Les énergies fossiles

Le charbon
Auteurs : david Wilgenbus(plus d'infos)
Résumé :
Le charbon est un terme général qui regroupe essentiellement la houille et la lignite. Il représente 80 % des énergies fossiles disponibles.
Publication : 31 Juillet 2001

Le charbon est un terme général qui regroupe essentiellement la houille et la lignite. Il représente 80 % des énergies fossiles disponibles. C'est l'énergie fossile la plus abondante mais aussi la mieux répartie.

Formation

Le charbon résulte de la décomposition de débris végétaux accumulés, il y a des centaines de millions d'années, dans des endroits marécageux, des lagunes et des deltas de fleuves. Les végétaux immergés morts se sont déposés au fond de l'eau, fond qui s'est ainsi recouvert de feuilles, de bois, de pollen, d'écorces, de spores, d'algues microscopiques... Ces dépôts minéraux ont été à leur tour recouverts d'un dépôt d'argile qui les a protégés de l'air. La fermentation a alors pu commencer. C'est cette fermentation qui donnera plus tard la houille. Pendant que les dépôts ont fermenté, du sable s'est accumulé sur l'argile, permettant à une nouvelle forêt de pousser. Puis le bassin s'est de nouveau enfoncé et une partie de la forêt a de nouveau été immergée. Et ainsi de suite. De tels gisements de charbon peuvent atteindre une surface de 5000 km2.

 

Différentes étapes de la fermentation

Au cours de la fermentation, les dépôts minéraux passent par différents stades :

  • la tourbe ;

  • le lignite ;

  • la houille ;

  • l'anthracite.

La tourbe ne peut pas être qualifiée de charbon. Elle commence à peine à se carboniser c'est-à-dire qu'elle contient seulement 60 % de carbone. C'est donc un mauvais combustible.
La lignite est un charbon fossile qui n'est pas encore arrivée à maturation. Elle a commencé à se former il y a 60 millions d'années environ et contient seulement 65 à 70 % de carbone. Elle brûle mal et produit peu de chaleur donc peu d'énergie.
La houille a commencé sa formation il y a 250 à 300 millions d'années. Elle contient entre 80 et 90 % de carbone. Comme elle contient plus de carbone que la lignite, c'est un meilleur combustible.
L'anthracite est à peine plus âgé que la houille et contient un peu plus de carbone.

On trouve aussi, dans les gisements, du graphite (carbone pur qui sert, entre autre, à fabriquer les mines de crayon).
Quant au coke, ce n'est pas du vrai charbon. C'est un résidu de la distillation des charbons fossiles, de couleur gris argent. Dans les hauts fourneaux, il s'unit au minerai de fer pour donner de la fonte.
De même, le charbon de bois n'est pas naturel. C'est un charbon artificiel qui est obtenu par combustion incomplète de végétaux.

Les différentes mines

Il existe deux types d'exploitations :

  • les mines souterraines ;

  • et les mines à ciel ouvert.

Dans les mines souterraines, les mineurs creusent des galeries à l'intérieur du sol jusqu'à la veine (aussi appelée filon) de charbon. L'accès aux veines à exploiter se fait :

  • soit par puits et par galeries ;

  • soit par descenderie (plan d'accès incliné et débouchant au jour).

Les galeries peuvent être directement creusées dans le filon (c'est le système à chambres et colonnes) ou bien enserrer le filon de manière circulaire. Dans le système à chambres et colonnes, le filon est abandonné avant d'être complètement épuisé. En effet, au fur et à mesure de l'exploitation, les colonnes s'amenuisent et la voûte risque alors de s'écrouler. Dans ces mines, la profondeur maximale des puits est généralement de 1000 à 1200 mètres. Le puits le plus profond se trouve en Inde, à Kolar et atteint plus de 3000 mètres de profondeur.

Dans les mines à ciel ouvert, l'exploitation se fait généralement entre 10 et 400 mètres de profondeur. Ces mines ressemblent à de grands amphithéâtres avec d'énormes gradins. Durant l'exploitation, les couches de terre recouvrant ou entourant le charbon sont décapées afin d'atteindre le filon. Ainsi, l'amphithéâtre s'élargit progressivement et devient de plus en plus profond.

Le coup de grisou

Le coup de grisou est l'accident lié à l'exploitation du charbon le plus connu. Le grisou est un gaz (composé essentiellement de méthane CH4) contenu dans la houille. Il est inflammable dès qu'il est présent à plus de 6 % dans l'air. Une simple étincelle suffit alors; c'est l'explosion ou coup de grisou.
Le coup de grisou le plus meurtrier en France s'est produit en 1906 à Courrières. Il fit environ un millier de victimes.

Transport

Aux XVIIIe et XIXe siècles, les usines se plaçaient généralement autour des bassins charbonniers afin d'éviter de longs transports. De nos jours, on transporte aisément le charbon par pipe-lines ou bien par voie fluviale, maritime ou ferroviaire.

Les pipe-lines sont l'équivalents des oléoducs pour le pétrole. Ils sont plutôt utilisées pour des transports sur de courtes distances. Pour être transporté ainsi, le charbon doit subir des modifications. En effet, le charbon se présente sous forme de blocs solides. Il est donc broyé sous forme de fines particules puis dilué dans une solution liquide.

Pour les longues distances, le charbon est transporté par barges ou péniches, par trains ou encore par bateaux sans être préalablement transformé.

Réserves

Les principaux pays riches en charbon sont situés en zones tempérées. Ce sont les Etats-Unis, la Belgique, la France (nord de la France), l'Allemagne, la Pologne, la Russie et la Chine. Les réserves exploitables de charbon correspondent à 10 000 milliards de tonnes soit sept fois plus que celles du gaz et du pétrole. Ces réserves sont suffisantes pour subvenir aux besoins pendant environ 300 ans.

Utilisation

De nos jours, le charbon est utilisé :

  • pour obtenir un substitut au gaz naturel, GNS (gaz naturel de synthèse) : c'est la combustion directe du charbon dans la veine qui produit le GNS ;

  • pour produire du méthane CH4 : il est produit naturellement dans les veines par dégazage du charbon ;

  • en métallurgie du fer et de l'acier (utilisation du coke pour l'obtention de fonte par exemple) ;

  • et pour fabriquer des carburants et des fluides susceptibles d'être brûlés dans les chaudières (centrales thermiques par exemple) ou transformés par la chimie (vernis, savon, plastiques, solvants, tergal, explosifs, parfums, colorants, caoutchouc, cosmétique, lubrifiants, désinfectants, teintures, photographie, insecticides, goudrons, enduits, pharmacie ...)

 

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