Charbon
Le charbon est une roche dure qui peut être brûlée comme un combustible fossile solide. Il s'agit principalement de carbone, mais il contient également de l'hydrogène, du soufre, de l'oxygène et de l'azote. C'est une roche sédimentaire formée à partir de la tourbe, par la pression des roches déposées ultérieurement sur le dessus.
La tourbe, et donc le charbon, se forme à partir des restes de plantes qui vivaient il y a des millions d'années dans les zones humides tropicales, comme celles de la fin du Carbonifère (la Pennsylvanie). Le bois chauffé dans un espace sans air peut également produire du charbon de bois, qui est comme le charbon.
Le charbon peut être brûlé pour produire de l'énergie ou de la chaleur. Environ deux tiers du charbon extrait aujourd'hui est brûlé dans des centrales électriques pour produire de l'électricité. Comme le pétrole, lorsque le charbon est brûlé, son carbone se lie à l'oxygène de l'air et produit beaucoup de dioxyde de carbone, ce qui provoque le changement climatique. Pour cette raison, et à cause d'autres pollutions atmosphériques dues au charbon, la plupart des pays se tournent vers de nouvelles sources d'énergie, comme l'énergie solaire. Mais de nouvelles centrales au charbon sont encore en construction dans certaines régions du monde, comme en Chine.
Le charbon peut être grillé (chauffé à très haute température dans un endroit où il n'y a pas d'oxygène) pour produire du coke. Le coke peut être utilisé dans la fusion pour réduire les métaux de leurs minerais.
Un morceau de charbon bitumineux
Un morceau de charbon anthracite de haute qualité
Histoire
Le charbon était le combustible le plus important de la révolution industrielle. Au XXe siècle, le charbon a constitué une part importante du fret ferroviaire au Royaume-Uni, constituant la majeure partie du volume de fret de plusieurs compagnies. Au début du 21e siècle, la plupart des centrales électriques au charbon du Royaume-Uni et de plusieurs autres pays ont été fermées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Les gisements de charbon britanniques au XIXe siècle.
Les différentes sortes de charbon et leur formation
Dans des conditions appropriées, le matériel végétal est transformé étape par étape en
- La tourbe n'est pas encore le charbon.
- Le lignite (charbon brun) est le charbon le plus sale, contient environ 60 à 70 % de carbone et est utilisé comme combustible pour la production d'électricité. Le jais est une forme compacte de lignite qui est parfois polie et qui a longtemps été utilisée comme pierre ornementale.
- Le charbon subbitumineux est utilisé comme combustible pour la production d'énergie électrique à partir de vapeur. Il est également une source d'hydrocarbures aromatiques légers pour l'industrie de la synthèse chimique.
- Le charbon bitumineux est une roche dense, noire mais parfois brun foncé. C'est un charbon relativement tendre qui se brise et brûle facilement et rapidement. Il est utilisé comme combustible dans les centrales électriques, pour la production de chaleur et d'électricité dans l'industrie, pour la forge et pour la fabrication de coke.
- Le charbon vapeur était autrefois largement utilisé comme combustible pour les locomotives à vapeur. Dans cet usage spécialisé, il est parfois appelé "sea-coal" aux États-Unis. Le petit charbon vapeur (petites noix de vapeur sèches ou DSSN) était utilisé comme combustible pour le chauffage de l'eau domestique.
- L'anthracite est un charbon noir plus dur et plus brillant. Sa combustion est plus longue et il est utilisé principalement pour le chauffage des locaux résidentiels et commerciaux.
- Le graphite est difficile à brûler et n'est pas aussi couramment utilisé comme combustible. Il est toujours utilisé dans les crayons, mélangé à l'argile. Lorsqu'il est pulvérisé, il peut être utilisé comme lubrifiant.
On pense généralement que le diamant est le résultat final de ce processus, mais ce n'est pas vrai. Le diamant est du carbone, mais il n'est pas formé à partir du charbon.
Le charbon contient des impuretés. Ces impuretés particulières déterminent l'utilisation. Le charbon à coke contient peu de cendres, de soufre ou de phosphore. Celles-ci gâcheraient le fer produit par le haut fourneau.
Couche de charbon bitumineux au bord de la mer en Nouvelle-Écosse
Problèmes environnementaux
Le charbon, lorsqu'il est brûlé, dégage près d'un tiers de dioxyde de carbone de plus par unité d'énergie que le pétrole, et 80% de plus que le gaz naturel. Près de la moitié du dioxyde de carbone émis par l'homme est due à la combustion du charbon, ce qui en fait la principale cause du réchauffement climatique. Le charbon contribue aux pluies acides et au smog, surtout lorsqu'il est brûlé sans épurateur. La combustion du charbon libère des produits chimiques toxiques, notamment de la suie, du mercure et du monoxyde de carbone, qui contribuent à des maladies telles que le cancer et l'asthme chez l'homme et les animaux sauvages. L'extraction du charbon, en particulier l'extraction au sommet des montagnes, peut endommager de grandes surfaces de terre et détruire les habitats naturels. Le charbon de qualité supérieure brûle plus proprement que le charbon de qualité inférieure, bien qu'il soit plus polluant que les autres combustibles. En plus de la pollution de l'air, la combustion du charbon produit des cendres de charbon toxiques, qui peuvent polluer l'eau si elles sont accidentellement rejetées dans l'environnement. Il y a plusieurs feux de mines souterraines qui brûlent dans le monde entier. Ces feux souterrains dégagent des fumées toxiques dans l'air et peuvent également provoquer l'effondrement du sol au-dessus. La ville de Centralia, en Pennsylvanie, a été évacuée et est maintenant abandonnée à cause d'un incendie de mine de charbon souterraine.
Décès et maladies dus à la pollution
Il est difficile de donner des chiffres précis sur les effets du charbon sur la santé. On affirme que, chaque année, plus de 800 000 personnes meurent prématurément à cause du charbon et que des millions de personnes tombent malades. Les mineurs de charbon contractent souvent une pneumoconiose (maladie pulmonaire noire) en raison de l'exposition à la poussière de charbon.
La combustion du charbon produit de grandes quantités de pollution atmosphérique
Protestations contre le charbon
L'opposition à la pollution par le charbon est l'une des principales raisons pour lesquelles le mouvement environnemental moderne a débuté au XIXe siècle.
Protestation des dommages causés à la Grande Barrière de Corail par le changement climatique en Australie
Cabanes dans les arbres pour protester contre l'abattage d'une partie de la forêt de Hambach pour la mine de surface de Hambach en Allemagne : après quoi l'abattage a été suspendu en 2018
Le charbon de pointe
Le pic de charbon signifie l'année au cours de laquelle la majeure partie du charbon est extraite ou brûlée. De nombreux pays ont déjà dépassé leur pic de charbon, par exemple l'Allemagne en 1985 et les États-Unis en 2008. Aujourd'hui, ces pays extraient et brûlent moins de charbon. Mais la Chine continue d'extraire beaucoup de charbon et aide quelques pays, comme le Pakistan, à extraire plus de charbon et à construire plus de centrales électriques au charbon. Ainsi, le pic de l'année charbonnière pour le monde est peut-être passé.
Consommation mondiale de charbon
Énergie
Comparé à d'autres sources d'énergie non renouvelables, le charbon est inefficace et produit de grandes quantités de gaz à effet de serre. Le charbon est communément trouvé et bon marché.
- Le charbon fournit environ un quart des besoins mondiaux en chauffage.
Électricité
- Les centrales électriques au charbon produisent 37 % de l'électricité mondiale.
Industrie
- Près de 70 % de la production mondiale d'acier dépend de la combustion du charbon.
Pays
Le premier producteur mondial de charbon est la Chine, qui en produit environ 4 milliards de tonnes chaque année, suivie dans l'ordre par l'Inde, les États-Unis, l'Australie, l'Indonésie et la Russie avec moins d'un milliard de tonnes chacun. Le premier exportateur est de loin l'Australie et les plus gros importateurs sont la Chine, l'Inde et le Japon.
Folklore
Dans certaines cultures, le Père Noël apporte du charbon aux enfants mal élevés pour Noël. Cette légende vient de l'époque victorienne, où il était courant de brûler du charbon dans la cheminée, plutôt que du bois. Les enfants qui ne recevaient pas de jouets recevaient au moins du charbon pour rester au chaud.
Pages connexes
- L'exploitation du charbon
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que le charbon ?
R : Le charbon est une roche dure qui peut être brûlée comme combustible fossile. Il contient principalement du carbone mais aussi de l'hydrogène, du soufre, de l'oxygène et de l'azote.
Q : Comment le charbon est-il formé ?
R : Le charbon est formé à partir des restes de plantes qui vivaient il y a des millions d'années dans des zones humides tropicales (marais houillers), telles que celles de la fin de la période carbonifère (le Pennsylvanien). Il s'agit d'une roche sédimentaire formée à partir de la tourbe, par la pression des roches déposées ultérieurement par-dessus. Le charbon de bois est fabriqué par du bois chauffé dans un espace sans air.
Q : Quelles sont les utilisations du charbon ?
R : Le charbon peut être brûlé pour obtenir de l'énergie ou de la chaleur et environ deux tiers du charbon extrait aujourd'hui est brûlé dans des centrales électriques pour produire de l'électricité. Il peut également être grillé (chauffé à très haute température dans un endroit où il n'y a pas d'oxygène) pour produire du coke qui peut être utilisé en fonderie pour réduire les métaux à partir de leurs minerais.
Q : Quels sont les effets négatifs associés à la combustion du charbon ?
R : Lorsque le charbon est brûlé, son carbone se joint à l'oxygène de l'air et produit beaucoup de dioxyde de carbone, ce qui entraîne un changement climatique. De nombreuses personnes meurent prématurément à cause de maladies dues à la pollution atmosphérique due à la combustion du charbon.
Q : Les pays se détournent-ils de l'utilisation du charbon comme source d'énergie ?
R : Oui, de nombreux pays se tournent vers d'autres sources d'énergie telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne au lieu de compter sur le charbon pour la production d'énergie. Cependant, de nouvelles centrales au charbon sont encore construites dans certaines parties du monde, comme la Chine.
