Contribution à la valorisation des Schistes bitumineux marocains ( Timahdit et Tarfaya )

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Table des matières

1 Généralités sur les ressources énergétiques 4

1.1 Conjoncture énergétique dans le Monde et au Maroc . . . 4

1.1.1 Induction Mondiale d’énergie primaire . . . 4

1.1.2 Contrastes des consommations d’énergie dans les di¤érentes zones économiques . . . 5

1.1.3 Espérances à moyen et long terme : Evolution de la demande éner-gétique mondiale . . . 6

1.1.4 Croissance économique et évolution démographique . . . 7

1.2 Métamorphose des prix du pétrole et du gaz . . . 9

1.2.1 Evolution de la consommation mondiale : Le poids grandissant des pays en développement . . . 10

1.2.2 Evolution par secteur : . . . 12

1.3 In‡uence des énergies fossiles . . . 12

1.3.1 Pétrole sera toujours la principale énergie utilisée . . . 14

1.3.2 Vassalité accrue envers l’OPEP : . . . 15

1.4 Progrès du marché énergétique et les perspectives . . . 17

1.5 Gaz naturel non conventionnel . . . 23

1.6 Conclusion . . . 26

2 Environnement énergétique et minière au Maroc 28 2.1 Circonstance énergétique . . . 28

2.2 Situation minière . . . 29

2.3 Poids du secteur et spéci…cités institutionnelles . . . 31

2.3.1 Economie du secteur . . . 31

2.3.2 Ressources nationales en énergie observées et potentielles . . . 33

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TABLE DES MATIÈRES

2.4.1 Aspects géologiques . . . 42

2.4.2 Aspects miniers . . . 47

2.5 Etudes géochimiques des schistes bitumineux . . . 48

2.5.1 Généralité . . . 48

2.5.2 Dé…nition . . . 49

2.5.3 La diagenèse . . . 50

2.5.4 La catagenèse . . . 51

2.5.5 La métagenèse . . . 51

2.5.6 Cycle géochimique du carbone . . . 51

2.5.7 Origine et évolution de la matière organique sédimendaire . . . . 52

2.5.8 Caractéristiques générales des schistes de Timahdit et de Tarfaya 52 2.5.9 Etude de la partie minérale . . . 59

2.5.10 Etude de la matière organique . . . 61

2.5.11 Traitement thermique des schistes bitumineux . . . 66

2.6 Conclusion . . . 69

3 Méthodes d’analyses utilisées 71 3.1 L’étude microscopique . . . 71

3.2 L’analyse élémentaire . . . 72

3.3 Les méthodes spectroscopiques . . . 73

3.4 La pyrolyse . . . 73

3.5 Techniques de Traitement et de valorisation des schistes bitumineux . . . 74

3.5.1 Fragmentation du solide . . . 74

3.5.2 La Flottation . . . 75

3.5.3 Le séchage . . . 79

3.5.4 Le pouvoir calori…que supérieur . . . 80

4 Nouveaux procédés intégraux de valorisation des schistes bitumineux Marocains. 81 4.1 Introduction . . . 81

4.2 Pyrolyse des schistes Marocains . . . 83

4.2.1 Combustion des schistes . . . 84

4.3 Autres utilisations . . . 84

4.3.1 Matériaux de construction . . . 84

(3)

TABLE DES MATIÈRES

4.3.3 Soufre . . . 85

4.3.4 Utilisation des schistes dans l’agriculture . . . 85

4.4 Résultats et Discussion . . . 86

4.4.1 Nouveau procédé d’enrichissement . . . 87

4.4.2 Production du ciment de Portland à partir des schistes bitumineux 96 4.4.3 Etude comparative entre les industries utilisant les cendres de schistes et celles utilisant le clinker standard . . . 106

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Université MohammedV-Agdal

Faculté des Sciences

— — –

Département de Chimie/Mines

Lab/UFR-Electrochimie et Chimie Analytique/Hydrometarllurgie et Environnement

Diplôme de Doctorat d’Etat

Thèse Présenté par

DOUMBOUYA MAMOUDOU

Sous le Thème :

Traitement et Valorisation des R.E.M

Encadré par : Prs.Kacem El Kacemi/ Said Kitane

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INTRODUCTION GENERALE

Aujourd’hui, l’énergie quelle que soit sa nature est le poumon de l’économie mon-diale. Elle est l’emblème même du pouvoir, d’une domination des pays détenteurs de cette ressource sur les pays qui en possède moins ou qui n’en non pas du tout, d’où « l’esclavage énergétique » . Plus un pays se développe, plus sa soif en énergie augmente. Ces ressources énergétiques se subdivise en deux grandes catégories, il y’a : les énergies fossiles à savoir : Le pétrole, le charbon, le gaz, les schistes bitumineux . . . Et il y’a ceux appelées les énergies renouvelables qui se subdivise en 6 familles : l’énergie du soleil (pho-tovoltaïques), l’énergie du vent (éolienne), l’énergie des mers (marée motrice), la chaleur de la terre (géothermie), la croissance des végétaux (biomasse) et l’énergie des chutes d’eau (hydroélectricité) ; à ces deux grandes catégories s’ajoute l’énergie nucléaire.

Le Maroc est un pays non producteur de pétrole, à ce niveau, se pose la question d’accès aux sources d’approvisionnement. Les ra¢ neurs ont développé pendant toute une génération des relations commerciales et …nancières avec le Moyen-Orient. Elles sont solides, car elles ont été toujours basées sur les pratiques usuelles dans le domaine pétro-lier. Elles sont d’autant plus fortes que la qualité des relations politiques avec les pays du Golfe est une constante de la géopolitique traditionnelle du Maroc. Ce n’est pas l’unique source d’approvisionnement puisque les ra¢ neurs achètent sur le marché « spot » quand il est favorable. L’accès au pétrole brut, tant en quantité qu’en qualité et le …nancement des achats est réellement un point fort du ra¢ nage. A l’inverse, l’importation de produits …nis, jusqu’à maintenant occasionnelle sauf pour les gaz de pétrole liqué…é pour lesquels le ra¢ nage marocain est strictement dé…citaire, est ‡uctuante et incertaine, d’autant plus que les sources traditionnelles d’approvisionnement (Nord-Europe) se tarirons dans le futur.

Un autre facteur important de l’économie pétrolière internationale est le transport. C’est un élément important puisque les investissements dans ce domaine représentent 60% de ceux réalisés dans le ra¢ nage. De ce fait, il détermine des zones économiques pé-trolières bien distinctes : Nord-Europe, Sud-Europe, Golfe, Singapour, New York etc. [1]. Conscient de la lourde facture pétrolière et par conséquent de sa dépendance énergétique. La volatilité des cours de pétrole suite à la grande dépression de 1973 et sous l’impulsion du ministère de l’énergie et des mines, le BRPM et ensuite l’ONAREP actuelle OHNYM depuis 1981 ont entrepris des études et des travaux en vue de la valorisation des schistes

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TABLE DES MATIÈRES

bitumineux pour la production d’huile. Parallèlement, l’ONE s’est vu con…é le dévelop-pement des schistes pour la production d’électricité. Durant les vingt dernières années, d’importantes études géologiques, minières de pyrolyse et de combustion ont été réalisées pour mieux connaitre les caractéristiques et les propriétés physico-chimiques des schistes bitumineux marocains.

Le but de notre travail est d’enrichir les schistes bitumineux marocains par des pro-cédés hydrométallurgiques et minéralurgiques a…n d’augmenter leur pouvoir calori…que, mais aussi de valoriser le sous produit le cendre après combustion directe.Vu que la com-bustion directe des schistes brutes est rendue di¢ cile à cause de la présence en teneur élevées des carbonates avec 23:2% dans les schistes de Timahdit et 40:2% dans celui de Tarfaya, et une teneur totale en matière organique respectivement de 17:7% et 16:25% [2].

Ainsi, c’est en s’inspirant de nomnbreux travaux déjà réalisé par de nombreux cher-cheurs Marocains et Etrangers sur les schistes Marocains que nous avons pu développer des nouveaux procédés d’enrichissement des schistes en vue de leur utilisation comme combustible avec un pouvoir calori…que 4500kcal=kg. Notre contribution dans ce tra-vail a été d’optimiser la teneur de la matière organique de 17:7% initialement jusqu’à l’ordre de 60 à 70% selon les réactifs utilisés : l’acide chlorhydrique, l’acide sulfurique ou l’acide phosphorique, et ceci dans des proportions bien déterminée.

Ensuite nous avons aussi utilisé le sous produit après combustion dans la fabrication du ciment de Portland, où les échantillons des cendres des schistes bitumineux ont été traités à des températures inférieurs à celles utilisées dans les fours à ciment qui sont aux alentours de 1300° C.

En…n nous avons e¤ectué une étude comparative entre les industries de fabrication de ciment standard à celles des industries de production de ciment à base de schistes.

Ces résultats sont le fruits d’un travail en chaine que nous avons e¤ectué au niveau de notre laboratoire de recherche. En un prémier temps nous avons procédé à l’échan-tillonnage qui était nécessaire pour ce travail de thèse, ensuite nous avons e¤ectué des opérations de décapage à l’aide d’un décapeur approprié selon les caractéristiques des échantillons, puis nous avons procédé au broyage ainsi que le tamisage en fonction de la granulométrie souhaitée a…n d’obtenir une maille de libération. Ces opérations ont été répétés plusieurs fois dans le but d’obtenir plusieurs échantillons de di¤érentes granulo-métries.

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TABLE DES MATIÈRES

L’enrichissement s’est fait à l’aide des attaques acides (HCl, H2SO4, H2P O4) dans

un becher sur un réacteur mécanique, et la séparation des phases s’est fait à l’aide des techniques de ‡ottation et de la ‡ottation inverse. Une fois séparée, ces di¤érentes phases ont été …ltrée à l’aide des papiers …ltres puis ont été séchés à l’étuve à une température voisine de 100° C pendant deux à trois heures. Ces échantillons ont été analysés à l’aide d’un spectroscope. Le pouvoir calori…que à été determiné à l’aide d’un calorimètre abadiabatique sous une pression de 30bar dans une bombe calorimétrique, en utilisant un échantillon de 0; 5g.

L’enrichissement par voie hydrométallurgique et minéralurgique a permis à la fois de concentrer le kérogène pour une valorisation, mais également permis de préparer les phosphates de calcium très pur ce qui peut contribuer e¢ cacement à réduire les frais de traitement et rendre le procédé rentable et de diminuer les impacts sur l’environnement. L’analyse chimique DRX : X-ray di¤ractograms des cendres ont montrés que les concentrations des principaux composés sont voisines à celles du clinker. En e¤et, dans le diagramme ternaire CaO, SiO2, Al2O3, le point correspondant à la valeur moyenne

obtenue pour les cendres de schistes de Tarfaya sont au voisinage de celui du clinker de Portland, ces échantillons ont été calcinés dans un four à une température de 850° C:

Ce mémoire se compose de quatre chapitres. Après une présentation générale et une étude bibliographique dans le chapitre I, le chapitre II est consacré à la situation énergé-tique actuelle dans le monde et au Maroc, les données géologiques et minières marocaines ainsi que l’étude géochimique et des caractéristiques détaillées des deux échantillons de schistes bitumineux marocains respectivement de Tarfaya et Timahdit utilisés dans ce mémoire. Sont mises en évidences dans le chapitre III les di¤érentes méthodes d’ana-lyses du kérogène. Le chapitre IV est consacré à notre contribution au développement des schistes marocains ainsi qu’une discussion et une synthèse, basées à la fois sur les résultats obtenus mais également sur les données bibliographiques.

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Chapitre 1

Généralités sur les ressources

énergétiques

Face à une situation peu acceptable du point de vu énergétique, économique et sociale dans le Monde mais également au Maroc où le problème énergétique n’est pas seulement une condition nécessaire, mais plutôt une situation urgente auquelle il faudra y remédier a…n qu’il puisse retrouver une certaine stabilité dans ce secteur. C’est pourquoi nous avons jugé nécessaire d’e¤ectuer une recherche généralisée sur la nouvelle donne énergé-tique sur la base d’un certain nombre de documents publiers par des groupes de recherche mais aussi par des organismes spécialisés dans le domaine.

1.1 Conjoncture énergétique dans le Monde et au

Maroc

1.1.1 Induction Mondiale d’énergie primaire

Les di¤érentes sources d’informations statistiques présentent de légères di¤érences dont certaines peuvent s’expliquer1 et dont d’autres témoignent de la di¢ culté de l’exer-cice. En recherchant les ordres de grandeur, plutôt que la précision arithmétique, la

situa-1_{Les chi¤res peuvent être a¤ectés entre autres par la prise en compte :}

- de corrections climatiques,

- de la consommation d’énergie liée à la production (production brute / production nette),

- par les emplois à des …ns non énergétiques (matières premières pour l’industrie chimique : vapocra-cking, production de NH3, de CH2OH par exemple)

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CHAPITRE 1. GÉNÉRALITÉS SUR LES RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES

tion dans les premières années du 21eme _{siècle peut se résumer par le tableau ci-dessous,}

extrait des statistiques de l’IEA pour l’année 2004 : [3]

Tablau 1.1 : Statistiques de l’IEA pour les énergies primaires l’année 2004.

Dans la production mondiale d’énergie primaire, 11; 2 milliards de tep/an, le pétrole représente la source la plus importante avec 35; 2% du total. Le gaz et le charbon ont des poids respectifs de 25% et 21%. Il en ressort que plus de 80% de la production mon-diale d’énergie est aujourd’hui basé sur ces trois combustibles fossiles. Si l’on ajoute que l’électricité nucléaire n’utilise actuellement que la …ssion de l’Uranium 235, on constate que 87; 4% de cette production mondiale d’énergie primaire est basée sur des ressources non renouvelables.

1.1.2 Contrastes des consommations d’énergie dans les

di¤é-rentes zones économiques

On constate des écarts énormes entre les di¤érentes zones économiques de la planète. 1; 6milliards d’habitants n’ont aujourd’hui pratiquement pas accès à l’énergie. Le tableau

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1.2 représente la consommation d’énergie primaire par habitant et par an (année 2001)

Tableau 1.2 : Consommation d’énergie dans les di¤érentes zones économiques l’année 2001.

1.1.3 Espérances à moyen et long terme : Evolution de la

de-mande énergétique mondiale

Les experts tablent sur une croissance moyenne de l’ordre de 1; 7% par an pour les prochaines décennies ce qui conduit à prévoir le doublement de la demande mondiale soit une consommation de 20 milliards de tep dans les années 2040 2050en tenant compte de l’e¤et de :

~ l’accroissement de la population mondiale (9 à 10 milliards d’habitants à l’horizon 2050),

~ des e¤orts des pays en voie de développement pour combler leur décalage écono-mique (croissance de 8 à 10% en Chine et en Inde),

~ du maintien d’une légère croissance de la demande énergétique dans les pays dé-veloppés, la demande d’énergie primaire poursuit sa croissance mais sa répartition géo-graphique se modi…e.

C’est ainsi que la zone Asie-Paci…que absorbe aujourd’hui plus de 30% de la consom-mation mondiale contre moins de 20% au début des années soixante-dix. Corrélativement, le poids relatif des régions développées diminue (USA de 28 à 20%, Union Européenne de 19 à 15%). Dans cette augmentation de la demande d’énergie primaire, la part des pays en voie de développement (Chine, Inde, Brésil,. . . ) représentera plus de 70%.

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1.1.4 Croissance économique et évolution démographique

La croissance économique reste le principal déterminant de la consommation d’éner-gie. Dans les trente dernières années, en dehors des variations climatiques, la demande mondiale ne s’est réellement dissociée de la croissance économique que lors des deux chocs pétroliers de 1973 et 1979. Partant de ce constat, les hypothèses de croissance économique sont particulièrement importantes. Dans le WEO 2010 (Word Economic Outlook), les hypothèses de croissance sont établies à partir de projections de l’OCDE (Organisation de Coopération et de Développement Economique), complétées par des sources telles que la Banque mondiale ou le FMI (Fond Monétaire International).

L’économie mondiale devrait croître de 3; 1% par an d’ici 2020 ( en parité de pouvoir d’achat.). Ce taux agrégé masque en fait des disparités régionales. La plus forte croissance économique se produirait en Chine avec 5; 2%, suivie par l’Inde et les pays en dévelop-pement d’Asie. La croissance en Amérique latine, pays en transition, Moyen-Orient et Afrique serait similaire à la moyenne mondiale.

En…n les pays de l’OCDE avoisineraient les 2%. Ils constitueraient néanmoins la région la plus riche avec 42% de la richesse mondiale en 2020. Hypothèses de croissance économique : taux de croissance annuel moyen du PIB en % par an [4] :

1971-1997 1997-2020 OCDE 2,7 2 Économies en transition – 5,3 (*) 3,1 Chine 8,3 5,2 Inde 4,8 4,9 Pays en développement 5,3 4,3 Monde 3,4 3,1

Tableau 1.3 : Taux de croissance annuel moyen du PIB. Sources : OCDE, Banque mondiale et FMI.

Note : (*) 1992 1997.

Les hypothèses démographiques sont largement inspirées des Nations Unies (voir tableau 1.3). Avec un peu plus de 1e% de croissance par an, la population mondiale atteindrait 7; 4 milliards d’individus en 2020. Malgré une croissance plus faible d’ici 2020 que par le passé, la population des pays en développement devrait s’accroître plus rapidement que celle de L’OCDE, ou celle des pays en transition, stable sur la période.

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CHAPITRE 1. GÉNÉRALITÉS SUR LES RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES population en % par an 1971-1997 1997-2020 OCDE 0,7 0,3 Économies en transition 0,6 0 Chine 1,5 0,7 Inde 2,1 1,2 Pays en développement 2 1,3 Monde 1,7 1,1

Tableau 1.4 : Taux de croissance moyen de la population. Sources : OCDE, Banque mondiale et

FMI.

Une personne sur quatre vit dans un pays de l’OCDE aujourd’hui, une sur cinq en 2020. Ces di¤érences dans les taux de croissance des populations contrebalancent la croissance de leur économie. Ainsi, en termes de revenu par habitant, les écarts resteront forts, de l’ordre de un à dix, entre l’OCDE et l’Afrique en 2020 (en parité de pouvoir d’achat) (voir …gure 1.5).

Figure 1.5 : Revenu par habitant l’année 1996. Sources : Nations Unies et OCDE

Ces hypothèses macro-économiques et en particulier le poids croissant des pays en développement se retrouvent dans les résultats en termes de consommation d’énergie comme nous allons le voir par la suite.

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1.2 Métamorphose des prix du pétrole et du gaz

Le prix international du pétrole est exogène dans le modèle. Les valeurs présentées ici n’ont pas de valeur de prévisions. Cet objectif est de décrire les évolutions à long terme du secteur énergétique. Il nous importe donc plus de donner la tendance globale de l’évolution du prix du pétrole que de vouloir décrire les ‡uctuations à court terme. Les deux dernières années écoulées, où le cours du pétrole a connu à la fois son plus bas et son plus haut niveau depuis dix ans, illustre la volatilité de ce prix sur de courtes périodes.

Dans le WEO, il est davantage le re‡et des conditions de long terme du marché pétrolier. Aucun problème de ressource n’étant envisagé à l’horizon 2020, le marché pourrait s’équilibrer à un prix stable, d’ici 2010, de 21 dollars en 2001 par baril (soit le prix moyen sur la période 1987 1999) puis, par la suite, pour re‡éter le recours à des ressources plus coûteuses, atteindre 28 dollars 2001 par baril, en …n de période. Toutefois, cette évolution régulière du prix ne doit pas être interprétée comme la vision d’un marché sans ‡uctuations, mais plutôt comme l’absence de variations importantes et durables du prix.

La concentration de l’essentiel de la production sur un nombre limité de pays pourrait même accentuer la volatilité du marché dans l’avenir. Le prix du gaz naturel se caractérise par un aspect régional et une forte corrélation avec l’évolution du prix du pétrole. Dans les hypothèses retenues pour le WEO, ces deux aspects sont supposés perdurer, même s’ils sont atténués par :

~ l’extension des marchés qui devrait rendre les prix plus dépendants et conduire ainsi, si ce n’est à un prix de convergence, tout au moins à une réduction des écarts entre régions

~ un découplage partiel par rapport au prix du pétrole. Ainsi, le prix du gaz devrait s’accroître plus rapidement, en particulier en Amérique du Nord, où le recours à des ressources non conventionnelles et au gaz naturel liqué…é devrait s’intensi…er.

Le prix du charbon resterait constant sur la période de projection, en supposant une neutralisation des gains attendus de productivité, d’une part, et de l’accroissement des coûts (notamment de transport), d’autre part.

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L’ensemble des hypothèses de prix est récapitulé dans le tableau 1.6 suivant :

1997 1998 1999 2010 2020

Pétrole ($/baril) 16 10.5 13.9 16.5 22.5

Charbon ($/tonne) 36.8 32.8 29.3 37.4 37.4

Gaz - Amérique du Nord

($/millier de BTU *) 1.9 1.6 1.7 2.5 3.5

Gaz - Europe ($/tonne

équivalent pétrole) 90.5 79.2 67.3 80.9 132.8

Gaz liquéfié - Pacifique

($/tonne équivalent pétrole) 136.2 106.2 102.2 132 182.3

Tableau 1.6 : Hypothèse des prix. Source : WEO 2000

Note : (*) British Thermal Unit

1.2.1 Evolution de la consommation mondiale : Le poids

gran-dissant des pays en développement

Les pays en développement contribueront à 68% de la croissance de la demande. Leur consommation dépassera même celle des pays OCDE avant 2020.

Figure 1.7 : Consommation mondiale d’énergie primaire

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Figure 1.8 : Consommation mondiale d’énergie primaire. Source : WEO, 2000

Parmi les facteurs expliquant la croissance des pays en développement, on retrouve bien entendu les fondamentaux macroéconomiques : Forte croissance économique, en-traînée par un développement industriel soutenu, et croissance démographique, couplée à un plus large accès aux sources d’énergies. A cela s’ajoutent, dans nombre de pays en développement, une politique de bas prix de l’énergie et l’existence fréquente de subven-tions. Au sein des pays en développement, la demande d’énergie sera plus forte pour les pays d’Asie, avec une croissance de 3; 7% par an sur la période de projection.

Les pays en transition verront quant à eux leur poids dans la demande mondiale diminuer. Malgré une dynamique économique retrouvée de l’ordre de 3% par an d’ici 2020, la consommation d’énergie dans cette zone augmentera modérément (1; 6% par an). Les gains d’e¢ cacité énergétique expliquent ce phénomène. La consommation d’énergie ne devrait cependant pas retrouver son niveau de 1990 avant 2020. La consommation d’énergie devrait augmenter de 1% par an dans la zone OCDE d’ici 2020.

L’évolution est, en dépit des di¤érences de croissance économique et démographique, semblable sur chacune des trois régions, Amérique du Nord, Europe et Paci…que. Il est à noter toutefois, dans ces trois régions et plus particulièrement en Europe, une croissance plus faible après 2010. L’apparition de phénomène de saturation, dans le secteur des transports notamment, en est en partie la cause. Les di¤érences entre régions resteront cependant fortes. En 2020, l’Amérique du Nord, avec une population de 350 millions d’habitants, consommera toujours plus d’énergie que la Chine et l’Inde réunies, avec 2; 7 milliard d’habitants.

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1.2.2 Evolution par secteur :

La consommation …nale devrait croître au même rythme que la consommation pri-maire, soit 2% par an, entre 1997 et 2020

1971 1997 2010 2020 taux de croissance annuel moyen 1997/2020 Consommation finale 3 627 5 808 7 525 9 117 2% Charbon 620 635 693 757 0.8% Pétrole 1 888 2 823 3 708 4 493 2.0% Gaz 608 1 044 1 338 1 606 1.9% Electricité 377 987 1 423 1 846 2.8% Chaleur 68 232 244 273 0.7% Renouvelable 66 87 118 142 2.2% Par secteur Industrie 1 378 2 048 2 590 3 080 1.8% Transport 846 1 646 2 291 2 870 2.4% Autres 1 403 2 114 2 614 3 167 1.8%

Tableau 1.9 : Taux de croissance annuel moyen. Source : WEO 2000

Cette croissance sera plus forte dans le secteur des transports (2; 4%). La part des transport passerait ainsi de 28% de la consommation …nale mondiale en 1997 à 31% en 2020. Ceci a pour conséquence une demande accrue du pétrole, qui reste le principal combustible utilisé dans les transports, une concentration de la demande sur les produits les plus légers (kérosène, essence et gazole) et, en corollaire, une spécialisation du pétrole dans les usages transports. L’électricité connaîtrait la croissance la plus forte parmi les énergies …nales.

Cette croissance proviendrait de la substitution au charbon et aussi du pétrole. Elle serait également la conséquence du développement de technologies utilisant l’électricité dans l’industrie en général et d’un nombre croissant d’applications électriques dans les secteurs résidentiel et tertiaire.

1.3 In‡uence des énergies fossiles

La consommation primaire d’énergie devrait croître de 2% par an d’ici 2050 pour atteindre 13700 millions de tonnes équivalent pétrole.

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Cette croissance est légèrement inférieure aux 2; 2% observés entre 1971 et 1997. Mais, compte tenu du di¤érentiel de croissance économique entre ces deux périodes, l’intensité énergétique devrait s’améliorer au taux constant de 1; 1% par an.

Les énergies fossiles représenteront 90% de la consommation d’énergie primaire en 2020. Dans ce scénario de référence, le pétrole reste l’énergie la plus utilisée. Il maintient sa part de marché actuelle de 40%. Ce maintien du pétrole provient du secteur transport dans les pays de l’OCDE, auquel s’ajoute la consommation des autres secteurs dans les pays non-OCDE.

Le gaz naturel devrait maintenir sa forte croissance et gagner une place encore plus importante dans la consommation primaire totale, passant de 22% aujourd’hui à 26% en 2020. L’essentiel de l’accroissement de la consommation du gaz viendra du secteur élec-trique, où les centrales à cycle combiné constitueront l’essentiel des nouvelles capacités installées. La consommation de gaz devrait même dépasser celle de charbon peu après 2010.

Les contributions du nucléaire et de l’hydraulique au bilan énergétique mondial de-vraient baisser légèrement d’ici 2020. La production hydraulique n’augmentant que fai-blement, celle du nucléaire baissant même en …n de période.

En millions de tonnes d’équivalent pétrole

Figure 1.10 : Bilan énergétique en millions de tonnes d’équivalent pétrole. Source : WEO 2000

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1.3.1 Pétrole sera toujours la principale énergie utilisée

La consommation mondiale du pétrole devrait croître de l’ordre de 2% par an entre 1997et 2020.Cette croissance serait toutefois trois fois plus forte dans les pays non-OCDE que dans les pays OCDE.

La demande mondiale atteindra 115 millions de barils par jour en 2020 contre 75 millions de barils par jour aujourd’hui. L’essentiel de l’accroissement de la demande de pétrole proviendra du secteur des transports. Dans les autres secteurs, la consommation du pétrole devrait se stabiliser, ou même baisser pour les pays OCDE. Elle augmentera dans tous les secteurs pour les pays en voie de développement mais plus modérément que dans les transports. La croissance du nombre de véhicules dans les pays tels que l’Inde ou la Chine explique en partie ce “ boom ” des transports.

La Chine compte 3; 2 véhicules pour 1000 habitants actuellement, l’Inde 4; 5, ce qui place ces pays loin des taux de possession des pays industrialisés (près de 500 véhicules pour 1000 habitants en Europe). Même si le modèle de développement de ces pays, en termes de transport et d’urbanisme, pourrait être sensiblement di¤érent de celui des pays industrialisés, la croissance des parcs de véhicules devrait s’intensi…er et contribuer à la croissance des consommations d’énergie.

Figure 1.11 : Accroissement de la demande mondiale de pétrole, 1997 2020 : En millions de barils par jours Source : WEO 2000

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1.3.2 Vassalité accrue envers l’OPEP :

Pour satisfaire la demande croissante du pétrole, la production des pays OPEP devra augmenter fortement d’ici 2020. En e¤et, compte tenu des ressources limitées des pays non-OPEP et malgré les ré-estimations à la hausse des ressources disponibles dans ces régions (estimation 2000 de l’United States Geological Survey – UGCS), la demande du pétrole ne pourra être satisfaite sans un recours massif aux pays de l’OPEP et plus particulièrement à ceux du Golfe.

Figure 1.12 : Accroissement de la production mondiale du pétrole : En millions de barils par jour Source : WEO, 2000

La production hors OPEP devrait passer de 42M b=j (pétrole brut, gaz naturel liqué…é et pétrole non conventionnel) en 1997 à près de 47M b=j en 2010 et se stabiliser ensuite. Le déclin de la production dans l’OCDE, et plus particulièrement en Europe, sera compensé par l’émergence de nouveaux producteurs majeurs tels que le Brésil ou l’Angola, la reprise de la production dans les pays en transition comme la Russie, le Kazakhstan et l’Azerbaïdjan et par un recours croissant aux ressources non conventionnelles. La production de pétrole non conventionnel augmenterait de plus de 5% par an d’ici 2020. La part croissante des pays OPEP se traduira par une augmentation du taux de dépendance,

(20)

dé…ni comme le rapport des importations nettes sur la consommation totale.

Tableau 1.13 : Taux de dépendance pétrolière : En %: Source : WEO 2000

Ce taux passerait ainsi de 54% aujourd’hui à 70% en 2020 pour l’OCDE. L’Asie hors Chine, pour faire face à la croissance de la demande, verra sa dépendance pétro-lière dépasser les 90%. La Chine, exportateur net jusqu’en 1992, dépendra à 77% des approvisionnements extérieurs en 2020.

En 2010, le monde semble en…n sortir de l’impasse économique qu’il ait connu depuis des décennies. De nombreux pays se sont engagés, dans le cadre de l’Accord de Copen-hague, à réduire leurs émissions des gaz à e¤et de serre. Le G20 et l’APEC (Asia-Paci…c Economic coopération) se sont également engagés à éliminer progressivement les sub-ventions ine¢ caces aux combustibles fossiles. Le monde de l’énergie est confronté à une incertitude sans précédent. La crise économique mondiale de 2008 2009 a plongé dans la tourmente les marchés énergétiques partout dans le monde, et le rythme de la reprise économique mondiale conditionnera les perspectives énergétiques pendant les années à venir. Mais ce sont les gouvernements et leurs réponses au double dé… du changement climatique et de la sécurité énergétique qui façonneront l’avenir de l’énergie à plus long terme.

Un certain nombre d’hypothèses ont été adoptées pour les projections présentées dans le monde. Il a été supposé que les taux réels e¤ectifs d’échanges sont restés constants à leur niveaux moyens de 8 Février au 8-Mars 2011, sauf pour les monnaies participantes au change européen du mécanisme II de taux Exchange-Rate-Mechanism (ERM II), qui sont supposés être restés constants en termes nominaux par rapport à l’euro ; qui a établi que les politiques des autorités nationales seront maintenues (pour les hypothèses

(21)

politiques …scales spéci…ques et la politique monétaires pour certaines économies, voir l’encadré A1) ; que le prix moyen du pétrole sera 107; 16$ le baril en 2011 et 108; 00$ le baril en 2012 et restera inchangé en termes réels sur le moyen terme, que les six mois à Londres interbancaire des taux d’Ered (LIBOR) ((London InterBank O¤ered Rate) sur les dépôts en dollars américains sera en moyenne de 0; 6 pour cent en 2011 et 0; 9 pour cent en 2012 ; que le taux à trois mois acompte euros sera en moyenne de 1; 7 pour cent en 2011 et 2; 6 pour cent en 2012 ; que les six mois de Japon les taux de rendement dépôt yen en moyenne de 0; 6 pour cent en 2011 et 0; 3 pour cent en 2012, sont, bien sûr, des hypothèses de travail plutôt que des prévisions, et les incertitudes qui les entourent ajouter à la marge d’erreur qui serait de toute façon être impliqué dans les projections. Les estimations et projections sont basées sur les statistiques disponibles jusqu’à …n Mars 2011.

L’analyse et les projections contenues dans les perspectives de l’économie mondiale font partie intégrante de la surveillance du FMI sur les développements économiques et politiques dans ses pays membres, l’évolution des marchés …nanciers internationaux, et du système économique mondial. L’enquête sur les perspectives et les politiques est le produit d’une étude interdépartementale exhaustive évolution économique mondiale, qui s’appuie principalement sur l’information du sta¤ du FMI recueillie par le biais de ses consultations avec les pays membres. Ces consultations sont menées en particulier par la super…cie du FMI départements, à savoir, le Département Afrique, le Département d’Asie et du Paci…que, le Département Europe, Moyen-Orient et Asie centrale, et du Département Hémisphère occidental-avec la stratégie, des politiques et de l’examen ; les marchés monétaires et de capitaux et le Département des …nances publiques.

1.4 Progrès du marché énergétique et les

perspec-tives

Les prix du pétrole ont bondi à environ 110$ le baril, alors que la demande de pré-caution et les primes de risque ont augmenté en réponse à l’o¤re de pétrole de choc déclenchée par des événements dans la région MENA. Avant le début des troubles dans la région, les prix du pétrole avait déjà pris des mesures décisives au-dessus des 70$ 80$ gammes qui ont ancré les ‡uctuations de prix pendant la majeure partie de 2010. À court terme la volatilité des prix du pétrole (tel que mesuré par la volatilité implicite

(22)

sur les trois et à terme du pétrole de six mois d’options d’achat) est restée faible, malgré des risques accrus d’approvisionnement en pétrole, proche de la moyenne des niveaux enregistrés avant la crise. La ‡ambée …nancière mondiale des prix du pétrole qui pré-cède l’apparition du choc d’approvisionnement en pétrole re‡ète un certain nombre de facteurs.

La croissance annuelle de la demande pétrolière en 2010 a été de 3; 4 pour cent, taux le plus élevé depuis 2004 et environ deux fois le taux prévu au début de l’année (Tableau 1.14, Figure 1.15, en haut à droite du panneau). Une partie de la croissance plus forte que prévu du pétrole s’explique par la demande plus rapide, réelle croissance économique mondiale en 2010, sur l’ordre de 1 à 1₂ pour cent par rapport aux prévisions à la …n 2009 et début 2010.

Une autre partie de la demande de pétrole surprenant re‡ète facteurs huiles spéci-…ques, notamment les changements de la politique énergétique de la Chine qui a réduit l’approvisionnement en électricité de certains secteurs et conduit à la demande du diesel a augmenté. Surprises à la hausse de la demande du pétrole ont également été enregistrés dans les principales économies avancées, notamment les États-Unis, où la demande du carburant a été plus forte que prévu, et au Japon, où l’huile produite substitut les pertes de puissance liées à la maintenance dans l’énergie nucléaire pour une partie de l’année (…gure 1.15, en haut à gauche du panneau).

L’approvisionnement en pétrole a répondu à l’augmentation inattendue de la demande du pétrole, mais pas dans toute la mesure possible. La production mondiale du pétrole est estimée avoir augmenté de 3; 2 pour cent en 2010. Plus élevés que prévu la production hors OPEP a contribué pour environ la moitié de la hausse surprise de l’o¤re (graphique 1.15, moyen-supérieur droit du panneau).

(23)

(Millions de barils par jour) WEO 2011 [5]

Figure 1.14 : Demande mondiale de pétrole et de production par région en (Millions de barils par jour). Source : WEO 2011

(24)

(25)

Figur 1.16 : Développements du marché mondial d’énergie. Source WEO 2011

[6]

Prix de l’énergie et évolution des prix à long terme. Après une période d’abondance croissante au cours des 15 années jusqu’en 2000, une reprise des prix à long terme est

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évidente selon les produits énergétiques

Figure 1.17 : évolution des prix à long terme. Source : Global Financial Data ; FMI système des prix des produits

primaires et les calculs du sta¤ de FMI

(27)

en Chine, a soulevé des préoccupations concernant la pénurie de pétrole.

Figure 1.18 : Source : International Energy Agency.

1.5 Gaz naturel non conventionnel

Le gaz de schiste est apparu comme une nouvelle source importante de gaz naturel aux États-Unis et pourrait devenir une nouvelle source d’approvisionnement d’ailleurs, avec des implications majeures pour les marchés du gaz à travers le globe. Cette nouvelle source d’énergie représentent environ la moitié du total de la production de gaz des États-Unis en 2010 (…gure 1.20) et pour trois quarts de la production mondiales de gaz non

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conventionnels (Etats-Unis EIA, International Energy 2010). Ce paragraphe examine le potentiel et les limites de la récente « révolution de gaz de schiste » .

Les ressources de gaz naturel sont classées (conventionnelles ou non conventionnelles) en fonction de la technologie nécessaire pour l’exploitation. Le gaz classique se trouve soit dans des réservoirs du gaz facilement accessibles ou dans des puits de pétrole. Ressources du gaz naturel comprennent les sables à gaz, le méthane de houille, et gaz de schiste, et qu’ils exigent une technologie d’extraction les plus avancés. Le gaz de schiste est le gaz naturel piégé dans les roches sédimentaires profondes et di¢ cile à utiliser sur une surface relativement importante. L’existence de réservoirs de gaz non conventionnel est reconnue depuis longtemps. Cependant, la technologie viable pour produire économiquement du gaz non conventionnel à grande échelle a émergé seulement dans la dernière décennie.

La base des ressources mondiales pour le gaz non conventionnel, ce qui inclut les réservoirs de gaz qui n’ont pas encore été développées ou découvert, et qui est plus incertaine à l’égard de recouvrabilité, est considérablement plus grand et dépasse celle du gaz naturel conventionnel (tableau 1.19). En termes de part de production, le gaz non conventionnel s’élève à 12 pour cent en 2008 la production totale du gaz naturel mondial, et l’Agence Internationale de l’Energie s’attend à ce qu’il passera à 15 pour cent d’ici 2030 (AIE, World Energy 2009). Pourtant, il ya su¢ samment de ressources pour une expansion beaucoup plus large.

Au rythme actuel de production mondiale, le monde entier aujourd’hui réserves prou-vées (conventionnelles et non conventionnelles) pourrait maintenir la production actuelle de 58 ans (AIE, World Energy 2009), tandis que les ressources combinées égale 250 ans de production actuelle. L’extraction du gaz de schiste a été jusqu’ici con…née aux États-Unis, mais il ya un intérêt croissant dans l’exploitation de sources non conventionnelles de gaz à travers le monde entier. En fait, un certain nombre de pays ont commencé à explorer les ressources potentiellement importante de gaz de schiste, dont l’Austra-lie, Autriche, Canada, Chine, Allemagne, Hongrie, Inde, Pologne, Arabie saoudite, et le

(29)

Royaume-Uni.

Tableau 1.19 : Ressources de gaz naturel, 2009 (Milliers de milliards de mètres cubes). Source : International Energy Agency, World Energy, 2009.

(30)

Figure 1.20 : L’approvisionnement américain du gaz naturel, 1998 2009 (en milliards de mètres cubes). Sources : Agence internationale de l’énergie ; Energy Information des Etats-Unis

1.6 Conclusion

Dans ce chapitre, nous somme parti des informations recueillies pour établir les statis-tiques qui présentent de légères di¤érences dont certaines peuvent s’expliquer et d’autres témoigne de la di¢ culté de l’exercice.

En premier lieu, nous avons mis l’accent sur l’induction Mondiale d’énergie primaire en passant par les contrastes des consommations d’énergie dans les di¤érentes zones économiques, sans oublier les espérances à moyen et long terme de l’évolution de la demande énergétique mondiale, de la croissance économique et de l’évolution démogra-phique, jusqu’aux changements des prix du pétrole et du gaz. Nous avons également brossé l’in‡uence des énergies fossiles dans le monde et de ses estimations futures.

(31)

(32)

Chapitre 2

Environnement énergétique et

minière au Maroc

2.1 Circonstance énergétique

Au Maroc, à l’instar de tous les pays, l’énergie constitue le moteur principal du développement économique et social. Pour satisfaire les besoins énergétiques grandissants de son économie et de sa population croissantes, le Maroc importe actuellement plus de 97% de ses approvisionnements en énergie en raison de la modicité de ses propres ressources. Cette forte dépendance de l’extérieur combinée à la tendance haussière des cours des produits énergétiques, notamment du pétrole qui représente près de 60% de sa consommation énergétique totale, grève lourdement les …nances de ce pays.

La facture énergétique du Maroc s’est élevée à plus de 15,46 milliards de dirhams à la …n février 2012 contre 12,55 milliards de dirhams (MMDH) durant la même période de l’année écoulée, soit une hausse de 23,2%, selon le ministère de l’Energie, des mines, de l’eau et de l’environnement.

La facture énergétique, qui constituait 25,6% du total des importations à …n février, est dominée par le pétrole brut et le gasoil-fuel, avec respectivement 5,18 MMDH et 5,05 MMDH, suivis par les gaz de pétrole et autres hydrocarbures avec 3,16 MMDH et le charbon avec environ 1,09 MMDH, selon les statistiques énergétiques publiées récem-ment par la direction de l’Observation et de la programmation relevant du ministère de l’Energie et des mines.

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CHAPITRE 2. ENVIRONNEMENT ÉNERGÉTIQUE ET MINIÈRE AU MAROC

Pour ce qui est des importations énergétiques, le montant global est de plus de 2,88 MMDH, en accroissement de 16,4% par rapport à …n février de l’année précédente où les importations se sont arrêtées à environ 2,48 MMDH. Le pétrole brut y occupe, encore une fois, la première place avec près de 765 MDH, en repli de 7,2% en glissement annuel, suivi par le charbon (1,03 MMDH, +91,5%), le gasoil-fuel (674,3 MDH, +0,5%) et les gaz de pétrole et autres hydrocarbures (357,3 MDH, -1%).

Par ailleurs, l’activité du ra¢ nage témoigne d’une légère baisse de 1,4% au niveau des entrées en pétrole, passant de 909.043 tonnes à …n février 2011 à 896.660 tonnes à …n février 2012.

Les dépenses en énergie électrique, quant à elles, se sont chi¤rées à 457,1 millions de dirhams (MDH) à …n février 2012, en hausse de 31,8% par rapport à la même période en 2011 où le montant a frôlé les 347 MDH, selon la même source.

A l’horizon 2030, la demande en énergie primaire se situerait entre 35 et 40 millions TEP en l’absence de politique d’e¢ cacité énergétique rigoureuse. Elle tomberait dans une fourchette de 27 32 millions TEP si toutes les mesures d’économie d’énergie sont appliquées. Parallèlement, La consommation électrique qui est de 22 TWH en 2007 pas-serait à 85 TWH dans le premier cas et à 65 TWH dans le second cas, exigeant pour la satisfaire, 58% de l’énergie primaire au lieu de 41% aujourd’hui.

2.2 Situation minière

Le secteur minier a toujours constitué une composante essentielle dans l’économie nationale, qui s’explique par l’existence d’un contexte géologique favorable, lequel a per-mis depuis plusieurs siècles le développement d’une activité minière dans de nombreuses régions du Royaume.

L’importance de ce secteur est perceptible à travers sa contribution dans le Produit Intérieur Brut qui avoisine actuellement 6% (y inclus l’industrie de transformation des produits miniers), sa part dans les exportations du pays (qui représente près de 75% en volume et 22% en valeur des exportations totales) et ses retombées béné…ques sur le développement régional et rural.

Le rôle que le secteur minier joue dans l’économie nationale s’explique aussi par la politique minière suivie par le pays en matière du développement de la recherche minière,

(34)

de l’établissement de l’infrastructure géologique, de la promotion de projets miniers, de la diversi…cation, de la production, de la modernisation des méthodes et moyens d’extraction, de l’enrichissement et de la valorisation et de la formation professionnelle. Cette politique a permis d’aboutir à des résultats satisfaisants et à conférer au Maroc une place de choix parmi les pays à vocation minière.

Ce secteur est aujourd’hui confronté à plusieurs dé…s notamment la nécessité de dé-couvrir de nouveaux gisements miniers, l’optimisation de la valeur ajoutée des substances minérales exploitées et le développement durable. A ces dé…s endogènes viennent s’ajou-ter ceux liés à la mondialisation de l’économie, à la globalisation de la concurrence et à la compétitivité et l’instabilité du marché des matières premières.

Compte tenu de ces considérations, le Ministère de l’Energie, des Mines de l’Eau et de l’Environnement a adopté une stratégie minière nationale englobant toutes les activités situées aussi bien en amont qu’en aval de la mine. Cette stratégie place en priorité la contribution active et responsable du secteur privé dans le processus de développement minier tout en consolidant le rôle de l’Etat dans l’infrastructure de base, la réglementation et la promotion.

Cette stratégie s’articule autour des axes suivants :

Développement des capacités de production et de valorisation par la réalisation de projets d’investissement importants et le développement de partenariats ainsi que l’accompagnement des investisseurs dans la réalisation des projets miniers ;

Dynamisation de la recherche minière et de l’exploration pétrolière par la poursuite de la réalisation des cartes géologiques, géophysiques et géochimiques, l’instauration de mesures juridiques et …scales incitatives et le renforcement des moyens de l’ONHYM ;

Développement de l’exploitation minière à petite échelle à travers la mise en œuvre du Programme National du Développement de la Petite Mine qui a pour ambition de mettre à niveau à moyen terme les petites exploitations existantes et de les convertir en petites mines structurées ;

Renforcement de la promotion minière par la médiatisation des potentialités et des opportunités d’investissement du secteur en vue de développer le partenariat ainsi que par le développement des systèmes d’information dans le but d’attirer davantage les investisseurs dans le domaine minier.

(35)

2.3 Poids du secteur et spéci…cités institutionnelles

2.3.1 Economie du secteur

Avec des budgets de fonctionnement et d’investissement allouées au Département de l’Energie et des Mines (Sources DRHAG / DEM). le secteur qui emploie plus de 30000

(36)

personnes est fortement capitalistique.[7]

(37)

Tableau 2.2 : Sources DRHAG / DEM

Sur la période de 2008 à 2010, le Département de l’Energie et des Mines a disposé de moins de 1 % du budget de Fonctionnement et d’investissement de l’Etat alors que les secteurs de l’énergie et des mines ont contribué à hauteur de 13 % en 2007, 17,5 % en 2008 et 13 % en 2009 et 2010 dans le PIB national. Il est à noter que pour l’année 2011, la part allouée au département est en deçà des montants retenus pour l’année 2010.

Tableau 2.3 : Sources DRHAG / DEM

2.3.2 Ressources nationales en énergie observées et potentielles

Le Maroc est un pays importateur net d’énergie sous forme de produits pétroliers, de charbon et d’électricité. En terme de ressources propres, Il dispose d’un potentiel en énergies renouvelables et e¢ cacité énergétique considérable et de gisements de schistes bitumineux intéressants [7].

Schistes: Le Maroc dispose de grandes réserves de schistes bitumineux [8]. Le gise-ment de Timahhdit au centre renferme des réserves de 20 milliards de tonnes de schistes avec une teneur en huile de 7; 3%, soit plus de 1; 5 milliards de tonnes d’huile en place. Le gisement de Tarfaya au sud a des réserves prouvées de 73 milliards de tonnes avec une teneur moyenne de 5; 7%, soit plus de 4 milliards de tonnes d’huile en place. L’étude de

(38)

faisabilité d’un pilote de production d’électricité exploitant les schistes bitumineux est en cours.

Produits pétroliers : Malgré une politique d’exploration [9] pétrolière beaucoup plus volontariste ces dernières années, soutenue par la promulgation en 2000 d’un nou-veau code des hydrocarbures plus incitatif et la présence de bassins sédimentaires très prometteurs, les découvertes restent modestes et l’approvisionnement du pays est assuré pratiquement en totalité par les importations [10].

Figure 2.4 : Développement énergétique au Maroc depuis 1955 ; perspectives 2025. Source [10]

Charbon: A représenté 30:2% de la consommation énergétique totale en 2005, soit en valeur absolue, dix fois plus qu’en 1980. Cette percée s’explique par le recours impor-tant au charbon (80%) pour la production d’électricité(63%), le reste éimpor-tant consommé essentiellement par les cimenteries. Les faibles ressources en charbon dont disposait le

(39)

pays au niveau des mines de Jerrada, au Nord Est sont épuisées.

(40)

(41)

Tableau 2.7 : Demande énergétique marocaine horizon 2030;Source [11]

Électricité: une croissance soutenue de 7% par an se tassant progressivement jus-qu’en 2017, puis 6%. Cette croissance est di¤érenciée par région.

Tableau 2.8 : Source [11]

(42)

appelée 2008 2030 [11] :

Figure 2.9 : l’évolution de la consommation et de la puissance appelée 2008 2030: Source [11]

(43)

Cette …gure 2.10 ci-dessous illustre l’évolution de la demande en énergie primaire :

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(45)

Tableau 2.12 : Source [11]

Figure 2.13 : Source [11]

Le développement du gaz naturel limiterait le recours au charbon :

Le charbon verrait alors sa part presque stagner aux alentours de 28 à 30 % jusqu’en 2030

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La part gaz naturel augmenterait de 4; 9% en 2012 à 13; 5% en 2030:

Figure 2.14 : Source [11]

2.4 Optiques géologiques et miniers

2.4.1 Aspects géologiques

La …gure 2.15 illustre la formation des roches bitumineuses et des phosphates. Au ni-veau du Crétacé et de l’Eocène, la partie occidentale du Maroc était fortement aplanie et la plate-forme s’étalait largement vers l’intérieur avec parfois des seuils isolant des golfes. Des courants chauds montent du fond de l’océan, véhiculant des éléments chimiques tels le phosphore, le ‡uor, le vanadium etc. . . Arrivés en surface, ces éléments se déposent et subissent pendant de long moment des activités biologiques pour en…n donnés des roches

(47)

sédimentaires.

Figure 2.15 : Génèse des roches sédimentaires. Source : Auteur

Nous présenterons dans ce chapitre les aspects géologiques des gisements de Tarfaya et de Timahdit qui sont les plus connus au Maroc [12, 13].

Les réserves potentielles en huile contenue dans les schistes bitumineux du Maroc sont estimées à 50 milliards de barils. Les travaux géologiques réalisés sur les deux importants sites respectivement Tarfaya dans les provinces sahariennes et Timahdit dans le Moyen Atlas, ont permis d’estimer les réserves de ces gisements qui s’élèvent à 122 milliards de tonnes de schistes bitumineux renfermant 37:2 milliards de barils d’huile, soit près de 6 milliards de tonnes d’huile. Les études de faisabilité minières ont montré que les deux gisements pouvaient être exploités en carrière et ont permis de déterminer les emplacements les plus favorables.

Il faut toutefois rappeler que les réserves mondiales en schistes bitumineux sont de l’ordre de 2800 à 4000 Mbls potentiellement exploitable. Les schistes bitumineux forment une roche-mère argileuse contenant de grandes quantités de kérogène, matière organique

(48)

susceptible de donner des hydrocarbures par distillation. Si l’on chau¤e ce kérogène à une température de 500° C, on peut en tirer du pétrole. Les ressources mondiales de schistes bitumineux sont énormes, pourtant nulle part elles ne sont encore exploitées à grande échelle.

Les réserves non traditionnelles de pétrole présentent aussi un intérêt, du fait que de grandes quantités se trouvent en dehors du Moyen-Orient. Le Canada détient les plus grandes réserves de sables asphaltiques du monde, lesquels sont aujourd’hui déjà exploités partiellement de manière rentable. D’énormes gisements de pétrole lourd se trouvent au Venezuela, et la Russie aussi en détient d’imposantes réserves. Les Etats-Unis détiennent les plus gros gisements de schistes bitumineux, suivis du Brésil. Tout compte fait, la quantité des réserves non traditionnelles de pétrole est comparable à celle des réserves traditionnelles.

Figure 2.16 : Source : auteur

Gisement de Tarfaya

Ce gisement s’étend sur environ 2500 km2 à l’Est de la ville de Tarfaya sur la côte atlantique. La structure géologique de cette région consiste en un anticlinal tronqué par érosion. La …gure 2.18 montre une coupe Nord-Sud du ‡anc Ouest de la Sebkha Tazgha. Les formations du Moghrébien reposent en discordance sur les schistes bitumineux du

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Crétacé supérieur. Dans la région du ‡anc Ouest, la puissance du Moghrébien varie entre 8 et 12 mètres. La série de roches bitumineuses est faite d’une alternance de niveaux sombres et clairs de calcaires crayeux. L’intervalle le plus riche en carbone organique, la couche R, a un âge cénomanien supérieur et contient des niveaux de silex et des nodules carbonatés. 137 sondages au total ont été exécutés sur le gisement de Tarfaya [2]. Les réserves potentiels, estimées à 80 milliards de tonnes de schistes renferment 3.4 milliards de m3 _d’huile

(50)

Figure 2.18 : Histogrammes des séries bitumineuses et alternatives minières. Source [14]

Gisement de Timahdit

Le gisement de Timahdit, se situe dans la chaine du Moyen Atlas, à 35km au Sud d’Azrou à une altitude variant de 1700 à 2300m. Ce gisement est constitué de deux synclinaux : El Koubbat et Angeur, séparés par l’anticlinal de Jebel Hayane a¤ecté par un important accident tectonique. Les synclinaux se composent de dépôts du Crétacé supérieur et sont surmontés de formations paléogènes. Le synclinal d’El Koubbat s’étend

(51)

sur 20km suivant la direction Sud-Ouest Nord-Est et se trouve prolongé sur plus de 20Km, en direction du Nord-Est par le plateau basaltique de Tassemakht et le secteur de Timahdit-Village.

La distance entre les ‡ancs du synclinal d’El Koubbat atteint par endroit 8km. Les formations du Crétacé supérieur du synclinal d’El Koubbat sont constituées d’alternance de calcaires, de marnes, de marnes calcaires et plus rarement de grés. Les marnes, ren-fermant le kérogène, ont une puissance moyenne de 150m, cette puissance augmente de l’Ouest vers l’Est jusqu’à la proximité du village de Timahdit. La série bitumineuse a été divisée en quatre couches lithologiques ( T, Y, X, et M) qui ont été corrélées sur tout le gisement. Les 76 sondages [2] exécutés sur le gisement de Timahdit ont permis notamment, de déterminer des réserves qui s’élèvent à 42 milliards de tonnes de schistes ayant une teneur moyenne de 61l=t, soit 2; 4 milliards de tonnes d’huile en place.

2.4.2 Aspects miniers

La production d’un baril d’huile à partir des schistes bitumineux nécessite la mise en œuvre de 2 à 3 tonnes de roches selon la teneur du minerai en huile. Les projets de schistes bitumineux donneront donc le jour à des exploitations minières de grandes envergures.

Vu la géomorphologie avantageuse des gisements de Tarfaya et de Timahdit consti-tués de couches sédimentaires de grande puissance, régulières et peu fracturées, les études minières ont retenu la méthode d’exploitation minière à ciel ouvert sur des zones présen-tant les meilleures conditions géologiques et minières pour l’alimentation des premiers projets [14]. Il s’agit du plateau de Tassemacht à Timahdit et du ‡anc Ouest de Sebkha Tazgha, pour lesquelles deux variantes ont été proposées : Teneur en huile moyenne et teneur élevée. Ces variantes, dé…nies à partir de couches et de subdivisions de couches

(52)

de schistes bitumineux, sont présentées dans la …gure 2.18.

Tableau 2.19 : Source Thèse de Omar BEKRI

2.5 Etudes géochimiques des schistes bitumineux

2.5.1 Généralité

Les anciennes théories inorganiques sont en majorité à rattacher aux di¤érentes théo-ries cosmogoniques qui prétendent que l’union directe de l’hydrogène et du carbone dans l’atmosphère primitive aurait engendra des radicaux libres CH, CH2, CH3 qui, par

po-lymérisation, condensation, hydrogénation, auraient donné naissance à toute une série d’hydrocarbures.

Selon les théories volcaniques, par contre, ce serait dans les profondeurs de la terre, par polymérisation de l’acétylène, résultant de l’action à très haute température du gaz carbonique sur les composés alcalins, en présence de l’eau, ou par action de la vapeur d’eau sur des carbures métalliques, que se seraient formées les di¤érentes séries d’hydro-carbures. A la suite des discussions entre chercheurs-pétroliers on admet aujourd’hui que, dans quelques cas vraiment exceptionnels, des hydrocarbures proviennent de météorites ou de l’atmosphère de certaines planètes, du gaz carbonique ou des roches plutoniques. Cependant, les spécialistes en la matière sont d’accord pour admettre que les gisements d’huile et de gaz actuellement en exploitation ou épuisés sont d’origine organique. Ceci s’appuie sur le fait que :

~ Les hydrocarbures contiennent des structures de substances organiques qui semblent être d’origine animale ou végétale ;

~ Les porphyrines et certains hydrocarbures isoprénoides se caractérisent par des structures semblables à celles des produits recueillis au cours de la transformation chlo-rophyllienne

(53)

~ Les hydrocarbures liquides renferment très souvent des restes identi…ables de débris animaux et végétaux ainsi que certains composés azotés caractéristiques des organismes vivants

~ Les huiles brutes extraites des champs pétroliers ou provenant de la pyrolyse des schistes bitumineux sont en principe optiquement actives, ce qui, dans la nature est une propriété exclusive de la matière vivante ;

~ Près de 99% des hydrocarbures sont extraits de roches sédimentaires, provenant des accumulations déposées dans les bassins ayant été le siège d’une forte activité organique. L’origine organique des hydrocarbures est donc actuellement universellement admise. Cependant, le processus de transformation de la matière organique n’est pas encore maitrisé et élucidé.

2.5.2 Dé…nition

Les schistes bitumineux sont des roches sédimentaires riches en matières organique qui dérive de la formation en milieu réducteur d’organismes terrestres (plantes vasculaires) lacustres ou marins (algues, phytoplancton,...) [15].

La partie minérale est composée essentiellement d’argiles, de carbones (calcite, dolo-mite), de quartz et de pyrite. Le taux et la nature de ces composés dépendent du mode de formation et l’environnement géologique [16]

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Figure 2.20 : Composition des schistes bitumineux [17]

2.5.3 La diagenèse

la phase de diagenese est quali…ée par une inertie totale du kérogène qui perd aussi sa susceptibilité à l’hypothèse acide que son extractibilité par les solvants alcalins. cette évo-lution du kérogène, qui est une défonctionnalisation et une condensation, s’accompagne du rejet dans le milieu extérieur d’eau, de gaz carbonique et méthane.

La diagenèse est donc l’étape de la perte des fonctions oxygénées. On conçoit que l’évolution diagénétique sera d’autant plus importante que le matériel de départ sera plus oxygéné.

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2.5.4 La catagenèse

Si la diagenèse précoce est l’époque de l’azote et la diagenèse celle de l’oxygène, la catagenèse apparaît comme celle de l’hydrogène. L’évolution du kérogène va en e¤et fournir pendant cette période essentiellement des hydrocarbures. La production de ces derniers est due à la dégradation thermique du kérogène à partir d’un certain seuil d’enfouissement et de température [17].

La catagenèse est l’étape la plus étudiée et la mieux connue de l’évolution géochimique du fait que les pyrolyses de laboratoire deviennent des simulations convenables de cette époque.

2.5.5 La métagenèse

Les mêmes raisons pratiques qui suscitent l’intérêt des pétroliers pour la catagenèse motivent leur désintérêt pour la métagenèse. En e¤et, le stade de la formation principale de l’huile est passé, il ne se forme plus que du gaz sec [17].

Le kérogène résiduel tend de plus en plus vers le carbone pur, la métagenèse est alors l’étapde du carbone.

2.5.6 Cycle géochimique du carbone

Seuls les spécialistes du domaine, distinguent le carbone utile du carbone inutile sans allez jusqu’au carbone pure le diamant [18]. Les valeurs numériques indiquent les grandeurs des di¤érentes réserves estimées des ressources naturelles selon les conventions géochimiques habituelles.

L’atmosphère constitue donc le lieu d’échange du carbone sous ses di¤érentes formes. Or, le carbone total présent dans l’atmosphère et l’hydrosphère représente une faible fraction, inférieure à 1% du carbone de la lithosphère. L’équilibre du système carbonique est très sensible.

Dès lors, chaque variation zonale du système terrestre, comme le dégagement exagéré du CO2 par les industries, les déboisements importants..., se traduit inéluctablement par

un déséquilibre in‡uant directement sur les êtres vivants. Toute variation climatique de température in‡uence aussi fortement la répartition géographique des di¤érents produits dérivés du carbone atmosphérique.

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2.5.7 Origine et évolution de la matière organique sédimendaire

Les roches sédimentaires contiennent des quantités importantes de matière organique, provenant de la sédimentation d’être vivants dans divers milieux de dépôts continentaux, lacustres et marins. Tout être vivant peut, en principe participer à l’alimentation des bassins sédimentaires en matières organiques. Les recherches ont montrées que dans l’insuline de mammifères variés, l’ordre de disposition des acides aminés constituent principalement la chaine protidique.

De même, les collagènes (protéines des os, tendons etc. . . ) de di¤érents poissons et mammifères ont des traits communs, les distinguant des autres protéines. Chez les organismes, les réactions fondamentales du métabolisme sont assurées par des systèmes diastasiques qui présentent des similitudes évidentes au point au les biochimistes arrivent à présenter des schémas communs de décomposition des hexeses en trioses et de synthèse des acides gras ou des acides aminés. La majorité de ces schémas sont, aux détails près, valables pour les vertébrés, les levures ou les champignons.

Par ailleurs, les acides aminés extraits jusqu’à ce jour contiennent des débris fossiles comptent au nombre de ceux qu’on trouve dans les organismes vivants. Les paléonto-logues ont estimé que l’ancêtre commun de ces organismes remonte à 300 millions [19]. La matière organique des sédiments continentaux, soumis sous l’action directe de l’oxy-gène de l’air, est rapidement détruite, alors que celle déposée en milieu subaquatique est susceptible de subir une évolution plus lente, car la solubilité de l’oxygène dans l’eau est relativement faible (quelque cm3=l dans un milieu marin ou lacustre). La quantité totale de matière organique préservée par la nature est énorme. En 1963, elle a été estimée à 3:2 1015 _{tonnes [20] et selon une estimation en 1973, elle serait de 22} ₁₀16 _{tonnes [21].}

2.5.8 Caractéristiques générales des schistes de Timahdit et de

Tarfaya

Les caractéristiques physico-chimiques moyennes de ces schistes sont regroupées dans le tableau 2.21. Retenons que ces valeurs peuvent être utiles quel que soit le type de projet de schistes bitumineux envisagé. Elles interviennent aussi bien dans les aspects géologiques et miniers que dans l’étude du dimensionnement des équipements, des bilans

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matières et énergétiques des procédés.

Tableau 2.21 : Caractéristiques générales des schistes de Timahdit et Tarfaya. Source : Thèse de Mohammed NEJMA

Ces résultats nous amènes à faire les remarques suivantes :

~ Les schistes de Tarfaya, de par leur proximité de l’océan, contiennent en moyenne beaucoup plus d’humidité que ceux de Timahdit.

~ Le soufre dans les deux cas est en moyenne à 70% d’origine organique. On le retrouve en quantité notable dans l’huile, dans le gaz et également dans les résidus de pyrolyse ou de combustion.

Les di¤érentes analyses ont permis d’établir des corrélations entre le rendement en huile (RH exprimé en l=t), le carbone organique (Co en % pds) et la densité (d) d’une part et entre le pouvoir calori…que supérieur (PCS en kcal=kg) et le carbone organique d’autre part.

Les …gures ci-dessous montrent que ces corrélations sont des droites. Le tableau 2.22 regroupe les relations ainsi obtenues. De ces corrélations, on retient les points suivants : ~ Les rendements en huile des schistes de Timahdit sont légèrement plus élevés que ceux de Tarfaya pour une même teneur en carbone organique.

~ A teneur en huile égale, les schistes de Tarfaya ont, de par leur composition miné-rale, des densités plus faibles.

~ Les schistes de Tarfaya, dont la teneur en carbone minéral et donc en carbonates est plus élevée que celle des schistes de Timahdit, ont un pouvoir calori…que plus faible. La quantité de chaleur dégagée lors de la combustion est réduite par les réactions endo-thermiques de décomposition des carbonates.

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Des corrélations équivalentes ont été établies pour les schistes du Colorado. La rela-tion : P CS = 112:Co 21, déterminée par Muehlbauer M.J. et coll. [22], est proche de celle correspondant aux schistes de Timahdit.

Tableau 2.22 : Corrélations entre les caractéristiques des Schistes Bitumineux. Source [19]

Corrélation Rt. Huile-Carbone organique. Timahdit

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Corrélation Rt. Huile-Carbone organique Tarfaya

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Corrélation Rt. Huile-Densité Timahdit

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Corrélation Huile-Densité Tarfaya