Les sables bitumineux de l'Athabasca sont d'importants gisements de bitume ou de pétrole brut lourd situés dans le nord-est de l'Alberta au Canada, couvrant de forêt boréale, de tourbières et de zones humides peu peuplées, soit environ 21 % du territoire de la province. Le gisement le plus important est celui de l'Athabasca, situé autour de Fort McMurray, où la couche de bitume est exploitable à ciel ouvert. Des gisements plus profonds se trouvent à Rivière-la-Paix et à Cold Lake.
Ensemble, ces trois gisements contiennent environ milliards de barils (290 milliards de mètres cubes) de bitume, une quantité comparable en ordre de grandeur à l'ensemble des réserves de pétrole conventionnel au monde. Avec les méthodes de production de pétrole non conventionnelles modernes, moins de 10 % de ces dépôts, c'est-à-dire environ 170 milliards de barils (28 milliards de mètres cubes), sont économiquement exploitables, mais la majorité des réserves sont seulement récupérables par des techniques .
Les réserves prouvées du Canada, en incluant les réserves conventionnelles, totalisent 173 milliards de barils, ce qui place le pays en troisième place au monde après le Venezuela (297 milliards de barils) et l'Arabie saoudite (265 milliards de barils).. Toutefois, une étude indépendante publiée en 2015 établit les réserves prouvées à 48 milliards de barils.
En 2012, la production de bitume brut à partir des sables bitumineux a été en moyenne de 1,9 million de barils par jour (bbl/j), soit un total annuel de . D'abord prévue pour atteindre les 4 millions de barils par jour en 2022 Alberta Oil Sands Industry. Quarterly Update. Summer 2013., elle a connu un ralentissement. Elle dépasse légèrement les trois millions de barils par jour en 2019 et ne devrait atteindre 4 millions de barils par jour qu'en 2030 The Globe and Mail, Oil sands costs drop sharply as industry growth slows, 2019-05-01..
L'augmentation rapide de la production est encouragée tant par le gouvernement de la province que par celui du Canada.
Les forts impacts environnementaux de l'exploitation de ce pétrole suscitent de nombreuses critiques Daily Mail, 24 décembre 2011, 'The world's dirtiest oil': Satellite photos reveal the relentless expansion of Canada's controversial tar sands industry., et son acheminement par oléoduc aux ports pétroliers du Texas ou de la Colombie-Britannique se heurte à des obstacles, ce qui entraîne une décote plus ou moins prononcée de ce pétrole sur les marchés.
Géologie
Les sables bitumineux du gisement de l'Athabasca font partie de la formation McMurray et sont un mélange de bitume, c'est-à-dire de pétrole brut à l'état solide, de sables de silice, de minéraux argileux et d'eau.
À cause de son épaisseur, le gisement de l'Athabasca est la seule réserve pétrolière au monde à pouvoir être exploitée à ciel ouvert à grande échelle, car près de 20 % des sables bitumeux de ce gisement sont recouverts de moins de de terres meubles. Au départ, la zone exploitable définie comme telle par le gouvernement de l'Alberta couvrait le territoire de 37 municipalités contiguës, une superficie d'environ , au nord de Fort McMurray. En 2009, cette zone a été élargie à 51 municipalités, couvrant , ce qui pousse la frontière de ce dépôt à du parc national Wood Buffalo, un site du patrimoine mondial de l'Unesco.
Une mince couche de tourbières et de zones humides, d'une épaisseur de un à trois mètres, repose sur une couche d'argile et de sable stérile dont l'épaisseur peut atteindre , sous laquelle se trouve la couche de sables bitumineux, d'une épaisseur de 40 à , reposant sur un fond calcaire plat.
Les gisements de Rivière-la-Paix et de Cold Lake sont plus profondément enfouis et appartiennent à des formations géologiques distinctes, notamment la formation de Grosmont, qui représenterait en théorie 21 % du total des sables bitumineux de la provinceGouvernement du Canada, ONE, 28 juillet 2013, Avenir énergétique du Canada - Offre et demande énergétiques à l’horizon 2035 - Évaluation du marché de l'énergie., et Grand Rapids.
Au total, les divers gisements couvrent une superficie de , soit l'équivalent de la superficie de la Floride The Walrus, novembre 2013, Big Mac..
Histoire vignette|300px|Sables bitumineux sur les berges de la rivière Athabasca, vers 1900
Les sables bitumineux de l'Athabasca tirent leur nom de la rivière Athabasca qui passe au cœur de la région, et dont les berges présentent des traces de bitume. Par le passé, le bitume était utilisé par les Cris et les Dénés de la région pour imperméabiliser leurs canoës, .. Ils sont situés dans le territoire réservé aux Premières nations par le traité numéro 8.
Ils attirèrent l'attention des Européens pour la première fois en 1719 lorsque Wa-pa-su, un commerçant cri, apporta un échantillon de sable bitumineux au poste de la Compagnie de la Baie d'Hudson de York Factory le long de la baie d'Hudson, dont Henry Kelsey était le gérant. En 1778, Peter Pond, un autre marchand de fourrure et fondateur de la Compagnie du Nord-Ouest, fut le premier Européen à voir les dépôts bitumineux de l'Athabasca lors de son exploration du Portage La Loche qui donnait accès aux fourrures du réseau fluvial de la rivière Athabasca à partir du bassin versant de la baie d'Hudson..
En 1848, John Richardson conduisit la première évaluation scientifique des sables bitumineux alors qu'il se dirigeait vers le nord à la recherche de l'expédition perdue de Franklin. Le premier lever à l'initiative du gouvernement fut conduit en 1875 par John Macoun. En 1883, G.C. Hoffman de la Commission géologique du Canada essaya de séparer le bitume des sables bitumineux avec de l'eau, et rapporta que la séparation était immédiate. Dès 1888, Robert Bell, alors directeur de la Commission géologique du Canada, rapporta au comité du Sénat que, selon les sondages effectués, les vallées de l'Athabasca et du Mackenzie comprenaient les plus grands champs de bitume en Amérique et possiblement au monde.
En 1926, Karl Clark, reçoit un brevet pour le processus de séparation à l'eau chaude, dont dérivent les processus d'extraction thermique utilisés aujourd'hui. Plusieurs tentatives de mise en application obtinrent différents degrés de succès. Il perfectionne son système dans les années 1950 au moyen d'un projet pilote situé à Bitumount, à au nord de Fort McMurray The Globe and Mail, 31 octobre 2014, Why the oil sands matter to every Canadian..
Avec les États-Unis (Opération Plowshare) et l'Union soviétique (Explosions nucléaires pour l'économie nationale), le Canada a envisagé l'utilisation civile de bombes atomiques pour l'exploitation pétrolière. En 1956, Manley Natland, un paléontologue qui travaillait pour la Richfield Oil de Californie, forma le projet de séparer le bitume de la croûte de sable au moyen d'une explosion nucléaire souterraine : le souffle d'une bombe de 9 kilotonnes formerait une énorme cavité dans la roche souterraine et la chaleur combinée à la pression de l'explosion ferait bouillir le bitume, qui s'écoulerait alors de sa gangue de sable. En 1958, ce projet, d'abord intitulé Project Cauldron puis rebaptisé Project Oil Sands était sur le point de se concrétiser, dans un site à une centaine de kilomètres au sud de Fort McMurray, au point que la compagnie avait acheté une bombe atomique aux États-Unis pour , quand un accord international bannissant les explosions souterraines le fit avorterD'après le livre de William Marsden, Stupid to the last drop, Knopf, 2007. Stupid to the Last Drop..
En 1967, la première opération d'extraction économiquement viable est mise en place par l'Américain , propriétaire de Sun Oil, qui construit une pré-raffinerie et ouvre la mine des Great Canadian Oil Sands (maintenant Suncor) dans une zone où les sables bitumineux sont très près de la surface. Elle est suivie en 1978 par la mine de Syncrude Canada, la plus grande au monde, créée par un consortium de quatre compagnies américaines.. La multiplication rapide des projets d'exploitation commence véritablement en 1999, lorsque le gouvernement fédéral et celui de la province décident d'accorder à l'industrie d'importantes réductions de taxes et de redevancesToronto Star, 29 août 2015, Alberta’s oilsands trade-off. En 2014, les projets de développement couvraient une surface de .
Estimation des réserves de pétrole vignette|droite|300px|Site minier Syncrude au bord du lac Mildred en Alberta
Le gouvernement de l'Alberta estimait en 2013 qu'environ 168 milliards de barils (28 milliards de mètres cubes) de bitume étaient économiquement récupérables des trois champs de sables bitumineux en utilisant les techniques actuellement disponibles. Cela correspond à environ 9 % des milliards de barils (300 milliards de mètres cubes) de bitume enfouis. Selon les estimations officielles, les dépôts de l'Athabasca contiennent à eux seuls 35 milliards de barils (5,6 milliards de mètres cubes) de minerai bitumeux en surface et 98 milliards de barils (15,6 milliards de mètres cubes) de bitume récupérables par des méthodes . Les estimations de l'Alberta se basent sur un taux de récupération de 20 % des ressources en bitume, alors que les compagnies pétrolières affirment que, en utilisant la méthode d'extraction par écoulement gravitationnel assisté par vapeur d'eau (SAGD, de l'anglais ) une récupération de plus de 60 % est réalisable avec de faibles efforts. Ces taux de récupération élevés signifient que la production totale serait probablement plusieurs fois supérieure à l'estimation du gouvernement. Avec les taux de production actuels (début du ), les réserves en sables bitumeux de l'Athabasca dureraient plus de 400 ans. Il est très improbable qu'elles restent à ce niveau du fait des besoins mondiaux actuels en pétrole. Si l'Alberta quadruplait sa production d'hydrocarbures en en exportant la majeure partie, le champ tiendrait environ 100 ans.
Le chiffre des réserves prouvées devrait toutefois être revu à la baisse, selon une étude indépendante publiée en 2015 par la revue Nature, qui établit ce chiffre à 48 milliards de barils, dont 15 % seulement pourraient être extraits d'ici 2050 afin de respecter l'objectif de limiter la croissance des températures de deux degrés The Globe and Mail, 7 janvier 2015, Oil sands must remain largely unexploited to meet climate target, study finds..
Seuil de rentabilité