Centrale thermique Cercs. Catalogne

Charbon

Charbon

Le charbon est un combustible fossile utilisé pour obtenir de l'énergie fossile par sa combustion. Les propriétés thermodynamiques du charbon permettent d'obtenir une grande quantité d'énergie thermique au cours de son processus de combustion.

La génération de charbon est un processus de plusieurs millions d'années, alors que la consommation de cette ressource énergétique est très rapide. Pour cette raison, le charbon est considéré comme une source d'énergie non renouvelable.

Le charbon est une roche sédimentaire d'origine organique, noire ou brun foncé. Il est principalement utilisé comme combustible fossile en raison de son pouvoir calorifique élevé, car il contient majoritairement du carbone. Les charbons peuvent être classés en fonction du pourcentage de carbone qu'ils contiennent, ce qui est lié au pourcentage d'humidité et d'impuretés. Selon ce critère, on peut distinguer la tourbe, le lignite, le charbon et l'anthracite.

Applications du charbon

Le charbon est principalement utilisé comme source principale de chaleur dans les chaudières industrielles et pour obtenir de l'électricité dans les chambres de combustion du charbon (lit fixe ou lit fluidisé) des centrales thermoélectriques. Il s'agit donc principalement d'un combustible qui peut être classé dans les combustibles fossiles. 75% du charbon mondial sert à produire de l'électricité. L'efficacité énergétique globale des centrales à charbon n'est pas très élevée, environ 25% à 27%.

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

La gazéification et la liquéfaction du charbon sont deux technologies très prometteuses pour l'avenir. Le premier est plus ancien, il était déjà utilisé au XVIIIe siècle pour obtenir ce que l'on appelait alors l'eau gazeuse et a actuellement l'intérêt de produire des doigts synthétiques à combustible gazeux (gaz naturel synthétique, hydrogène, etc.), qui se veulent plus facile à stocker et à transporter, plus respectueux de l'environnement que le carbone solide.

La liquéfaction du charbon a commencé en Allemagne pendant la Seconde Guerre mondiale, afin de ne pas dépendre du pétrole et de ses dérivés pour les autres pays, car ils ne possédaient pas de gisement de pétrole, mais des mines de charbon. À mesure que le pétrole s'épuise dans le monde, cette technique, directe ou indirecte, devient chaque jour plus avantageuse et permet également de produire des carburants moins polluants et conçue pour être mieux adaptée à une utilisation dans l'industrie automobile. Le combustible liquide obtenu par la liquéfaction du charbon a deux fois le pouvoir calorifique du charbon utilisé pour le fabriquer.

Composition du charbon

L'élément carbone apparaît dans le charbon en un pourcentage supérieur à 50% en poids et 70% en volume. L'eau qu'elle contient (humidité) est variable et provient de celle qui était piégée au moment de la formation du charbon.

Les autres constituants du charbon sont les matières minérales (plusieurs silicates) et les minéraux carbonatés (sidérite, calcite et aragonite). La pyrite est un minéral avec du soufre très commun dans les charbons. Il existe de petites quantités de métaux, tels que le fer, l'uranium, le cadmium et, dans de très petites quantités, l'or.

Le méthane est un gaz présent dans les mines de charbon et peut être à l'origine d'explosions dangereuses dans les mines souterraines.

Origine du charbon

charbonOn pense que la majeure partie du charbon actuel a été formée pendant la période carbonifère (il y a 280 à 345 millions d'années) de l'ère primaire. Également dans le Permien, le Trias et le Jurassique, de grands dépôts se sont formés. Au Crétacé, du lignite s'est formé. Il y a actuellement formation de tourbe dans les tourbières.

Le charbon d'Europe, d'Asie et d'Amérique du Nord se formait principalement dans le charbon à base de végétation tropicale.

Le charbon de l'hémisphère sud s'est formé avec une végétation de climat froid (toundra). Les vieilles plantes, à cause des changements géologiques, ont été compactées, durcies, modifiées chimiquement et soumises à un processus de métamorphose par haute température et pression.

Le charbon de l'hémisphère nord s'est formé dans des écosystèmes de zones humides appelés forêts carbonifères. Lorsque les plantes meurent et s'accumulent dans des milieux aquatiques avec peu d'oxygène (milieu anaérobie), elles subissent une dégradation bactérienne. Pour la formation de charbon, il est nécessaire que ces conditions aient une durée suffisante et sans érosion dans des conditions sédimentaires.

Histoire de l'utilisation du charbon

Les îles Britanniques (particulièrement riches en charbon et où la révolution industrielle a commencé) sont les premiers endroits étudiés où l'utilisation de ce combustible fossile est détectée.

Au cours du troisième millénaire avant notre ère, il a été découvert que cette plante faisait partie des bûchers funéraires. Dès l'an 200 avant notre ère, il est prouvé que, dans la même région, il existe une activité commerciale et qu'il est utilisé pour sécher les céréales. Sous la domination romaine, il est fait mention de l'utilisation sporadique du charbon, mais celui-ci n'a pas acquis d'importance pertinente jusqu'au Moyen Âge.

Le premier charbon utilisé était simplement collecté à la plage. Lorsque cette source était épuisée, elle devait aller à l'extraction du charbon. Il a commencé à être utilisé massivement avec les premières applications de la machine à vapeur, tant dans l'industrie que dans les transports, en particulier dans les trains et les navires. Dans ces cas, l'énergie fossile du charbon a été convertie en énergie mécanique.

Au 20ème siècle, lorsque le charbon est devenu assez cher, les combustibles fossiles liquides (produits pétroliers) ont commencé à être privilégiés pour le transport et, à partir du milieu du siècle, l'utilisation du gaz naturel a augmenté en faveur du pétrole et du gaz. charbon dans l'industrie et l'obtention d'énergie. Cependant, même au 21ème siècle, le charbon est utilisé pour obtenir de l'énergie thermique (chaleur) et de l'électricité dans des chaudières industrielles et des centrales thermiques.

Actuellement, les principaux problèmes qu'il présente sont la pollution et la durabilité, car il s'agit d'une ressource naturelle en voie d'épuisement.

Affectations de carbone avec l'environnement

Comme les autres combustibles fossiles, le charbon émet du dioxyde de carbone (CO2 ) lorsqu'il brûle . Le dioxyde de carbone est un polluant atmosphérique qui est considéré comme le principal gaz à effet de serre, c'est-à-dire qui favorise l'effet de serre. De plus, son extraction est utilisée pour augmenter le radon radioactif dans l'air et, en fonction de la manière dont il est effectué, le sol et l'eau peuvent être contaminés par des eaux usées qui ne sont pas correctement traitées.

Une centrale thermoélectrique au charbon produit également des oxydes d'azote (NO et NO2 ) et du dioxyde de soufre (SO2 ), qui provoquent des pluies acides. Les oxydes d'azote sont également toxiques. On peut réduire considérablement le dioxyde de soufre en désulfurant les gaz de la cheminée de calcaire (CaCO3 ), mais il se forme alors des résidus de gypse significatifs et davantage de dioxyde de carbone. Ce processus n'est généralement pas utilisé s'il n'est pas requis par la loi, en raison de son coût économique élevé. Les filtres permettent de réduire le plâtre, les cendres et autres particules solides émises dans l'atmosphère. La centrale augmente également la série naturelle de radioactifs atmosphériques, principalement ceux de la famille du radon.

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Dernier examen: 30 mai 2019