La nomination de Steven Bryant, à titre de titulaire de la Chaire d’excellence en recherche du Canada sur le génie des matériaux liés aux réservoirs de pétrole non classiques, contribue à rehausser la réputation de l’University of Calgary comme chef de file mondial en matière de recherche sur l’énergie ainsi qu’à consolider la réputation du Canada comme chef de file en matière d’environnement.

Avant de s’installer au Canada, M. Bryant était professeur Centennial Bank of America au Département du génie pétrolier et des géosystèmes de l’University of Texas à Austin. Il dirigeait également deux programmes de partenariat qu’il a fondé entre cette université et l’industrie. Il a la réputation d’être l’un des chercheurs les plus perspicaces et novateurs du monde dans le domaine de l’énergie, et il affirme que sa venue au Canada lui donnera l’occasion de se concentrer sur l’un des développements les plus intéressants du génie pétrolier à survenir depuis des décennies : l’utilisation des nanoparticules.

« Les nanomatériaux et les capacités émergentes de la science à méso-échelle (c.-à-d. entre environ dix nanomètres et quelques micromètres, où ni la théorie quantique ni les lois classiques ne s’appliquent) offrent des possibilités extraordinaires dans de nombreux domaines, explique-t-il. Au cours de la dernière décennie, on a observé des progrès incroyables dans cette discipline – surtout grâce à la biomédecine. Ces progrès reposent sur trois caractéristiques essentielles : la petite taille des nanomatériaux, la possibilité de personnaliser leur revêtement et les noyaux de leurs particules fonctionnelles. »

Ces caractéristiques ont un très grand potentiel d’applications dans le domaine des sables bitumineux. Les particules, dont la taille est inférieure à environ 100 nanomètres, sont beaucoup plus petites que les pores des réservoirs et peuvent être ajoutées aux réservoirs de sables bitumineux. Omniprésentes dans les réservoirs pétroliers, elles peuvent comporter un revêtement chimique leur permettant de se lier, de préférence, à des interfaces entre les phases aqueuses et non aqueuses (p. ex. pétrole et eau).

« Nous sommes à la veille d’un énorme bouleversement dans le domaine pétrolier et gazier, affirme M. Bryant. Il est possible d’améliorer considérablement les technologies existantes et de développer de nouveaux moyens d’extraire l’énergie, tout en réduisant de façon considérable notre empreinte carbone. Les possibilités d’atteindre cet objectif dans le domaine des sables bitumineux sont particulièrement intéressantes, étant donné la présence au même endroit d’un si grand nombre d’enjeux d’ordre technique, économique et social ayant une importance nationale et mondiale. L’University of Calgary est le lieu idéal pour accomplir cette recherche. À mon avis, il ne fait aucun doute qu’il s’agit du meilleur endroit au monde où mener une recherche in situ sur les sables bitumineux. »

M. Bryant estime que la nouvelle chaire lui permettra, ainsi qu’à ses collaborateurs de l’University of Calgary, de « se concentrer pendant une période prolongée sur la résolution de problèmes majeurs », défi auquel font face la plupart des universités, où les chercheurs doivent consacrer une part importante de leur temps à obtenir du financement. Il croit aussi qu’elle lui permettra d’accomplir des progrès rapides et tangibles avec son équipe de recherche pour améliorer la façon d’extraire le pétrole et le gaz.

Steven Bryant
Titulaire de la chaire d’excellence en recherche du Canada sur le génie des matériaux liés aux réservoirs de pétrole non classiques de la University of Calgary

« À l’heure actuelle, notre façon d’extraire le pétrole des sables bitumineux in situ fonctionne, mais elle est vraiment inefficace, déclare-t-il. Pour que le pétrole puisse couler, nous devons le chauffer. Pour ce faire, nous injectons de la vapeur dans les pores d’un réservoir, ce qui nécessite une quantité considérable d’eau et d’essence et produit beaucoup de CO₂. De plus, étant donné que la vapeur a tendance à s’échapper par les pores les plus grands et à contourner les plus petits, une forte quantité de pétrole n’est pas libérée et demeure dans le sable. »

L’un des défis de M. Bryant consiste donc à utiliser moins de vapeur et à extraire plus de pétrole, réduisant ainsi l’empreinte carbone. Voilà qui peut sembler simple, mais pour atteindre cet objectif, M. Bryant dirigera une équipe de recherche alliant la nanotechnologie et la science des matériaux ainsi que le génie chimique et pétrolier, la géoscience et la chimie afin de « viscosifier » la vapeur pour en faire un type de mousse. Cette technique permettra à l’eau d’entrer dans les pores du réservoir de façon plus uniforme et de libérer une plus grande quantité de pétrole.

« Nous utiliserons moins d’eau et moins de chaleur, affirme M. Bryant, ce qui aura pour conséquence directe de diminuer le CO₂ et les autres émissions de gaz à effet de serre. La beauté des nanoparticules, c’est qu’ils peuvent aussi avoir un niveau de fonctionnalité que n’offrent pas les substances chimiques traditionnelles, ce qui ouvre la voie à de nouvelles façons de produire de l’énergie. »

« Par exemple, si nous cherchons à produire de la chaleur pour libérer le pétrole, nous pouvons utiliser des nanoparticules composées d’oxyde de fer dans le réservoir, puis un champ magnétique oscillatoire pour les chauffer. Aucune vapeur n’est utilisée, donc aucune eau. Cette façon de faire repose sur le principe biomédical de l’hyperthermie, utilisé dans le traitement du cancer, et le “dommage collatéral” est extrêmement minime. »

« Il existe des possibilités de développer des façons complètement nouvelles d’extraire l’énergie au moyen des nanoparticules, indique M. Bryant. Je suis enchanté d’être à Calgary et d’avoir la chance d’y travailler en équipe pour atteindre cet objectif. »