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Mine de charbon

À quoi sert le charbon ? L'origine et l'exploitation du charbon

À quoi sert le charbon ? L'origine et l'exploitation du charbon

Le charbon est une roche métamorphique d'origine organique. Ses propriétés thermodynamiques permettent d'obtenir une grande quantité d'énergie thermique lors de son processus de combustion. Il s'agit donc d'un type de combustible fossile.

L'énergie obtenue par sa combustion est appelée énergie fossile. Il a un pouvoir calorifique élevé en raison de sa forte teneur en carbone.

L'exploitation massive du charbon a donné lieu à la révolution industrielle comme carburant pour les moteurs à vapeur. Cependant, la combustion généralisée du charbon, du pétrole ou du gaz naturel génère des tonnes de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone.

Une grande partie du réchauffement climatique est due à la quantité de dioxyde de carbone et les matières volatiles émises dans l'atmosphère que la production chimique du charbon génère. Pour cette raison, la France a développé un plan appelé transition énergétique pour réduire la consommation de charbon.

Les principaux pays producteurs de charbon sont la Chine, l'Inde, l'Indonésie, les États-Unis, l'Australie, la Russie et l'Afrique du Sud.

Le charbon est-il une énergie renouvelable ou pas ?

Le charbon n’est pas une source d’énergie renouvelable car il s'agit d'une ressource naturelle limitée.

La génération de ce minéral est un processus de plusieurs millions d'années, tandis que la consommation de cette ressource énergétique est à grande vitesse. Pour cette raison, il est considéré comme une source d'énergie non renouvelable.

Comment se forme le charbon ?

L’origine du charbon peut être végétale ou minérale :

  • Le charbon minéral est formé par un processus physico-chimique de millions d'années et est obtenu de l'industrie minière à partir des gisements de charbon sous le sous-sol.

  • Le charbon de bois est produit en chauffant certains matériaux (en particulier le bois) à des températures comprises entre 400 et 700°C avec très peu d'oxygène.

Le carbone fossile s'est formé à partir d'anciennes parties de matière organique végétale. Au fil du temps, ces composés se sont enfouis dans les couches internes de la Terre en formant des veines de charbon.

Les conditions de manque d'oxygène, de chaleur et de pression pendant des millions d'années ont déclenché une transformation physique et chimique jusqu'à atteindre la formation de charbon que nous connaissons aujourd'hui.

Quels types de charbon existe-t-il ?

Le charbon est classé selon son inflammabilité, son pouvoir calorifique, son pourcentage de matériaux non combustibles et son humidité.

À quoi sert le charbon ? L'origine et l'exploitation du charbon La classification la plus utilisée pour le commerce international est lignite, sous-bitumineux, bitumineux et anthracite.

Classification européenne du charbon

Cependant, la classification européenne est basée sur le pourcentage de carbone qu'elle contient :

  • Tourbe (50 à 55%) : c’est le moins riche en carbone.

  • Lignite (55 à 75%) : Le charbon de lignite est formé par compression de la tourbe, et il a encore des traces des plantes d'origine. Il a une forte teneur en humidité et un faible pouvoir calorifique.

  • Charbon sous-bitumineux ou Lignite noir

  • Charbon (75 à 90% de carbone)

  • Anthracite (90 à 95 %) : celui qui a la plus forte proportion de carbone et le pouvoir calorifique le plus élevé.

  • Le graphite est du carbone pur et cette variété n'est pas utilisée comme combustible.

A quoi sert le charbon ?

Les deux utilisations les plus répandues du charbon sont :

  • Premièrement, la combustion du charbon est la principale source de chaleur dans les chaudières industrielles.

  • Pour obtenir de l'électricité dans les centrales thermiques.

Le 75% de la consommation de charbon mondial est utilisé pour produire de l’électricité dans des centrales thermiques. Cependant, l'efficacité énergétique globale des centrales au charbon n'est pas très élevée, autour de 25%-27%.

Les centrales thermiques fonctionnent à partir d'une source de chaleur qui génère de la vapeur. Avec la pression de la vapeur, une turbine reliée à un générateur électrique est activée. Plus tard, ce système a été adapté pour générer de l'électricité en utilisant l'énergie nucléaire comme source de chaleur.

Le charbon a également d'autres utilisations plus mineures, parmi lesquelles, par exemple, les fours à ciment et la production de charbon à coke à partir du charbon pour produire de l'acier.

Quelle est la composition du charbon ?

Le charbon est une roche sédimentaire composée de :

  • Éléments organiques : ce sont les composants dans une proportion majoritaire.

  • Substances minérales.

  • De l’eau : l'humidité est variable et provient de celle emprisonnée dans sa formation.

  • Des gaz : Situé dans les pores submicroscopiques.

L'élément carbone apparaît dans un pourcentage supérieur à 50 % en poids et 70 % en volume.

La composition et la structure d'un élément transformé en carbone dépendent du processus particulier de carbogénèse qu'il a subi. En ce sens, référence est faite à sa composition pétrographique pour la caractérisation du charbon. La composition pétrographique est la proportion et la répartition de ses macéraux et minéraux constitutifs respectifs.

Ainsi, par exemple, on distingue les charbons humiques et sapropéliques.

Les composés humiques sont principalement constitués de vitrinite et donnent naissance à la série dite ligno-charbon ou naturelle (puisque la plupart des charbons lui appartiennent).

Le méthane est un gaz présent dans les mines de charbon et peut être la source d'explosions dangereuses dans les mines souterraines. Dans ce contexte précis, on parle souvent de coup de grisou.

Gazéification et liquéfaction du charbon

Deux technologies offrant d'excellentes perspectives d'avenir sont la gazéification et la liquéfaction du charbon.

Le premier est plus ancien ; il était déjà utilisé au XVIIIe siècle pour obtenir ce qu'on appelait alors le gaz à l'eau. Elle s'intéresse actuellement à la production de combustibles gazeux synthétiques (gaz naturel de synthèse, hydrogène, etc.). Ces gaz sont censés être plus faciles à stocker et à transporter et plus respectueux de l'environnement que le charbon solide.

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Date de Publication: 12 juillet 2016
Dernière Révision: 5 juillet 2022