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Pour que le charbon se forme, il faut des conditions géologiques particulières. Une très grande quantité de débris végétaux doit s'accumuler dans une couche d'eau peu profonde et faible en dioxygène (environnement de type [[tourbière]]), ce qui permet à une partie de la [[matière organique]] d'échapper à l'action des décomposeurs. Au cours de plusieurs [[Million d'années|millions d'années]], l'accumulation et la [[sédimentation]] de ces débris végétaux provoque une modification graduelle des conditions de [[température]], de [[pression]] et d'[[Réaction d'oxydoréduction|oxydoréduction]] dans la couche de charbon qui conduit, par [[carbonisation]], à la formation de composés de plus en plus riche en [[carbone]] : la tourbe (50 à 55 %), le lignite (55 à 75 %), la houille (75 à 90 %) et l'anthracite (> 90 %). La qualité du charbon, appelée « maturité organique », dépend donc des conditions physico-chimiques, ainsi que de la durée de sa formation. |
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Selon une étude ayant comparé l'horloge moléculaire et le génome de 31 espèces de [[basidiomycète]]s ([[agaricomycetes|agaricomycètes]] : « pourriture blanche », groupe qui contient aussi des champignons ne dégradant pas la lignine (pourriture brune) et des espèces ectomycorrhiziennes), cet arrêt de formation du charbon semble pouvoir être expliqué par l'apparition de nouvelles espèces de [[champignon]]s capables de [[biodégradation|dégrader]] la totalité de la [[lignine]] grâce à des enzymes (les [[Lignine peroxydase|lignine-peroxydases]])<ref>D Floudas & al. ''The Paleozoic Origin of Enzymatic Lignin Decomposition Reconstructed from 31 Fungal Genomes ''Science, 336, 1715, 2012 ([http://www.sciencemag.org/content/336/6089/1715.abstract résumé])</ref>. |
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[[Friedrich Bergius]] a tenté vers 1913 de transformer en laboratoire du bois en charbon. Il lui était possible de reproduire le facteur pression, par contre, il lui était impossible de recréer le facteur temps<ref>{{Ouvrage|lang=fr|titre=Le renouveau du charbon|éditeur=Édition Masson|prénom1=Roger|nom1=Dumon|année=1981|pages totales=216}}</ref>. |
[[Friedrich Bergius]] a tenté vers 1913 de transformer en laboratoire du bois en charbon. Il lui était possible de reproduire le facteur pression, par contre, il lui était impossible de recréer le facteur temps<ref>{{Ouvrage|lang=fr|titre=Le renouveau du charbon|éditeur=Édition Masson|prénom1=Roger|nom1=Dumon|année=1981|pages totales=216}}</ref>. |
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Version du 9 décembre 2015 à 12:12
Pour les articles homonymes, voir Charbon (homonymie).
Le charbon est une roche sédimentaire exploitée dans des charbonnages en tant que combustible et formée à partir de la dégradation partielle de la matière organique des végétaux. Couvrant 29 % des besoins énergétiques mondiaux en 2012, le charbon est actuellement la seconde ressource énergétique de l'humanité, derrière le pétrole (31 %), et la première source d'électricité avec 40,4 % de la production en 2012.
Le charbon a été utilisé comme combustible dès le XIe siècle ; son extraction dans les mines a rendu possible la révolution industrielle au XIXe siècle.
La combustion du charbon est responsable de 44 % des émissions de CO2 dues à l'énergie en 2012, contre 35 % pour le pétrole et 20 % pour le gaz naturel. Pour atteindre l'objectif des négociations internationales sur le climat de maintenir la hausse des températures en deçà de 2°C par rapport à l'ère préindustrielle, il faudrait globalement s'abstenir d'extraire plus de 80 % du charbon disponible dans le sous-sol mondial, d'ici à 2050.
Au cours de plusieurs millions d'années, l'accumulation et la sédimentation de débris végétaux dans un environnement de type tourbière provoque une modification graduelle des conditions de température, de pression et d'oxydo-réduction dans la couche de charbon qui conduit, par carbonisation, à la formation de composés de plus en plus riches en carbone : la tourbe (moins de 50 %), le lignite (50 à 60 %), la houille (60 à 90 %) et l'anthracite (93 à 97 %).
La formation des plus importants gisements de charbon commença au Carbonifère, environ de -360 à -295 Ma.
Dans son appellation courante, le terme désigne généralement la houille. Autrefois, il était appelé charbon de terre en opposition au charbon de bois.
Description
Propriétés
Le charbon est une roche sédimentaire combustible composée essentiellement de carbone, d'hydrogène et d'oxygène[2]. Ce sont les observations au microscope d'Hutton et de Link, vers 1840, qui ont permis la découverte de la composition du charbon[3].
Il se forme sur plusieurs millions d'années à partir de l'accumulation de débris végétaux qui vont sédimenter et carboniser progressivement à la suite d'une modification graduelle des conditions de température et de pression.
Les propriétés physiques et chimiques du charbon dépendent donc essentiellement du « lithotype », qui reflète le degré de carbonisation du charbon (le « rang » du charbon)[2] ; Plus le rang est élevé, plus sa teneur en eau est faible et sa teneur en carbone est forte, plus son pouvoir calorifique est important. Les charbons de rang supérieur sont donc des combustibles de meilleure qualité. Les charbons de rang inférieur sont plus brunâtres, plus ternes et plus friables tandis que les charbons de rang supérieur sont plus noirs, plus durs et plus résistants[2].
Formation
La formation des plus importants gisements de charbon commença au Carbonifère, environ de -360 à -295 Ma[2].
Le processus de transformation du charbon se nomme « carbonification » ou « houillification » et prend environ 300 à 500 millions d’années pour transformer un végétal (arbre...) mort en anthracite (le charbon ayant le plus grand pourcentage de carbone)[3].
Pour que le charbon se forme, il faut des conditions géologiques particulières. Une très grande quantité de débris végétaux doit s'accumuler dans une couche d'eau peu profonde et faible en dioxygène (environnement de type tourbière), ce qui permet à une partie de la matière organique d'échapper à l'action des décomposeurs. Au cours de plusieurs millions d'années, l'accumulation et la sédimentation de ces débris végétaux provoque une modification graduelle des conditions de température, de pression et d'oxydoréduction dans la couche de charbon qui conduit, par carbonisation, à la formation de composés de plus en plus riche en carbone : la tourbe (50 à 55 %), le lignite (55 à 75 %), la houille (75 à 90 %) et l'anthracite (> 90 %). La qualité du charbon, appelée « maturité organique », dépend donc des conditions physico-chimiques, ainsi que de la durée de sa formation.
Selon une étude ayant comparé l'horloge moléculaire et le génome de 31 espèces de basidiomycètes (agaricomycètes : « pourriture blanche », groupe qui contient aussi des champignons ne dégradant pas la lignine (pourriture brune) et des espèces ectomycorrhiziennes), cet arrêt de formation du charbon semble pouvoir être expliqué par l'apparition de nouvelles espèces de champignons capables de dégrader la totalité de la lignine grâce à des enzymes (les lignine-peroxydases)[4].
Friedrich Bergius a tenté vers 1913 de transformer en laboratoire du bois en charbon. Il lui était possible de reproduire le facteur pression, par contre, il lui était impossible de recréer le facteur temps[5].
Classification
Il existe de nombreuses variétés de charbon, que l'on distingue selon plusieurs critères dont les principaux sont :
- l'humidité
- la teneur en matières minérales non combustibles (cendres)
- le pouvoir calorifique,
- l'inflammabilité, liée à la teneur en matières volatiles.
La plupart de ces critères sont corrélés avec l'âge du charbon : les charbons les plus "récents" (lignite) sont assez humides et contiennent relativement beaucoup de matières volatiles inflammables, tandis que les plus vieux (anthracites) se sont naturellement dégazés au cours du temps ; ils sont difficiles à enflammer, mais plutôt secs et quasiment constitués de carbone presque pur, ils ont un fort pouvoir calorifique.
Un autre critère important, bien qu'il n'intervienne pas dans les classifications, est la composition des matières minérales. Certains charbons (par exemple, charbons indonésiens) ont des cendres majoritairement composées d'oxydes de calcium ou de sodium, dont le point de fusion est assez bas ; ces cendres emportées dans les fumées de combustion auront tendance à se coller sur les parois des fours ou chaudières et les colmater. D'autres charbons (par exemple, charbons australiens) ont des cendres très abrasives composées essentiellement de silice et d'alumine ; la conception des fours ou chaudières où seront brûlés ces charbons devra donc être adaptée.
Pour classifier les charbons, on doit en faire l'analyse. Les propriétés des charbons (analyse, pouvoir calorifique…) sont donnés soit sur " brut" c'est-à-dire pour le charbon tel qu'il sera brûlé, soit sur "sec", c'est-à-dire pour un charbon préalablement séché, soit sur "pur", c'est-à-dire pour la partie réellement combustible du charbon, hors cendres et humidité. L'analyse immédiate est par définition donnée sur "brut" et l'analyse élémentaire généralement donnée sur "pur".
- Les principaux types de charbon
-
Anthracite. -
Houille. -
Bloc de lignite à usage domestique. -
Morceaux de tourbe.
Analyse immédiate
L'analyse immédiate détermine la composition du charbon selon les 4 composants :
- L'humidité totale
- La teneur en cendres
- La teneur en matières volatiles
- La teneur en carbone fixe (par différence)
Analyse élémentaire
L'analyse élémentaire donne la composition chimique du charbon en carbone (C), azote (N), oxygène (O), hydrogène (H), soufre (S).
La plupart des pays exploitant (ou ayant exploité) des mines de charbon, ont développé leur propre classification. Au niveau international, c'est la classification américaine (ASTM) qui fait référence.
Classification française
Elle est basée sur la teneur en matières volatiles et sur l'indice de gonflement ; elle comprend :
- les anthracites, dont la teneur en matières volatiles est inférieure ou égale à 8 %
- les maigres et anthraciteux, dont la teneur en MV est de 8 à 14 %
- les quart-gras, (12 % > MV > 16 %)
- les demi-gras (13 % > MV > 22 %)
- les gras à courte flamme (18 % > MV > 27 %)
- les gras (27 % > MV > 40 %)
- les flambants gras (MV > 30 %)
- les flambants secs (MV > 34 %)
Classification américaine
Elle est basée sur la teneur en matières volatiles pour les charbons de plus haute qualité et sur le pouvoir calorifique supérieur (PCS) pour les autres.
| Catégorie | Sous-catégorie | Matières volatiles | PCS |
|---|---|---|---|
| Anthracite | Meta-anthracite | < 2 % | |
| Anthracite | 2 à 8 % | ||
| Semi-anthracite | 8 à 14 % | ||
| Bitumineux | Faible teneur volatile | 14 à 22 % | |
| Moyenne teneur volatile | 22 à 31 % | ||
| Haute teneur volatile A | > 31 % | > 32,6 MJ/kg | |
| Haute teneur volatile B | 30,2 à 32,6 MJ/kg | ||
| Haute teneur volatile C | 26,7 à 30,2 MJ/kg | ||
| Sub-bitumineux | Sub-bitumineux A | 24,4 à 26,7 MJ/kg | |
| Sub-bitumineux B | 22,1 à 24,4 MJ/kg | ||
| Sub-bitumineux C | 19,3 à 22,1 MJ/kg | ||
| Lignite | Lignite A | 14,6 à 19,3 MJ/kg | |
| Lignite B | < 14,6 MJ/kg |
Les teneurs en matières volatiles sont données en pourcentage de la masse du charbon "pur" (sans humidité, ni matières minérales) et les PCS (pouvoirs calorifiques supérieurs) sont donnés sur une base hors cendres (mais y compris l'humidité naturelle).
Classification européenne
Elle comprend les catégories suivantes :
- Anthracite.
- Bitumineux
- Sub-bitumineux
- Meta-lignite
- Ortho-lignite
Il existe plusieurs classifications du charbon, qui peuvent dépendre de sa composition chimique, de la nature des débris végétaux, ou de son utilisation pratique.
Les principales catégories de charbon reposent sur la teneur en carbone, correspondant à l'évolution du charbon au fil du temps :
- Tourbe (50 à 55 %) : produit de la fossilisation des débris végétaux par les micro-organismes dans les tourbières, milieux humides et pauvres en oxygène
- Lignite (55 à 75 %), ou charbon brun : brunâtre, plutôt tendre
- Charbon sub-bitumineux, ou lignite noire
- Houille (75 à 90 %) : le charbon proprement dit
- Houille grasse, ou charbon bitumineux : le type de charbon le plus courant
- Houille demi-grasse
- Houille maigre, ou houille sèche
- Anthracite (90 à 95 %) : le plus haut rang
- Graphite : la plus pure variété de charbon, peu utilisé comme combustible
Histoire
Marco Polo signalera, à son retour de Chine, que les Chinois chauffaient leurs maisons et cuisaient leurs aliments en faisant brûler d’étranges pierres noires. Mais c’est au XVIIIe siècle que se généralise son utilisation, notamment à cause de la révolution industrielle. Les motivations venaient des effets de déboisement massif provoqué par le développement des industries grandes dévoreuses de bois[6]. La fourniture de combustible devenait une préoccupation et la cherté du bois devenait réelle dans les villes. Seul le charbon fournit assez de chaleur pour faire marcher les machines à vapeur . À partir de là commence l'exploitation industrielle des mines de charbon un peu partout en Europe, puis dans le monde.
Dans les zones charbonnières, les enfants travaillaient à la mine dès 13 ans. Le métier était dangereux, les coups de grisou fréquents, l'extraction à la pioche et à la pelle puis à la haveuse. Aujourd'hui, les normes de sécurité ont beaucoup évolué.
En France, la stratégie malthusienne des compagnies débouche sur une sous-production et une pénurie, aggravée lorsque les allemands détruisent les puits pendant la première guerre mondiale. Pour pallier la pénurie, l'État et la Bourse favorisent la multiplication par huit de la production hydroélectrique dans les années 1920. Après la Libération, les dirigeants communistes Benoît Frachon et Maurice Thorez lancent la « bataille pour la production » et les mines sont nationalisées pour former Charbonnages de France ; en 1958, le record national historique de production est atteint (58,9 Mt), suivi d'un déclin inexorable, les réserves s'épuisant ; l'émergence du nucléaire permet de remplacer le charbon, les centrales à charbon étant de plus en plus approvisionnées en charbon importé.
Exploitation
Extraction
Préparation
La préparation du charbon, également appelée lavage du charbon, désigne le traitement du minerai tout venant qui permet de garantir la qualité constante du charbon et de mieux l’adapter à des utilisations finales particulières. Ce traitement dépend des propriétés du charbon et de l’usage auquel il est destiné. Un simple broyage peut suffire mais il se peut aussi qu’un processus plus complexe soit nécessaire pour réduire les impuretés ; on broie alors le minerai brut, puis on trie les fragments par taille ; les grands fragments sont en général triés par flottation : on nettoie le charbon des impuretés en le plongeant dans un bac rempli d’un liquide d’une gravité particulière, normalement composé d’eau et de fines particules de magnétite en suspension. Le charbon étant plus léger, il flotte à la surface et peut être séparé des minerais plus lourds et des autres impuretés qui coulent au fond. Les fragments plus petits sont traités de diverses manières, dans des centrifugeuses par exemple, qui séparent les solides et les liquides contenus dans un récipient en le faisant tourner à très grande vitesse. D’autres méthodes sont basées sur les différentes propriétés de surface du charbon et des résidus. Dans le cas de la «flottation par écumage», on élimine les particules de charbon avec une mousse que l’on produit en soufflant de l’air dans un bain d’eau contenant certains réactifs chimiques. Les bulles attirent le charbon mais pas les résidus et sont enlevées pour récupérer les particules de charbon. Les récents progrès technologiques ont permis d’augmenter la quantité de particules de charbon ultra fines récupérées[2].
Transport
Sur le site minier, le transport se fait généralement par convoyeur ou camion.
Un charbonnier est un navire vraquier destiné à transporter exclusivement du charbon.
Les terminaux charbonniers sont les infrastructures portuaires spécialisées dans l'accueil de ce type de navires.
Lorsque les sites de consommation de charbon (centrales électriques, aciéries) sont éloignés des terminaux charbonniers d'importation, le transport terrestre du charbon se fait par barges sur les fleuves et canaux, par chemin de fer ou même par camion.
Les coûts de transport varient fortement en fonction de l'offre et de la demande, mais de façon générale le transport maritime est peu coûteux, d'où le développement des centrales à charbon en bord de mer ; par contre, les transports terrestres sont très coûteux, beaucoup plus que ceux du transport de pétrole par oléoduc ou du gaz par gazoduc, ce qui fait perdre au charbon sa compétitivité par rapport au pétrole et au gaz dès lors que la distance entre le terminal charbonnier et le site de consommation devient importante[7]. Pour tenter de résoudre ce problème, des carboducs transportant des particules de charbon en suspension dans de l'eau ont été construits, en général sur de courtes distances, mais parfois à longue distance, par exemple aux États-Unis, où le carboduc de Black Mesa (Arizona), en fonction de 1970 à 2005, utilisait 5,5 millions de litres d'eau par an pour transporter le charbon sur 437 km jusqu'au Nevada[8].
Stockage
Le stockage du charbon s'effectue, en fonction des aléas de la production, du transport et de la consommation, soit sur le carreau de la mine, soit au niveau des terminaux charbonniers, soit à celui des sites de consommation.
Réserves
Les réserves prouvées mondiales de charbon sont estimées fin 2014 à plus de 892 milliards de tonnes, elles sont disséminées sur tous les continents dans plus de 70 pays. Les principales réserves sont situées aux États-Unis (26,6 %), en Russie (17,6 %), en Chine (12,8 %), en Australie (8,6 %) et en Inde (6,8 %). Si la consommation restait constante, les réserves connues de charbon pourraient durer 110 ans tandis que les réserves de pétrole et de gaz naturel devraient s'épuiser respectivement en 53 ans et 54 ans[9].
Utilisation
Le charbon couvre 29 % des besoins énergétiques mondiaux en 2012 ; il est actuellement la seconde ressource énergétique de l'humanité, derrière le pétrole (31 %), et le combustible fossile le plus utilisé dans le monde pour la production d'électricité, source de 40,4 % de l'électricité mondiale produite en 2012[10]. De nombreux pays l'utilisent encore comme source d'énergie principale en 2012 comme l'Afrique du Sud (69 %)[11], la Chine (68 %)[12] et la Pologne (52 %)[13].
Le rapport annuel 2014 de l'Agence internationale de l'énergie (AIE) sur le charbon prévoit que la consommation mondiale de charbon devrait encore croître de 2,1 % par an d'ici à 2019 ; la Chine représentera encore 61 % de la croissance de la demande mondiale : 471 millions de tonnes équivalent charbon (Mtec) sur un total de 772 Mtec, suivie par l'Inde : +177 Mtec, les pays de l'ASEAN : +79 Mtec et l'Afrique : +38 Mtec ; par contre, la consommation de charbon baissera de 54 Mtec en Amérique du Nord et de 14 Mtec en Europe. Depuis 2011, le marché du charbon est marqué par une offre excédentaire, qui a tiré les prix vers le bas : 70-80 dollars la tonne en 2014 sur le marché européen, contre 120 dollars en 2011[14].
Transformation en liquide ou en gaz
Le gaz de houille est obtenu par le procédé chimique de pyrolyse, qui consiste à décomposer un composé organique par la chaleur, en l’absence d’oxygène, pour obtenir un solide carboné, une huile ou un gaz. La pyrolyse du charbon permet donc d’obtenir un gaz brut riche en hydrogène (H2), méthane(CH4), monoxyde de carbone (CO) et aussi du carbone impur tels le coke et le sulfure d’hydrogène. Ces gaz étaient fabriqués dans des usines à gaz et étaient stockés dans des gazomètres puis servaient dans un premier temps à des fins d’éclairage puis par la suite à des fins de chauffage[15].
La liquéfaction du charbon, plus connue sous le terme anglo-saxon « Coal-To-Liquids » ou « CTL », consiste en la conversion du charbon en hydrocarbures liquides proches des carburants issus de la pétrochimie. L’Afrique du Sud, pour des raisons d'indépendance énergétique, a développé plusieurs usines. Sasol y produit aujourd'hui à partir du charbon près de 30 % de la consommation en hydrocarbures liquides du pays, par la voie indirecte et le procédé Fischer-Tropsch[16].
Impact environnemental
Au stade de l'extraction et du transport
De premiers impacts directs et indirects existent à ce stade : Les chantiers produisent des poussières susceptibles de causer la silicose quand elles sont inhalées durant une longue période (cause fréquente de mortalité des mineurs).
Certaines mines affectent directement la faune et la flore en détruisant leur habitat (mines à ciel ouvert, crassiers) ou indirectement par les pollutions directes ou indirectes ou par des modifications environnementales telles que les rabattements de nappe induits par les pompages de dénoiement des mines ou causés par l'utilisation d'une eau de surface pour les besoins miniers (arrosage pour abattement des taux d'empoussièrement, lavage du charbon, etc.).
Selon les caractéristiques du gisement, le charbon est plus ou moins riche en éléments indésirables (soufre, métaux lourds, radionucléides) et il peut laisser se dégazer du grisou.
Stade de la transformation et, ou combustion
La carbochimie quand elle est associé aux bassins charbonniers a été et reste une source importante de pollution. Elle a au XXe siècle laissé de lourdes séquelles de pollution de nappes, sols et sédiments.
La combustion du charbon est également une activité particulièrement polluante, plus que pour d'autres énergies fossiles en raison de la quantité de produits indésirables que contient le charbon.
Au cours de la pyrolyse, le charbon émet de nombreux gaz et particules volatiles toxiques et polluantes : HAP, dont benzène et ses dérivés aromatiques (notamment le benzo[a]pyrène), goudrons, dérivés du phénol comme les dioxines… Lorsque le charbon se met à brûler, il émet des oxydes de soufre et d'azote qui acidifie l'air, ainsi que des suies et d'autres éléments toxiques comme le cadmium, l'arsenic ou le mercure.
La combustion du charbon libère dans l'air des quantités importantes de soufre, qui contribue au phénomène de pluies acides et avec le CO2 (transformé en acide carbonique dans l'eau aux phénomènes d'acidification des eaux de surface et des mers. Or, dans un milieu acide ou acidifié, les métaux lourds, dont ceux mis en circulation par la combustion du charbon sont plus mobiles dans l'environnement, plus « biodisponible » et plus « bioassimilables ».
De nombreux foyers utilisent le charbon pour le chauffage et/ou pour la cuisine, en produisant une fumée nuisible à la santé : L'OMS estime que plus de 1,3 million de personnes meurent chaque année des suites de problèmes respiratoires causés par des combustibles solides (bois, herbacées, tourbe, bouses séchées et charbon)[17].
Contributions au forçage climatique
Le charbon est majoritairement formé de carbone. Sa combustion libère donc énormément de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre).
L'Agence internationale de l'énergie évalue les émissions mondiales de CO2 dues au charbon à 13 924 Mt en 2012, contre 5 195 Mt en 1971 et 8 317 Mt en 1990 ; la progression depuis 1990 est donc de 67,4 % ; ces émissions représentent 44 % des émissions dues à l'énergie en 2012, contre 35 % pour le pétrole et 20 % pour le gaz naturel[18].
Si la tendance se poursuit, en 2030 les émissions mondiales seront accrues de 14,0 Gt CO2 (+ 56 %), et les émissions de 7,5 Gt CO2 (+80 %) avec 4,8 Gt CO2 provenant du charbon. En 2050, la situation serait pire encore avec un accroissement de 30,5 Gt CO2 (+ 300%) et 21,1 Gt CO2 en plus issus du charbon. Si les meilleures technologies actuellement disponibles (en 2000-2005) pour un charbon plus « efficace » et plus propre étaient utilisées partout, l'augmentation des émissions serait diminuée de 22 % relativement au niveau attendu en 2050, et de 11 % par rapport au niveau attendu en 2030. L'espoir de technologies propres fait envisager à certains une atténuation plus importante de l'augmentation des émissions (de 9,7 Gt CO2 ; soit une baisse relative de 32 % par rapport au scenario « business as usual » pour 2050, et de 18 % par rapport au même scenario pour 2030). Équiper toutes les centrales au charbon de ces technologies coûteuses et en grande partie encore hypothétiques d'ici 2030 ou 2050 semble cependant peu réaliste, et « en tous cas, même un déploiement total des meilleures technologies de charbon propre disponibles ne fait que limiter l’augmentation d’émissions de CO2 »[19].
La combustion du charbon libère aussi d'autres gaz à effet de serre (NOx en particulier).
Dans le cadre des négociations internationales sur le climat, tous les pays se sont engagés à maintenir la hausse des températures en deçà de 2°C par rapport à l'ère préindustrielle. Or Christophe McGlade et Paul Ekins, chercheurs à l'UCL (University College London), soulignent dans la revue Nature que pour aboutir à ce résultat, il faudrait que globalement, les pays s'abstiennent d'extraire un tiers des réserves de pétrole, la moitié des réserves de gaz et plus de 80 % du charbon disponibles dans le sous-sol mondial, d'ici à 2050. Les chercheurs montrent ainsi, pays par pays, que cela concerne l'essentiel des immenses réserves de charbon qui se trouvent en Chine, en Russie, en Inde et aux États-Unis[20].
Vers un charbon « vert » ou « propre » ?
L'industrie cherche (dans le contexte notamment du marché du carbone) à « verdir » le charbon en projetant pour le futur proche une filière dite « clean coal » associant une combustion mieux contrôlée, à un meilleur lavage des fumées et vapeurs, et à la capture et séquestration du dioxyde de carbone qui fait l'objet de tests et recherches au niveau de la Post-combustion, de la Pré-combustion ou avec une Oxy-combustion[21]. Le charbon ne pourrait devenir réellement propre que par la séquestration géologique du dioxyde de carbone (CCS), or si un meilleur contrôle de la combustion et du refroidissement des gaz permet de réduire les dioxines, les SOx, NOx…), la récupération du plomb et du mercure des vapeurs de combustion n'est pas encore au point.
La question se pose aussi du devenir et de la gestion des énormes crassiers de cendres et mâchefers ou du plomb, mercure et autres toxiques récupérés.
Enfin, le captage du CO2 n'est pas encore au point à échelle industrielle, et il consomme des quantités significatives d'énergie ou de ressources. Et le stockage géologique n'est pas sans risques si le CO2 reste sous forme de gaz.
Évoluer vers le charbon propre a un coût exorbitant pour les pays pauvres ; Selon l'AIE, il faudrait 1 500 milliards de dollars d'investissements cumulés (auquel il faudrait ajouter les coûts d'entretien) rien que pour mettre aux normes des meilleurs pratiques des années 2000 les centrales électriques au charbon de 2001 à 2030. Les coûts seraient encore bien plus élevés si une très faible émission de CO2 est visée[22]. Des pays comme l'Allemagne peuvent investir dans un charbon « vraiment propre » en espérant pouvoir valoriser ces investissement pour sous forme de technologies, savoir et savoir-faire, brevets et équipements de captation des polluants et du carbone, mais pour les pays pauvres, l'investissement paraît impossible, d'autant que l'exploitation et le transport de nouvelles ressources charbonnières devrait elle-même nécessiter pour la même période (2001-2030) un besoin supplémentaire en investissements cumulés d'environ 398 milliards USD. En outre ces techniques devraient augmenter le prix du charbon, ce qui pourrait le rendre moins compétitif face aux alternatives renouvelables (solaire, éolien, énergies marines, méthanisation, méthanation, etc.)
Recherche & Développement
Comme le charbon est abondant, et qu'il pose des problèmes qui concernent aussi l'industrie pétrolière et gazière (dont pour la difficile dépollution du mercure) ainsi que des industries lourdes très émettrices de CO2 comme la métallurgie et les cimentiers, de nombreux programmes de R&D pour la capture et séquestration du dioxyde de carbone ont été lancés dans le monde, dont aux États-Unis (projet « FutureGen »), en Australie (COAL21) et en Europe (projets « Castor », « Hypogen » et « ENCAP »). Ces recherches impliquent en France des entités nationales telles que le BRGM, Gaz de France, Total, Air liquide, EDF, Arcelor, CNRS, GEOSTOCK, INERIS, Groupe Lafarge, SARP Industries[23], Schlumberger, l'Institut français du pétrole, Charbonnages de France, le Club CO2 et le Réseau des technologies pétrolières et gazières (RTPG), etc. avec le soutien de l'ADEME, qui peuvent coopérer avec d'autres groupes européens (Siemens par exemple) ou extra-européens. Mais à ce jour, les prototypes les plus avancés ne peuvent traiter qu'une infime partie des émissions totales.
Dans tous les cas, à moyen ou long terme, développer l'efficience énergétique et diminuer l'appel aux énergies fossiles et donc au charbon, au profit d'énergies renouvelables, propres, sûres et décentralisées devrait être une priorité estiment la plupart des experts[24].
Aléa moral
Les efforts pour diminuer les émissions de CO2 sont affaiblis par les espoirs placés dans la séquestration géologique du dioxyde de carbone[25]. Il s'agit d'une forme de l'aléa moral qui affaiblit la volonté des individus et des gouvernements à diminuer leurs émissions puisqu'une réponse plus économique serait possible selon les partisans de cette technique mais limitée et risquée selon ses détracteurs.
Impact sanitaire
L'extraction du charbon dans les mines est un travail dangereux (espérance de vie réduite pour les mineurs[26]) surtout quand le charbon est exploité dans des galeries souterraines : coup de grisou, intoxications, silicose, effondrements. L'inhalation de poussière de charbon est l'un des facteurs de maladies articulaires[27] et de maladies respiratoires[28],[29], dont silicose[30] et de risque accru de cancer du poumon[31] et du larynx[32].
Les mineurs sont aussi exposés au radon[33],[34] (gaz radioactif qu'ils inhalent, et qui devient alors source de cancer des poumons[35],[36],[37]) et ses produits de dégradation[38] ; certains charbons contiennent des quantités significatives d'uranium qui en se dégradant libère du radon : dans la mine de charbon de Figueira (sud du Brésil), on a trouvé une radioactivité ambiante 30 fois supérieure à la moyenne des mines de charbon[39], qui pourrait expliquer une mortalité anormalement élevée chez les mineurs qui y travaillent.
En France, deux maladies professionnelles liées à l'extraction du charbon sont reconnues par la Sécurité sociale :
- broncho-pneumopathie chronique obstructive du mineur de charbon (tableau no 91 du régime général) depuis 1992 ;
- lésions chroniques du segment antérieur de l'œil provoquées par l'exposition à des particules en circulation dans les puits de mine de charbon (tableau no 93 du régime général) depuis 1995.
Références
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Voir aussi
Articles connexes
- Liste des pays par production de charbon
- Jais
- Carbone fossile
- Charbonnage
- Révolution industrielle
- Ressources et consommation énergétiques mondiales
- Lexique de l'exploitation du charbon
- Histoire de l'exploitation minière du charbon
- Charbon bitumineux
Liens externes
- (en) European Association for Coal and Lignite
- (en) Coal Online
- (en) World Coal Association
- (fr) Charbonnages de France
Bibliographie
- Jean-Marie Martin-Amouroux et François Bautin, Combustibles solides. Charbon, In: Techniques de l'ingénieur. Génie énergétique (ISSN 1762-8741)
- Jean-Marie Martin-Amouroux, Charbon, les métamorphoses d'une industrie, Éd. Technip, 2008, 420 p. (ISBN 2710809141)
- François Kalaydjian et Sylvie Cornot-Gandolphe, La nouvelle donne du charbon, Éd. Technip, 2009, 206 p. (ISBN 2710809265)
- Pierre-Noël Giraud, Albert Suissa, Jean Coiffard et Daniel Crétin, Géopolitique du charbon, Economica, 1991, 412 p. (ISBN 2717819894)
