installation de concassage puis à une usine d’extraction. Durant le procédé, de l’eau chaude est ajoutée au minerai concassé, ce qui crée une boue de sable, d’argile, de bitume et d’eau. À mesure que la boue décante, la mousse de bitume monte à la surface puis est retirée et traitée pour réduire les déchets acheminés à l’usine de traitement. Les sédiments comme la roche, l’argile et le sable se déposent au fond. La couche centrale est retirée pour récupérer davantage de bitume.

Après l’envoi du bitume à l’usine de traitement, les résidus – un mélange d’argile, d’eau, de sable, de traces de bitume et de produits chimiques utilisés au cours du procédé – sont pompés dans des bassins de décantation, aussi connus sous le nom de bassins de réception des résidus. Une partie importante de l’eau transférée aux bassins de réception des résidus peut être recyclée, mais doit d’abord subir des traitements supplémentaires avant d’être libérée dans l’environnement.

Environ 80 % des réserves de sables bitumineux se trouvent à une trop grande profondeur pour être accessibles par une exploitation à ciel ouvert. Le bitume situé à plus de 130 mètres de profondeur est récupéré à l’aide de différentes technologies classées comme in situ (sur place). Même si de nombreuses technologies de récupération in situ sont employées, la technique la plus commune est appelée vapoextraction. La technique de vapoextraction peut récupérer jusqu’à 55 à 60 % du bitume présent dans la réserve.

Au cours de la technique de vapoextraction, deux puits sont forés dans le gisement, un légèrement plus haut que l’autre. Le puits supérieur, appelé le puits d’injection, fonctionne comme une sorte de chambre à vapeur et est utilisé pour injecter continuellement de la vapeur dans le sol. À mesure que la température de la formation de sable bitumineux s’élève, le bitume devient plus visqueux et, par gravité, coule dans le puits inférieur, appelé le puits de production. Finalement, l’eau condensée et le pétrole brut ou bitume sont amenés à la surface par des pompes et transportés à une usine de traitement, où on les transforme en pétrole brut synthétique.

Le bitume est chauffé à haute température ou mis en réaction avec de l’hydrogène sous pression pour briser les molécules lourdes et produire des molécules plus légères, le rendant ainsi moins visqueux. Un traitement secondaire purifie davantage le bitume pour qu’il puisse être utilisé comme charge d’alimentation pour les raffineries de pétrole. En plus du bitume, du coke, du kérosène, du naphta et d’autres sous-produits sont obtenus au cours du procédé de traitement.

Comment sont traités les résidus?

Une des plus grandes difficultés à laquelle doit faire face l’industrie des sables bitumineux est la récupération des fines particules d’argile dans l’eau résiduelle. Ces composantes peuvent ne jamais se déposer pour former un dépôt solide. Pour régler ce problème, nous participons à une planification à long terme et à de nombreux projets liés aux résidus pour des clients exploitant les sables bitumineux. Fransen, une société de Tetra Tech, a joué un rôle important dans la conception et la mise en place de procédés d’avant-garde de traitement des résidus accélérant le processus de récupération et augmentant la quantité d’eau qu’il est possible de réutiliser.

Nous utilisons un procédé appelé séchage des particules fines atmosphériques (SPFA), qui combine l’ajout d’un polymère avec l’évaporation pour assécher les résidus mûrs fins (RMF). Au cours du processus de SPFA, on ajoute une solution de polymère aux RMF pour fusionner les particules, qui forment une boue. Cette boue est ensuite déposée en couches, ou strates, sur de grandes surfaces de terrain appelées cellules, qui sont des zones de terres légèrement en pente et possédant des capacités de rétention. Lorsque la couche sèche – en général après une saison de gel et dégel – vous pouvez ajouter des couches successives. Ces couches retirent efficacement les RMF des bassins et les déposent sur la surface, où ils sèchent et où les particules fines peuvent ensuite être récupérées.

Les résidus composites font appel à l’ajout d’une substance coagulante pour modifier la chimie de la surface des RMF. Des volumes importants d’une substance coagulante comme le gypse ou l’alun sont mêlés à la boue. Les RMF sont pompés à partir du bassin et la boue coagulante est ajoutée de façon dosée dans les RMF ainsi que du sable siliceux récupéré. Le mélange est ensuite redéposé dans les bassins, où ils se déposent correctement comme une boue sans séparation.

Quels sont les problèmes auxquels sera confronté le développement futur des sables bitumineux?

Certains des facteurs et variables importants affectant le développement de la ressource comprennent le développement du marché et les pipelines, les prix du pétrole brut, l’augmentation des coûts du capital et de la main-d’œuvre, la gestion des impacts environnementaux, la demande mondiale en matière d’énergie, les innovations technologiques et les conditions mondiales de l’investissement.

La répercussion la plus importante est la combinaison de deux de ces variables, c’est-à-dire les pipelines et les prix du pétrole brut. Un manque de capacité en matière de pipelines à l’échelle de l’Amérique du Nord a réellement limité la production de pétrole brut provenant des sables bitumineux au nord de l’Alberta. Les réseaux principaux de pipelines donnent principalement accès au Midwest des États-Unis. L’accès à un marché pratiquement régional et unique pour un produit de base à l’échelle mondiale a exercé une pression à la baisse sur les prix du pétrole brut synthétique. L’approbation et le développement supplémentaires de pipelines permettant l’accès aux marchés des raffineries de la côte du golfe des États-Unis et de l’Asie sont essentiels.