Pleins feux sur la recherche : la Dre. Heather Dettman

La Dre. Heather Dettman, qui exerce les fonctions de chercheuse scientifique auprès de Ressources naturelles Canada (RNCan), est considérée comme une experte nationale et internationale sur le devenir et le comportement des produits pétroliers. Au cours de l’exercice de ses fonctions à RNCan, madame Dettman est devenue une experte dans le domaine de la caractérisation du pétrole lourd et des sables bitumineux. Elle a appliqué ce savoir-faire à des sujets précis de recherche, y compris la corrosion en raffinerie, la valorisation et le raffinage du pétrole, la biotransformation et l’analyse du carburant diesel.

À l’heure actuelle, madame Dettman et son équipe de CanmetÉnergie à RNCan, qui est le principal organisme au Canada dans le domaine de la recherche et de la technologie en matière d’énergie propre, ont mis au point des installations d’essai ultramodernes ayant trait aux déversements d’hydrocarbures et étudient le comportement des produits pétroliers, y compris celui du pétrole brut et du pétrole lourd, comme le bitume dilué, lors de déversements dans des environnements aquatiques.

Entrevue

Parlez-nous d’un projet sur lequel vous travaillez actuellement.

Nous avons établi dans notre laboratoire des installations d’essai qui nous permettent d’étudier le comportement de déversements d’hydrocarbures en eau douce ou salée sur une gamme de conditions environnementales. Les études de laboratoire ont été effectuées à la fois en eau douce et en eau salée. Dans des réservoirs, nous effectuons des simulations d’hydrocarbures qui sont parvenus au rivage et qui ont été mélangés à de l’eau et à des sédiments supplémentaires lors du déferlement sur la rive. Les réservoirs que nous utilisons disposent d’un mécanisme permettant de régler la température et l’amplitude des vagues, et dans un des réservoirs, la température de la pièce peut être adaptée pour simuler à la fois les conditions climatiques en été et en hiver. Notre laboratoire est unique en ce qui concerne l’étendue des conditions d’essais et des analyses que nous pouvons effectuer. Lorsque nous changeons les conditions dans le réservoir, nous pouvons suivre les quantités d’hydrocarbures qui s’évaporent, et qui flottent, coulent ou se dispersent dans l’eau et se combinent aux sédiments.

Nous analysons la chimie des hydrocarbures depuis l’instant où ils pénètrent dans le milieu aquatique. Nous pouvons ainsi suivre la composition des hydrocarbures sur une période de temps à mesure qu’ils s’altèrent. Nous avons passé des années à effectuer des essais sur des types différents de bitume dilué sous des conditions variées. Les produits à base de bitume dilué tels que le «dilbit», comme le pétrole brut classique, sont des mélanges de types d’huile allant des huiles légères aux huiles lourdes. Le bitume a un contenu plus faible d’huile légère que le pétrole brut classique et a donc besoin d’un supplément de brut léger, appelé diluant pour lui permettre d’être transporté par pipeline. Il ne s’agit pas de sables bitumineux. Le bitume est Ie pétrole provenant des sables bitumineux après l’extraction du sable.

Pour en savoir plus sur les conditions des installations d’essai, voir cette vidéo produite par CanmetÉNERGIE :

Quels sont les objectifs de cette étude?

À notre installation, l’objectif principal de notre travail est d’améliorer la compréhension sur le comportement du pétrole, en particulier des pétroles lourds comme le bitume dilué. Grâce à ces connaissances, il est alors possible de concevoir et d’optimiser des technologies qui visent à minimiser les effets sur l’environnement de la production et du raffinage des produits pétroliers.

Depuis 2012, nous effectuons des recherches sur la manière dont le bitume dilué et les pétroles bruts classiques se comportent dans des milieux aquatiques. Nous avons défini un programme de recherche à CanmetÉNERGIE principalement axé sur les déversements d’hydrocarbures. Par conséquent, nous avons établi nos objectifs en vue de déterminer :

• comment le pétrole se comporte dans des conditions environnementales variées;
• comment son comportement change avec le raffinage (ou l’amélioration partielle) des pétroles; et
• comment la toxicité du pétrole évolue au cours du processus d’altération dans des milieux aquatiques différents.

Quels sont les message clés de votre étude?

1. Le comportement du pétrole est complexe et dépend des conditions du déversement.
2. Des huiles ayant une viscosité plus élevée, appelées également pétroles lourds, ne se mélangent pas à la colonne d’eau aussi facilement que les huiles légères d’une viscosité peu élevée. La fluidité d’huiles de faible viscosité leur permet de se mélanger avec l’eau comme la crème avec le café.
3. Si l’huile se mélange à l’eau, elle peut alors se combiner aux sédiments. Ce mélange peut l’entraîner à couler. Le processus porte le nom de sédimentation. Les huiles submergées peuvent présenter un problème parce qu’elles peuvent avoir des effets à plus long terme.
4. Le comportement du bitume dilué n’est ni inattendu, ni totalement différent de celui d’autres produits pétroliers. En résultat, les techniques actuelles d’intervention en cas de déversement pour ces huiles peuvent être également utilisées dans des interventions en cas de déversement de bitume dilué. Nous constatons également que le bitume dilué flotte pendant trois semaines et des durées plus longues dans les milieux aquatiques où nous avons effectué des essais. Il a tendance à flotter.
5. Le bitume dilué « absorbe » l’eau. Dans un scénario de déversement, si le bitume dilué pénètre d’abord dans l’eau douce d’un fleuve, puis passe dans de l’eau salée, il transportera de l’eau douce et continuera donc à flotter, si c’est déjà le cas. Toutefois, s’il est déversé dans de l’eau salée d’abord, il absorbera l’eau salée. Si l’huile passe ensuite dans de l’eau douce ou est frappée par la pluie, qui est également de l’eau douce, elle pourrait être submergée parce que l’eau salée qu’elle comporte la rendra plus dense ou plus lourde que l’eau douce. C’est un point important à savoir pour les organismes d’intervention afin de prioriser des méthodes qui empêcheraient l’huile déversée dans un milieu marin de pénétrer dans un environnement d’eau douce.
6. La toxicité du pétrole change pendant le processus de biodégradation dans l’eau. À l’instar d’autres pétroles bruts, le bitume dilué est le plus toxique initialement quand il pénètre dans l’eau et le niveau de toxicité diminue lorsque les éléments les plus légers s’évaporent ou font l’objet de biodégradation.

Quand pouvons-nous espérer l’achèvement de ce projet?

Notre recherche se poursuit sur une base continue. Chaque année nous accumulons plus d’information et présentons des aperçus instantanés de nos résultats.

Selon vous, comment sera appliquée votre recherche?

Chaque année nous publions les résultats de notre travail et les présentons à un colloque technique sur la contamination de l’environnement et l’intervention en cas de contamination, organisé par Environnement et Changement climatique Canada et appelé AMOP. Nous avons également entamé la publication de nos travaux dans d’importantes revues universitaires spécialisées.

Nous collaborons avec des toxicologues pour déterminer comment évolue la toxicité avec le temps après un déversement. Les résultats sur la toxicité combinés à nos données chimiques sont utilisés par les étudiants du cycle supérieur pour effectuer des analyses d’évaluation des risques.

Ces travaux serviront également de base d’information à des projets d’intervention et de préparation en cas de déversement en vertu du Plan de protection des océans (PPO). En résultat, le travail effectué dans notre laboratoire de chimie est appliqué à l’élaboration de politiques ainsi qu’à l’évaluation des risques par les intervenants en cas de déversement. C’est vraiment stimulant.

Comment a été financée cette recherche?

Le financement de cette recherche provient directement du gouvernement du Canada. Notre financement le plus récent a été annoncé l’année dernière dans le cadre du Plan de protection des océans et financera nos travaux pour les quatre prochaines années.

Que souhaiteriez-vous faire savoir au sujet de votre recherche?

Il ne s’agit pas simplement de savoir « si les hydrocarbures coulent ou flottent ». Le comportement du pétrole dépend toujours des conditions environnementales.

Nous produisons constamment plus d’information pour mieux préparer les organismes d’intervention à des déversements de toutes formes. Un organisme d’intervention fait face à une gamme étendue d’huiles et de leurs comportements. Personne ne peut affirmer que le pétrole va se comporter d’une manière uniforme tout le temps parce que ce n’est pas le cas. Nous nous sommes aperçus que nous ne comprenons pas tout ce qui déclenche le comportement potentiel d’une huile, par exemple, la raison pour laquelle des pétroles bruts classiques peuvent présenter une texture « de mousse au chocolat » dans un cas de déversement et non dans le suivant. En outre, quand un pétrole brut « disparaît » s’est-il vraiment évanoui de façon définitive, ou certains composants se sont-ils dispersés vers d’autres endroits? Nous nous efforçons de combler ces lacunes par plus d’information et de fournir aux intervenants une compréhension plus complète des comportements de produits pétroliers.

Quel serait le message à diffuser au sujet des interventions en cas de déversements d’hydrocarbures dans des milieux maritimes?

Une intervention en cas de déversement d’hydrocarbures en milieu maritime est en constante évolution parce que chacun désire en améliorer le cours. Les déversements de pétrole sont complexes. Le comportement d’un déversement de pétrole est complexe et l’intervention en cas de déversement dépend réellement des conditions environnementales et des connaissances des intervenants sur le sujet. Cependant, ce n’est pas terriblement compliqué, et il est possible d’apprendre la logique du processus.

Les organismes d’intervention sont utilisés pour des déversements de toutes formes, et des techniques d’intervention ont été formulées et continuent à être créées pour la gamme de comportements de tous les produits transportés dans des milieux aquatiques. Les intervenants savent que le bitume dilué flotte dans l’environnement maritime et que des outils sont actuellement disponibles pour récupérer des déversements de bitume dilué. Cependant, il ne s’agit pas simplement de savoir si l’huile coule ou flotte. Ce n’est pas aussi simple que cela.

Qu’est-ce qui vous motive dans ce travail?

Je veux comprendre le mécanisme. Pourquoi l’huile se comporte-t-elle de cette manière? Pourquoi la toxicité pourrait-elle changer? Pourquoi? Trouver une réponse à ces questions est ce qui m’intéresse personnellement.

J’ai eu, au départ, une formation de biochimiste. En biochimie, la recherche est axée sur la détermination des mécanismes qui expliquent le comment et le pourquoi de processus. Maintenant que je suis dans le domaine des hydrocarbures, je pose les questions suivantes :

• Pourquoi une certaine huile se disperse-t-elle, et quels problèmes cela cause-t-il et dans quels types de milieux?
• Pourquoi une autre huile ne se disperse-t-elle pas, et quels problèmes cela cause-t-il et dans quels types de milieux?
• Pourquoi est-ce que l’infiltration naturelle d’huile dans des océans ne semble pas causer de problèmes? Où va ce pétrole brut?

Où pouvons-nous en savoir davantage sur ce sujet?

Pour plus d’information sur Heather Dettman et son travail, vous pouvez consulter cet épisode de Demandez à RNCan, balado de Ressources naturelles Canada, intitulé « The science of diluted bitumen (la science du bitume dilué) »

Vous pouvez également consulter les sites suivants :

CanmetÉNERGIE

Recherche sur le comportement des déversements d’hydrocarbures de la professeure Dettman

Projets supplémentaires de science sur les interventions en cas de déversement d’hydrocarbures

Plan de protection des océans du Canada

Pour en savoir plus sur Heather Dettman :

Madame Dettman est titulaire d’un Ph. D. en biochimie de l’Université d’Alberta (University of Alberta). Après avoir accompli une bourse postdoctorale à l’Université Yale (Yale University) conférée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, elle a été engagée par l’Université d’Ottawa pour être la gestionnaire de l’installation visant à développer la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire du département de chimie, avant d’entrer à RNCan en 1990.

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