sept/oct 2012

Un zeste d’agrume

Une société de Calgary ouvre une nouvelle frontière en extraction du bitume

Par Graham Chandler

Tabbies 2013Au neuvième étage de la Ford Tower au centre-ville de Calgary, une société , prépare un nouveau projet basé sur le bitume. À Calgary, cela n’est guère inhabituel. Ce qui distingue l’équipe de US Oil Sands Inc. est qu’elle prépare la première production commerciale de sables bitumineux aux États-Unis. Et l’extraction du bitume ne se fera pas avec les méthodes habituelles Clark ou de drainage par gravité au moyen de vapeur.

« Nous avons une technologie qui nous permet de travailler bien plus efficacement qu’auparavant, » annonce Cameron Todd, chef de la direction d’US Oil Sands. « Nous pouvons produire à coût moindre, par un procédé moins complexe et dans le même temps, avec des avantages énormes pour l’environnement. C’est une solution gagnante à tous les niveaux. »

Sur la concession de 32 000 acres de la société dans l’Utah, juste au sud de la ville de Vernal, US Oil Sands fera l’extraction mécanique du minerai à l’aide d’une machine d‘extraction de surface Wirtgen. Des morceaux de la taille de billes, d’un diamètre d’environ deux centimètres, seront acheminées par camion à une usine de traitement qui séparera et chauffera le minerai pour en détacher la plus grande partie du bitume. L’extraction du bitume des sables sera complétée à l’aide d’un solvant biologique qui sera récupéré et recyclé. Ce procédé ne nécessite aucun étang de résidus permanents, un détail important.

Todd, dont le CV étoffé et riche en compétences liées à l’énergie compte cinq ans d’expérience en développement et exploitation de sables bitumineux, explique comment la société en est venue à mettre en application le procédé d’US Oil Sands dans l’Utah. « Nous avons découvert ce procédé en premier, » précise-t-il, mais n’ayant accès à aucun terrain au Canada, « nous nous sommes tournés vers l’Utah. » Ils ont été surpris de découvrir qu’aucun autre procédé n’avait fonctionné là-bas, mais leur procédé convenait.

Le bitume de l’Utah est différent de celui de l’Alberta mais ressemble à ce que l’on trouve ailleurs dans le monde. « C’est l’Athabasca qui est unique, » précise Todd. « La plupart des endroits sur terre ressemblent à l’Utah, où l’huile adhère plutôt à la roche. En Utah, quand on chauffe la roche, le bitume s’écoule par les pores mais une partie reste collée aux grains. » Le procédé Clark à l’eau chaude, avec lequel le sable est plutôt propre à la sortie, ne fonctionne pas dans cette région. « La mince couche de bitume sur chaque grain ne permet d’avoir que très peu d’eau dans le système. »

La différence est géologique. « Nous sommes sur un plateau où les morts-terrains sont très minces, à environ 20 pieds (ou six mètres), sous lesquels on trouve une couche de bitume en grès, » explique Todd. « Sur toute notre concession, nous avons de profonds canyons érodés et la plus grande partie de l’eau s’est écoulée, ce qui donne un terrain qui n’est pas saturé en eau. Cela nous laisse un bitume légèrement décomposé. » Le bitume se présente en plusieurs couches mesurant jusqu’à 15 mètres chacune, séparées de roche.

L’extraction par solvant biologique

Contrairement aux sables bitumineux de l’Athabasca qui collent sur les bottes, ces minerais sont plus solides que l’asphalte. Todd en montre un morceau : il est noir, aussi dur que du grès, et sent légèrement le pétrole. Il précise que le morceau ne contient que de 0,3 à 0,4 pour cent de soufre. Il n’est donc pas nécessaire de le retirer, ce qui représente un une économie importante d’énergie à la raffinerie.

Puisque le minerai est plutôt dur, l’extraction de surface permet de l’arracher facilement. Les dents de la machine peuvent être ajustées selon la taille du matériau. Dans le cas des sables bitumineux aux États-Unis, la taille des morceaux comparable à des billes convient à leur traitement et il n’est pas nécessaire de les broyer. Le minerai sera plutôt acheminé pour être séparé dans des cylindres à rotation opposée qui brisent le minerai entassé pendant le hissage et le ramènent à la taille désirée. Todd montre un bocal de minerai préparé tel qu’il apparaît après la séparation, qui ressemble alors beaucoup aux sables bitumineux de l’Athabasca tout en étant plus secs et plus grumeleux.

Contrairement à ce qui se fait en Alberta, le traitement par eau chaude ne retire qu’une partie du bitume : une bonne partie demeure collée aux grains de sable. « Il reste alors peu de besoins de récupération et de gâchis bitumineux qui ne peuvent être traités, » conclue Todd. « J’imagine que 20 pour cent environ reste collé aux grains. »

C’est là que la société a fait preuve de créativité en utilisant un solvant biologique. Barclay Cuthbert, vice-président de l’exploitation chez US Oil Sands, précise qu’il s’agit d’un sous-produit de l’industrie mondiale des agrumes. « Après avoir extrait le jus et les autres composantes de l’orange, il reste la pulpe et la pelure, dont on peut extraite un composé chimique naturel qui se produit par milliers de tonnes chaque année. Il se dissout facilement, autant dans la terre sous l’effet des bactéries aérobies que dans l’atmosphère par procédé photochimique. »

On l’ajoute à l’eau chaude lors de l’extraction initiale pour l’épaissir. « Le solvant se dissout dans le bitume et en altère la viscosité et le poids, » explique Cuthbert. « Il nous permet de séparer le bitume du sable et de l’eau. » Le produit de cette étape est distillé pour récupérer le solvant qui sera utilisé. C’est une prime, car « à l’état pur, il est plutôt cher, » selon Cuthbert.

Le solvant permet de récupérer 96 pour cent du bitume, ce qui laisse les grains de sable assez propres pour être remis dans la mine immédiatement. « Ainsi, nous réhabilitons la mine pendant que nous l’exploitons, » indique Todd. « Nous obtenons un bitume propre, une eau propre et un sable propre. »

Dans les sables de l’Athabasca, l’argile fine pose un problème. Les sables de l’Utah en contiennent bien moins, mais leur composition est variable. C’est pourquoi l’usine pilote de Grand Prairie évalue différentes concentrations. La société a apporté des sables du monde entier pour tester le procédé sur une tonne et demie de minerai généralement, ce qui représente environ un baril de bitume à l’heure. « Nous avons effectué une centaine de pilotes différents à Grand Prairie, où nous pouvons évaluer de nombreuses variables comme la température et le débit, la quantité et le type de solvant et la taille des grains, » souligne Todd. « Nous savons donc comment optimiser le procédé selon le dépôt de minerai que nous traitons. Notre usine pilote nous est donc très précieuse. » Dans l’Utah, la société a effectué des tests d’extraction avec une production pouvant atteindre 500 barils par jour et a évalué l’équipement d’extraction en continu jusqu’à 3 700 tonnes par jour.

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