Le chiffre d’affaires de l’industrie d’extraction des hydrocarbures était, en 2013, près de 10 fois supérieur à celui de toute autre industrie. Le tarissement des stocks de pétroles découverts au siècle dernier et qu’on peine à remplacer, pourrait amener à un sevrage forcé d’ici les années 2030. Le péril de la dissipation de l’énergie fut étudié dès la révolution industrielle avec le principe d’« entropie » par le physicien allemand Rudolf Clausius (1822-1888), faisant suite aux travaux du Français Sadi Carnot (1796-1832), à l’épuisement des ressources fossiles, théorisé par l’économiste anglais Stanley Jevons (1835-1882) et à l’accroissement de l’effet de serre dû à l’émission de gaz carbonique étudié par le prix Nobel de chimie suédois Svante Arrhenius (1859-1927).

Le pétrole, sous différentes formes, est connu de l’Humain depuis la nuit des temps. À Bakou, dans un temple situé au centre d’un caravansérail (relais fortifié de la route de la soie), on adorait le feu éternel. Celui-ci consommait lentement une réserve de méthane et de naphte qui jaillissait spontanément de la roche poreuse. L’origine de ce temple de l’ateshgah (« temple du feu ») de Bakou remonte au moins aux fidèles de Zoroastre, religion de l’Empire perse achéménide du VI^e au IV^e siècle av. J.-C. Celle-ci accordait une large place au feu, distinguait les notions de bien et de mal, scindait le monde en deux, l’un céleste dans les cieux, reflet de l’autre, celui d’en bas. Des hindous les rejoignirent dans ce temple bien plus tard. Documenté en 1683 par un médecin allemand, le temple fut abandonné en 1883. La ruée vers l’or noir de Bakou avait rendu l’air irrespirable autour du temple. L’exploitation fut menée par Ludwig Nobel, frère d’Alfred. Bakou devint l’une des premières sources de pétrole de l’humanité autour de la Première Guerre mondiale. Le feu éternel de l’ateshgah s’éteignit en 1969 : le stock d’hydrocarbures était épuisé. Ceci étant, on put continuer à forger dans la mer Caspienne. En 2011, les plateformes offshores de l’Azerbaïdjan ne parvenaient plus à extirper assez d’or noir. La production azérie passa d’un pic à 1.08 million de barils par jour (Mb/j) en mai 2010 à 0.85 Mb/j en août 2014. Là aussi, la réserve s’épuisait.

Le pétrole a commencé à se former sur Terre il y a plus d’un milliard d’années, au même moment que l’apparition dans les mers d’une abondante vie cellulaire complexe. Les hydrocarbures, qu’importe leur forme (les bitumes lourds comme le gaz naturel plus léger) sont des fossiles. Elles proviennent de la décomposition d’organismes vivants, comprimés, chauffés sous de nombreuses couches sédimentaires. Le charbon, troisième source d’énergie fossile, provient lui de débris de grands végétaux terrestres, tandis que les hydrocarbures proviennent surtout de minuscules organismes marins (planctons végétaux et bactéries déposées au fond des mers pour l’essentiel). Les énergies fossiles, charbon comme hydrocarbures, sont ainsi de l’énergie solaire métabolisée par la photosynthèse puis stockée dans l’écorce terrestre.

Plus de la moitié du pétrole actuellement exploité date d’il y a 100 à 200 millions d’années, pendant la période du Jurassique et du Crétacé, temps des dinosaures. Les mouvements des plaques tectoniques, en ces temps, ont fait monter le niveau des océans jusqu’à plus de 200 mètres au-dessus de son niveau actuel. Conséquemment, les continents furent submergés. À leurs marges, endroits propices à la vie, se développa du plancton végétal. Les débris s’accumulèrent dans les sédiments, notamment dans les lagons, lagunes et mers chaudes et peu profondes. Le phénomène fut particulièrement important sur les rives de la Téthys, un grand océan séparant alors les paléo-continents de la Laurasie au nord (futurs Amérique du Nord, Europe et Asie) et du Gondwana au sud (futurs Amérique du Sud, Afrique, Inde, Australie et Antarctique). Or, c’est effectivement à la frontière entre ces deux continents qu’ont été découverts la plupart des plus grands gisements de pétrole (Mexique, Venezuela, Caraïbes, Afrique du Nord, Moyen-Orient). Les hasards des plaques tectoniques façonnaient déjà les lignes de forces de la géopolitique de l’âge du pétrole. Il y a 65 millions d’années, l’impact de l’astéroïde qui marqua sans doute la fin de l’âge des dinosaures favorisa la formation de l’un des plus grands champs de pétrole du monde, celui de Cantarell, au large du Mexique, qui s’épuise très rapidement actuellement.

La concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère, durant le Jurassique et le Crétacé, était nettement supérieure à celle que l’on connaît aujourd’hui. La température moyenne de l’atmosphère suivit la même logique. Les formes de vie microscopiques, une fois mortes, auraient dû disparaître au contact de l’oxygène et ne jamais devenir des hydrocarbures ; mais l’eau, en particulier, les dévoya de ce destin et conserva leurs restes. L’océan, très pauvre en oxygène en profondeurs du fait d’une surabondance de vie marine, provoqua une grande asphyxie entraînant une extinction de masse. Selon certains paléo-climatologues, le développement de tels milieux « anoxiques » fut favorisé par l’effet de serre alors décuplé. L’utilisation massive des hydrocarbures pourrait nous mener à recréer les conditions qui ont permis leur formation il y a 100 millions d’années. En un siècle et demi, il semble que l’humanité ait siphonné la moitié du brut exploitable formé en des dizaines de millions d’années.

Entrons dans un rapide détail scientifique. Au départ, une substance organique solide provenant de la décomposition du plancton à l’intérieur de sédiments marins argileux très fins par l’action de bactéries anaérobies (c’est-à-dire vivants sans oxygène) apparait. Cette substance, le kérogène, ensuite couverte de nouvelles couches de sédiments, enfouie sous terre entre 2 et 10 kilomètres, se réchauffe dans l’écorce terrestre. Lentement comprimé à mesure qu’il s’enfonce, le kérogène peut cuir à des températures allant de 50 à 300 degrés Celsius, selon la profondeur. Le kérogène commence alors à se « craquer » : les grosses molécules organiques le constituant se scindent en des molécules plus petites d’hydrocarbures (nommées ainsi car associant des atomes d’hydrogène et de carbone). Ce pétrole brut peut être formé de divers mélanges de molécules d’hydrocarbures. La pureté d’un mélange est fréquemment détériorée par la présence de souffre, provenant de l’activité volcanique. Plus le craquage thermique du kérogène est violent, plus les molécules d’hydrocarbures sont petites, formant des pétroles plus ou moins lourds et visqueux, fluides et légers. En deçà de cinq atomes de carbone par molécule, du gaz naturel se forme. La roche contenant le kérogène, dite « roche mère » laisse s’échapper les hydrocarbures, poussés vers la surface par de fortes pressions. Moins denses que les eaux souterraines, les hydrocarbures remontent au-dessus d’elles, drainant naturellement par les roches perméables. Seulement voilà, pour obtenir un champ de pétrole, il ne faut pas que le pétrole ait pu atteindre la surface. Ceci nécessite la présence, à un moment donné, d’une couche de roche imperméable bloquant l’ascension et contenant l’hydrocarbure dans un dôme souterrain nommé anticlinal, ou bien sous une ligne de fracture. Coincés par la roche imperméable, les hydrocarbures, pétrole comme gaz naturel, se concentrent alors dans les interstices d’une roche poreuse très perméable (généralement du grès ou des calcaires), nommée « réservoir » par les géologues. Sans la couche imperméable (généralement de l’argile ou du sel), les hydrocarbures remontent vers la surface, où les plus légers s’évaporent et les plus lourds se dégradent pour former des bitumes. Les hydrocarbures les plus simples, comme le méthane, font partie des toutes premières molécules formées dans le vide interstellaire par la poussière des supernovas, à l’aide de la gravité. Sous haute pression sous terre, les mélanges d’hydrocarbures sont divers (naphténiques, en formation ou asphaltiques, essentiellement des alcans – méthane, éthane, propane, butane, pentane, octane, hectane… -). Cette diversité explique la diversité des usages qu’en tira l’industrie. Par distillation, simple puis fractionnée, par craquage, oxydation, hydrogénation, reformage, viscoréduction, assemblage de monomères en macromolécules polymères… Les hydrocarbures sont un miracle pour l’humanité technique.

À vrai dire, l’Homme utilise le pétrole depuis bien longtemps. L’une des plus anciennes œuvres littéraires qui nous soit parvenue, l’Épopée de Gilgamesh (1800/1700 av. J.-C.), présentait Noé utilisant 18 000 litres de bitume pour assurer l’étanchéité de son arche. Les descendants de Noé utilisèrent ce même bitume comme mortier pour ériger la tour de Babel, d’après le Genèse de la Bible. Tout ceci se déroulait en Mésopotamie, au cœur de l’actuel Irak, qui n’a pas fini d’utiliser le pétrole. L’historien grec Hérodote confirma que du « bitume chaud » fut utilisé pour bâtir Babylone. La Bible indiqua également que la mère de Moïse « enduisit d’asphalte et de poix » le panier de papyrus dans lequel l’enfant fut dissimulé dans les roseaux du Nil. Le pétrole, du latin médiéval petroleum (« huile de pierre ») connut de nombreux noms et usages avant la découverte de ses propriétés énergétiques. Des tablettes akkadiennes datant de 2200 av. J.-C. font référence au « naptu » (dont dérive le nom arabe du pétrole : le « naft », dit « naphta » en grec). Les Egyptiens semblent s’être servis du pétrole pour la conservation de leurs momies (de l’arabe mumia, signifiant bitume). Le pétrole servait de maquillage pour le contour des yeux des statues funéraires mésopotamiennes, le calfatage des canoës des Amérindiens Yokut en Californie… Les usages médicinaux furent nombreux partout dans le monde. À Sumatra, il était utilisé contre les rhumatismes. Dans Histoire naturelle (I^er siècle av. J.-C.), Pline l’Ancien vantait les vertus thérapeutiques du pétrole. Dans Le Livre des merveilles, Marco Polo déconseillait de manger le pétrole mais disait que celui-ci jaillissait de la terre en Arménie et servait à brûler ou oindre les chameaux atteints de la gale. En Chine, le bitume, par friction sur le corps, servait à apaiser les ulcères, guérir de la teigne, de la gale et des vers mais aussi à soigner des blessures de flèches. Il était également utilisé en alchimie. D’après un texte chinois du XVII^e siècle, le pétrole faisait repousser les dents et les cheveux. L’Empire du Milieu faisait mention de petites carrières d’exploitation où affleurait un pétrole vieux de 2 000 ans. Des puits furent creusés jusqu’à près de 1 000 mètres de profondeur. Ces mines produisaient surtout du sel et seulement un peu de bitume. Chinois et Birmans s’éclairèrent rapidement au pétrole, avec des torches faites de tiges de bambou remplies de bitume. Chinois et Romains utilisèrent le pétrole pour graisser les essieux de leurs chars. Vers 1070, la fabrication d’encre à partir de résidus de combustion de pétrole fut décrite par le savant chinois Shen Gua.

Du temps des califats musulmans, le naphte était considéré si important que des walis nafta (gouverneurs du pétrole) étaient nommés. Dès le haut Moyen Âge, les routes de Bagdad étaient recouvertes d’asphalte, chose que Paris connut pour la première fois en 1838. Le Secretum Secretorum du savant perse Rhazès, vivant à Bagdad au IX^e siècle, rapportait l’usage courant des lampes à pétrole, les naffatah, et des méthodes de distillation du pétrole lampant (naft abyad, ou pétrole blanc) avec un al-imbiq (alambic). Nous sommes mille ans avant l’utilisation par les Européens de la lampe à huile. Le pétrole permettant d’imperméabiliser les canaux d’irrigation et les bateaux, il devint une ressource stratégique en Mésopotamie. Vinrent ensuite les usages militaires. En 578, l’empereur Wu, de la dynastie des Zhu du Nord, utilisa le bitume pour mettre feu aux équipements des Turcs qui assiégeaient Jinquan. La graisse pétrolière brûlant même au contact de l’eau, elle fut utilisée pour fabriquer le feu grégeois (grec) de l’Empire byzantin. Cette arme redoutable repoussa de nombreux sièges arabes sur Constantinople, à commencer par le premier (674-678). Le secret de sa fabrication fut jalousement gardé. Il était fabriqué par un corps spécial d’ouvriers et de maîtres très surveillés et utilisé par un corps de soldats spécialisés, les siphonarios. Le feu grégeois était envoyé sous forme de grenades à main en argile, par des catapultes ou grâce à des siphons sous pression, véritables lance-flammes. L’empereur Constantin VII Porphyrogénète (r. 913-959) dit à son successeur : « Tu dois par-dessus toutes choses porter tes soins et ton attention sur le feu liquide qui se lance au moyen de tubes ; et si l’on ose te le demander, comme on l’a fait souvent à nous-même, tu dois repousser et rejeter cette prière en répondant que ce feu a été montré et révélé par un ange au grand et saint premier empereur chrétien Constantin. » Il ne devait « préparer ce feu que pour les seuls chrétiens, dans la seule ville impériale et jamais ailleurs. » Seulement voilà, la ville impériale fut mise à sac par les croisés francs et la flotte – chrétienne – vénitienne lors de la 4^e croisade en 1204, répandant le secret dans tout le monde latin. Pour autant, d’autres utilisaient le pétrole pour la guerre. Dès le milieu du IX^e siècle, le califat de Bagdad fonda le corps régulier des naffatun, soldats incendiaires. En 1168, face au siège du Caire par le roi de Jérusalem Amalric I^er, le vizir fatimide d’Egypte ordonna d’évacuer la ville puis de l’incendier à l’aide « de 20 000 pots de naphte et de 10 000 bombes foudroyantes ». Le feu brûla durant « cinquante-quatre jours ». Les Sarrasins utilisèrent encore du feu grégeois contre la 8^e croisade de Saint Louis (1270).

Après quoi, le pétrole servi au graissage, à l’éclairage, comme remède ou comme arme jusqu’à la naissance de l’industrie. Utilisé pour graisser les rouages proto-industriels en Chine, il était autorisé à la vente par Louis XV en France (1745). Le pétrole, à Bakou, était chargé sur le dos de chameaux dans des sacs en peau de chèvres et voyageait avec les caravanes. Il n’y avait alors à Bakou qu’une centaine de carrières de bitume. Les ateliers de raffinages s’y multiplièrent à partir des années 1830, fournissant paraffine (utile pour fabriquer des chandelles ou conserver la viande), vaseline, huiles et solvants. Les nouvelles machines nécessitaient différents lubrifiants, que ce soit des graisses épaisses pour les locomotives ou des huiles fines pour les montres à gousset. Le « bitume de Judée », qui durcissait à la lumière, donna à Nicéphore Niepce l’idée d’en enduire ses plaques d’étain, ancêtre de la pellicule photographique. Le « pétrole lampant », pétrole léger idéal pour éclairer, apparut en Europe dans les années 1840.

Les scientifiques s’interrogèrent sur l’origine du pétrole : à la thèse d’une origine biologique (le premier fut le savant russe Mikhail Lomonossov en 1757) s’opposait celle d’une origine minérale, ou « abiotique », générés au cœur du manteau terrestre (les chimistes français Berthelot et Gay-Lussac, l’Allemand von Humboldt, le russe Mendeleïev). La théorie du pétrole abiotique, considérée comme fausse, eut la vie dure en URSS et fit perdurer l’illusion d’un pétrole inépuisable.

Samuel Kier, fils de migrants irlando-écossais, né en 1813, se lança dans l’exploitation de mines de sel. En 1838, à 25 ans, il s’associa avec James Buchanan (futur quinzième président des États-Unis), pour fonder une compagnie fluviale pour le transport de charbon de Pittsburgh à Philadelphie. Ce furent pourtant finalement les puits de saumure familiaux qui firent sa fortune. Une technique d’extraction du sel, venue de Chine dans la décennie 1830 (et utilisée là-bas depuis plus de mille ans) fut améliorée par les Européens au moyen de la machine à vapeur. En 1847, Samuel Kier et son père forèrent en Pennsylvanie, le long de la rivière Allegheny. La saumure qu’ils purent en extraire était pourtant polluée par du pétrole. Ne sachant qu’en faire, les foreurs de sel déversèrent ce liquide dans la rivière. En 1848, un apothicaire vendit de l’« huile médicinale américaine » à Samuel qui souhaitait soigner sa femme de la tuberculose. S’apercevant que c’était là le même pétrole, Kier décida de mettre le sien en bouteille pour le vendre comme remède aux maladies de foie, aux bronchites, à la goutte et même la cécité. N’en tirant pas un revenu suffisant, Kier arrêta de vendre ses bouteilles et envoya plutôt un échantillon à un chimiste de Philadelphie, James Booth, en 1849. Il recommanda de le distiller pour obtenir du solvant servant à travailler le latex. Kier bâtit ainsi en 1850 à Pittsburgh le premier atelier de distillation du pétrole des Amériques. Il parvint à produire du pétrole lampant par tâtonnements, qu’il commença à vendre à des mineurs en 1851 sous le nom « huile de carbone ». Kier put s’enrichir considérablement mais n’obtint aucun brevet. Si bien que dans les années 1850, des dizaines d’ateliers sortirent de terre à Pittsburgh, New York et Boston et produisirent chaque jour des dizaines de milliers de litres de pétrole lampant. En 1854, un opportuniste canadien, Abraham Gesner, déposa un brevet sur ce « pétrole blanc » (car transparent), connut dans le monde islamique depuis le Moyen Âge. Il fut nommé, en anglais, « kerosene » (en France, ce sera longtemps encore du pétrole lampant, le kérosène étant chez nous et bien plus tard le carburant des avions).

Alors qu’en 1857, les Européens ouvraient la première usine importante de raffinage du pétrole à Ploiesti en Roumanie, l’âge du pétrole allait débuter aux États-Unis.

Sources (texte) :

Auzanneau, Matthieu (2021). Or noir, la grande histoire du pétrole. Paris : La Découverte, 890p.

LeVine, Steve (2007). The Oil and the Glory, the pursuit of empire and fortune on the Caspian Sea. New York : Random House, Inc., 472p.

Sources (images) :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cantarell (champs de Cantarell)

https://connaissances.science/le-petrole-pic-ou-pas-pic/ (formation du pétrole)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Feu_gr%C3%A9geois (feu grégeois)

https://en.wikipedia.org/wiki/Samuel_Kier (Samuel Kier)