Impacts environnementaux de l'exploitation du gaz de schiste :
• Un premier problème est que - même s'il est globalement moins nocif que le pétrole pour l'environnement - le méthane fossile (CH4) (principal composant du gaz naturel) reste dans tous les cas un émetteur de CO2 quand il est brûlé.
• C'est de plus un des gaz à effet de serre dont l'augmentation dans l'air est préoccupante ; le méthane persiste moins longtemps dans l'atmosphère que le CO2 mais il est 21 fois plus puissant en termes de forçage radiatif (pouvoir réchauffant). Il pose donc problème s'il « fuit » dans l'atmosphère pendant ou après l'exploitation, par exemple à partir de puits mal colmatés en fin de production, ou mal étanchéifiés durant le fonctionnement de l'installation sous très haute pression. Il semble qu'à ces pressions, le gaz désorbé du charbon ou des schistes puisse migrer et se solubiliser en quantité non négligeable dans les nappes, pour éventuellement dégazer dans le réseau d'eau potable et être évacué par les robinets domestiques.
• Certains remettent en cause le bilan global de cette source d'énergie fossile, en termes d'émission de gaz à effet de serre. Ainsi, une étude du professeur Robert W. Howarth de l'Université Cornell en 2010 a conclu qu'une fois calculé l'impact des émissions fugitives de méthane dans le cycle de vie, les émissions de gaz à effet de serre (GES) produites par les gaz de schiste seraient pires que celles du charbon et du mazout.
• Le bilan environnemental et, en termes de développement soutenable, des techniques (récentes) d'extraction par forage horizontal et ou vertical avec fracturation hydrosiliceuse, souvent jusqu'à plus de 1 000 m de profondeur, est lui-même très discuté.
On ne disposait en 2010 que d'environ trois ans de retour d'expérience du stade industriel de ce type d'exploitation, et les impacts profonds sont difficiles à observer, de même que les impacts différés dans l'espace et le temps sont difficiles à modéliser et prévoir, faute de données publiées.
• Des produits chimiques sont ajoutés à l'eau sous pression (1 % du volume d'eau au maximum selon les opérateurs), ainsi que du sable, pour faciliter le processus de fracturation du sous-sol pour libérer le gaz naturel afin de le rendre plus perméable. Les produits chimiques sont de trois types :
- des biocides (destinés à réduire la prolifération bactérienne dans le fluide et dans le puits (Remarque : certaines bactéries sont méthanotrophes ou peuvent se nourrir dans les milieux riches en hydrocarbures) ;
- des lubrifiants qui favoriseront la pénétration du sable dans les microfailles ouvertes par la pression de l'eau ;
- des produits (type détergents) augmentant la désorption du gaz et donc la productivité des puits (mais contribuant aussi à l'apport de substances organiques dissoutes dans l'eau.)
• Le processus d'injection sous très haute pression (700 bar en général) produit en profondeur des micro-séismes induits, répétés dans l'espace et dans le temps.
• Des volumes importants d'eau peuvent être contaminés par les produits chimiques injectés, mais aussi par les sels dissous lors du processus (métaux lourds, arsenic, sulfates, carbonates et éventuels radionucléides provenant notamment du radon et de l'uranium naturellement présent dans le sous-sol).
• De plus la production de chaque puits diminue rapidement. Il faut alors (après quelques dizaines de mois) l'abandonner et en forer de nouveaux à quelques centaines de mètres de distance ; chaque opération nécessitant l'injection d'au moins 10 à 15 000 m3 d'eau à haute pression et de sable, ce qui peut poser problème dans les régions où l'eau douce manque déjà en été ou toute l'année). Une densité de plusieurs puits par km2 est déjà atteinte aux USA sur les sites exploités de 2007 à 2010. Le réseau de gazoducs locaux doit s'adapter à la configuration changeante dans le temps du champs d'exploitation. Il faut terrasser, construire des routes et pistes pour l'accès aux engins, enfouir un réseau de tuyaux (gazoduc), ce qui est source d'impacts écopaysagers importants.