Houille 78221 31561390 2008-07-14T08:10:09Z Neonergie 347229 /* Gazéification et liquéfaction du charbon */ {{voir homonyme|Houille (rivière)}} {{Wiktionnaire}} [[Image:Coal anthracite.jpg|250px|right]] La '''houille''' (mot [[wallon]] francisé), est une [[roche carbonée]]. C'est également une [[roche]] [[combustible]] [[fossile]] solide provenant de la décomposition d'organismes du [[carbonifère]]. Utilisé depuis le {{XIe siècle}}, l'extraction de ce combustible dans les [[Mine (gisement)|mine]]s a rendu possible la [[révolution industrielle]] au {{XIXe siècle}}. Depuis, la houille constitue une des principales sources d'énergie des pays industrialisés. == Caractérisation de la houille == [[Image:Steinkohle aus dem Bergbau.jpg|thumb|right|200px|Charbon fraîchement extrait de la mine]]La houille est une qualité spécifique de '''charbon''', terme générique qui recouvre trois catégories de combustibles solides de même origine ([[kérogène]]), mais dont les gisements sont à différents stades de transformation&nbsp;: la [[tourbe]], le [[lignite]] et enfin la '''houille''', dont l'anthracite est une variété de qualité supérieure. Pour les besoins industriels et domestiques, un charbon se caractérise par&nbsp;: * sa teneur en matières volatiles (MV) exprimée en pourcentage par rapport à la masse totale. Celles-ci sont constituées principalement de [[méthane]] et d'[[hydrogène]]&nbsp;; sous l'effet d'une élévation de température, les matières volatiles se dégagent du combustible, s'enflamment facilement, et accélèrent la [[combustion]]. * son pouvoir calorifique (exprimé en kJ/kg), quantité de chaleur fournie par la combustion d'un kg de charbon. * sa teneur en eau exprimée en pourcentage. * sa teneur en [[cendre]]s exprimée en pourcentage. Les cendres sont les résidus solides de la combustion du charbon, et peuvent contenir des polluants, métalliques notamment, voire un peu de métaux radioactifs. * sa teneur en [[soufre]] exprimée en pourcentage&nbsp;; la présence de [[dioxyde de soufre]] dans les fumées de combustion contribue à la [[pollution]] de l'environnement. {|border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="background:#aababa" |-align="center" bgcolor="#c8c8c8" !Produits !Teneur en carbone<br />(en %) !Pouvoir calorifique<br />(en kJ/kg) |- |[[Anthracite]] |align="center"|93 - 97 |align="center"|33 500 - 34 900 |- |Charbon maigre et houille anthraciteuse |align="center"|90 - 93 |align="center"|34 900 - 36 000 |- |Charbon demi-gras ou semi-bitumineux |align="center"|80 - 90 |align="center"|35 000 - 37 000 |- |Charbon gras ou bitumineux à [[Coke (charbon)|coke]] |align="center"|75 - 90 |align="center"|32 000 - 37 000 |- |Flambant |align="center"|70 - 80 |align="center"|32 700 - 34 000 |-bgcolor="#d0c0b8" |[[Lignite]] |align="center"|50 - 60 |align="center"|< 25 110 |-bgcolor="#b0d8b0" |[[Tourbe]] |align="center"|< 50 |align="center"|12 555 |+ Comparaison de 5 types de houille avec le lignite, et la tourbe |} == Utilisations de la houille == [[Image:KWK Bielszowice.jpg|thumb|right|300px|L'exploitation souterraine ou à ciel ouvert du charbon (ici à Bielszowice, en Pologne) a toujours des impacts sur le paysage, l'environnement et la santé. Le charbon est aussi une source de CO<sub>2</sub>, gaz à effet de serre, de même que le méthane qui dégaze des veines à l'air libre sous forme de grisou ou de gaz très dilué]] La houille est surtout utilisée actuellement&nbsp;: * dans les [[centrale thermique|centrales thermiques]] utilisées pour la production d'électricité ou le chauffage urbain&nbsp;; * dans la [[sidérurgie]], essentiellement pour la fabrication du [[Coke (charbon)|coke]] utilisé dans les [[haut-fourneau|hauts-fourneaux]]&nbsp;; entre 600 et 700&nbsp;kg de charbon sont nécessaires pour produire une tonne d'[[acier]]. * il est à noter que le [[chauffage]] individuel au charbon est en recul par rapport à d'autres sources d'énergie. === Production d'électricité === L'utilisation du charbon dans les centrales thermiques est très importante&nbsp;; ces centrales fournissent 40&nbsp;% de la production mondiale d'électricité, la moitié aux [[États-Unis]] et en [[Allemagne]]. Longtemps considéré comme dépassé, l'intérêt du charbon revient quand les besoins énergétiques atteignent les capacités maximales de production de [[pétrole]] ou de [[gaz naturel]], renchérissant leur coût. L'utilisation du charbon, notamment dans les centrales électriques, a fait et continue à faire des progrès énormes en matière de réduction des émissions de polluants tels que le [[soufre]], les oxydes d'azote et les particules fines. Par contre rien ou presque n'a changé en matière d'émission de [[gaz à effet de serre]]. Une centrale au charbon actuelle émet sensiblement moins de CO{{ind|2}} par kilowatt-heure produit qu'une ancienne (du fait du meilleur rendement) mais deux fois plus qu'une centrale au gaz. Le retour du charbon sera donc (et est déjà) un désastre en matière de réchauffement climatique. [[Stockage géologique du dioxyde de carbone|La séquestration du CO{{ind|2}}]] apparaît comme une solution intéressante, mais elle ne sera pas disponible à grande échelle avant de nombreuses années. ;États-Unis Ainsi, les États-Unis n'avaient construit qu'une poignée de nouvelles centrales électriques au charbon au cours des années 1990, les compagnies électriques préférant construire des centrales à gaz. Maintenant que le prix du gaz augmente et devient extrêmement instable, du fait du déclin de la production américaine, une centaine de nouvelles centrales à charbon sont en projet, pour un total de quelques 60 gigawatts, sur la période 2005-2013.Mais ils se heurtent le plus souvent aux refus des populations proches et des autorités locales. C'est toutefois peu en comparaison avec la Chine. La recherche s'oriente vers une utilisation plus écologique du charbon et vers le production de carburants de synthèse fabriqués à partir du charbon. En 2003, le Département américain de l'énergie a en outre lancé le programme de recherche FutureGen, afin de répondre aux exigences environnementales<ref>Jean-Michel Bezat, « Le charbon chinois, menace écologique majeure » dans ''[[Le Monde]]'' du 08/04/2007, {{Lire en ligne|lien=http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3238,36-893178@51-890544,0.html}}</ref>. ;Chine En [[2003]], la [[République populaire de Chine]] produit 79% de son électricité à partir du charbon<ref>Denis Delbecq, «&nbsp;Le réchauffement climatique a de beaux jours devant lui&nbsp;», d'après [http://www.liberation.fr/page.php?Article=380955 ''Libération'' web] du 10/05/2006</ref>. Pékin prévoit d'ajouter environ 70 nouvelles centrales à charbon par an ; en 2006, cinq centrales à charbon étaient construites par semaine<ref>« La Chine en passe de devenir le premier émetteur de gaz à effet de serre », dans ''[[Le Monde]]'' du 25/04/2007, {{Lire en ligne|lien=http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3244,36-901453@51-864064,0.html}}</ref>. Ce pays devrait devenir le plus gros émetteur de dioxyde de carbone d'ici à 2009<ref>Selon l'[[Agence internationale de l'énergie]] (AIE), voire 2007 selon des scientifiques américains : Jean-Michel Bezat, « Le charbon chinois, menace écologique majeure » dans ''[[Le Monde]]'' du 08/04/2007, {{Lire en ligne|lien=http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3238,36-893178@51-890544,0.html}}</ref>. En effet, la plupart des centrales électriques thermiques sont vétustes et très polluantes, car elles fonctionnent grâce à la technique de pulvérisation du charbon. En 2007, la Chine possède 13 % des réserves mondiales de charbon soit 118 milliards de tonnes<ref>Jean-Michel Bezat, « Le charbon chinois, menace écologique majeure » dans ''[[Le Monde]]'' du 08/04/2007, {{Lire en ligne|lien=http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3238,36-893178@51-890544,0.html}}</ref>. Les plus importantes entreprises charbonnières sont Shenhua Group et Yankuang. ===Production de gaz par récupération du grisou === Dans quelques cas, on récupère le [[gaz naturel]] minier (dit « ''[[grisou]]'' ») dégazant naturellement des veines d'exploitations souterraines abandonnées. Ce gaz est naturellement poussé vers le haut par les remontées de [[Nappe phréatique|nappe]], suite à l'arrêt des pompages. Dans le nord de la France les installations de [[Méthamine]] et ''Gazonor'' récupèrent ce grisou (sauf dans les extrémités est et ouest du bassin minier) et le réinjectent dans le réseau de [[Gaz de France]]. C'est aussi un moyen de faire en sorte que des quantités importantes de [[méthane]] (gaz à [[effet de serre]] important) ne rejoignent l'atmosphère sans être brûlées et transformées en [[Dioxyde de carbone|CO{{ind|2}}]]. === Gazéification et liquéfaction du charbon === [[Image:ElewatorWeglowyPolice.jpg|thumb|170px|left|Vieux synthétique [[Essence (hydrocarbure)|essence]]-[[usine]] (Hydrierwerke Pölitz – Aktiengesellschaft) - ruine à [[Police (Pologne)]]]] Des procédés permettent de convertir le charbon en gaz ou en hydrocarbures liquides. La [[gazéification]] du charbon consiste, avec un apport d’[[oxygène]], à transformer le charbon en gaz composé de monoxyde de carbone et d’[[hydrogène]], appelé gaz de synthèse ou « syngas ». Ce mélange est en général brûlé pour produire de l’électricité comme dans les centrales de type IGCC. Il peut également être converti en hydrocarbures liquides comme indiqué dans la suite. 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 comme les carburants ou des produits de la pétrochimie. Deux familles de procédés existent : * La voie directe consiste en la dissolution de charbon pulvérisé dans le fluide qui tourne en boucle en présence d’[[hydrogène]]. Le produit est alors traité et purifié pour l’obtention de naphta et de diesel. * La voie indirecte consiste, dans un premier temps, à gazéifier le charbon. Le gaz obtenu est un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Deux techniques permettent de le convertir en hydrocarbures liquides : le [[procédé Fischer-Tropsch]], polymérisation en présence de catalyseurs, et la conversion en méthanol, intermédiaire classique du raffinage et de la pétrochimie. Les deux voies ont été inventées en Allemagne. La voie directe par Friedrich Bergius en 1913, la voie indirecte par Franz Fischer and Hans Tropsch en 1923. Ces deux procédés ont été appliqués industriellement en Allemagne, notamment pendant la seconde guerre mondiale. Le pétrole bon marché a ensuite remplacé le charbon comme matière première. Après les chocs pétroliers des années 70, le CTL a connu un regain d’intérêt, qui a conduit à la création d'unités pilotes notamment aux États-Unis et au Japon. Le niveau du prix du pétrole dans les années 90 a provoqué un ralentissement de ces efforts. L’Afrique du Sud cependant a développé plusieurs unités. Sasol produit aujourd'hui à partir du charbon environ 30% de la consommation en hydrocarbures liquides du pays, par la voie indirecte et la synthèse Fischer-Tropsch. En 2008, le chinois Shenhua démarrera sa première unité de liquéfaction du charbon, celle-ci avec un procédé direct. Le CTL est fortement producteur de [[gaz carbonique]]. D’important travaux portent sur la réduction de cette production et la [[séquestration du CO2]]. Les enjeux économiques du CTL sont considérables. Le coût d’une unité industrielle est de plusieurs milliards d’euros. L’indicateur économique du coût de revient d'une unité est le « prix équivalent de pétrole brut », dont les valeurs disponibles dans la littérature sont extrêmement variables. L’enjeu essentiel du CTL est géostratégique. Nombreux en effet sont les pays riches en charbon et relativement pauvres en pétrole, comme les trois géants que sont les États-Unis, la Chine et l’Inde. C’est dans ces pays que l’on trouve l’essentiel de la trentaine de projets à l’étude en 2008. Le prix international de la Liquéfaction du charbon ([http://www.world-ctl2008.com/award.html World CTL Award]) a été remis, pour l’année 2008, au Dr Sadao Wasaka, du NEDO (Japon), en conclusion de la conférence [http://www.world-ctl2008.com/ World CTL 2008]. Le prix 2009 sera remis à Washington DC (USA) lors de la conférence [http://www.world-ctl2009.com/ World CTL 2009]. == Exploitation de la houille == [[Image:2005coal.png|thumb|right|300px|Sites producteurs de houille (2005)]]Jusque vers l'an 2000, la production mondiale de houille était globalement relativement stable, en augmentation dans les pays en développement, mais en diminution dans les pays occidentaux riches en raison de son caractère polluant et moins pratique que les carburants gazeux ou liquides, ou en raison de l'épuisement des ressources. Le bassin minier du [[Nord-Pas-de-Calais]] a exploité, de 1850 à 1990, la partie occidentale d'un filon charbonnier s'étirant de la [[France]] à la [[Belgique]] et à l'[[Allemagne]]. Néanmoins, ces dernières années, la production a fortement augmenté, principalement sous l'impulsion de la [[République populaire de Chine|Chine]], qui représentait 45% de la production en 2005, contre 19% en 1990. <br> Production : * 3564 millions de tonnes en 1990 (houille seulement) ; * 3650 millions de tonnes en 2000 ; * 4973 millions de tonnes en 2005, plus 900 Mt de lignite. Voici les huit premiers pays producteurs de charbon en 2005, selon l'Agence Internationale de l'Energie, la production incluant charbon "noir" et lignite : {| class=wikitable ! Pays ! Production Mt ! Notes |----- | Chine | 2226 | |----- | Etats-Unis | 1028 | Plus grand producteur jusqu'en 1990 |----- | Inde | 430 | Charbons de basse qualité ([[Arsenic]], [[Soufre]]) |----- | Australie (Queensland) | 372 | Premier exportateur |----- | Afrique du Sud | 315 | |----- | Russie | 220 | |----- | Indonésie | 318 | Majorité de lignite |----- | Pologne | 160 | |} Contrairement au pétrole, le charbon est majoritairement consommé dans le pays qui le produisent, quelques 15% de la production mondiale, seulement, sont exportés. Les premiers sont l'Australie (231 Mt), l'Indonésie, la Russie et l'Afrique du Sud. Les exportations chinoises ont diminué ces dernières années, la production, malgré une hausse de 50% en trois ans, ne parvenant pas à maintenir le rythme de la gigantesque demande des centrales électriques chinoises. ===Santé=== Outre que les risques d'accidents (effondrements et coups de [[grisou]]) restent important dans les mines de charbon, l''''exposition chronique à poussière de houille''' et au [[radon]] dans les mines ou à leurs abords est un facteur de [[silicose]] et de risque de [[cancer du poumon]], retenu par les tableaux de maladies professionnelles. Les mineurs utilisaient autrefois un [[canari]] en cage, qui quand il mourait donnait le signal d'une remontée urgente en raison du manque d'oxygène ou d'une surabondance de CO{{ind|2}} et/ou [[Monoxyde de carbone|CO]]. En aval, les fumées issues de la combustion de la houille sont également acides et polluantes, contenant notamment des traces de vapeur de [[Mercure (chimie)|mercure]] et de quelque métaux lourds et/ou radioactifs dans certains charbons. Les cendres de centrales thermiques au charbon sont également parfois chargées en [[métaux lourds]], avec des traces, parfois significatives de [[radioactivité]], de [[Hydrocarbure aromatique polycyclique|HAP]] ou d'autres [[polluant]]s. Ces cendres souvent accumulées sur plusieurs mètres de hauteur sur des crassiers sont pour partie emportées par le vent ou la pluie. on les utilise parfois comme fond de couche routière, matériaux de remblai ou de construction au risque de polluer la nappe. Le radon peut continuer à dégazer dans les mines ou le sol fracturé par des [[affaissements miniers]], longtemps après la fin de l'exploitation. Le charbon a, dès le {{XIXe siècle}} été associé à des activités industrielles lourdes et très polluantes, dont la [[carbochimie]] et la [[métallurgie]], souvent en bordure de fleuve, canal ou sur le littoral pour des raisons de transport. Des séquelles environnementales persistent longtemps après l'arrêt de ces activités, avec des impacts graves sur la santé. Par exemple dans le bassin minier du nord de la France, la durée moyenne de vie était de dix ans inférieure à la moyenne nationale, et elle restait de cinq ans inférieure dans les années 1980-1990. == Voir aussi == ===Notes=== {{références}} ===Bibliographie === * "''Charbon propre : mythe ou réalité ?.-'' par la Délégation interministérielle au développement durable. Paris, 2006 : ministère de l'écologie et du développement durable, 2006. - 119p. N° 11464. ===Liens internes=== * [[Affaissement minier]]&nbsp;; * [[Carbone fossile]]&nbsp;; * [[Catastrophe minière]]&nbsp;& industrielles * [[Code minier]]&nbsp;; * [[Mine (gisement)]] et [[mines en France]]&nbsp;; * [[Pétrole]]&nbsp;; * [[Contenu CO2]]&nbsp;; ===Liens externes=== * [http://www.euracoal.org European Association for Coal and Lignite] * [http://futura24.site.voila.fr/charbon/charbon_fin.htm Une brusque fin du charbon vers 2050 ? ] * [http://www.geopolis-fr.com/art6.html Les derniers mineurs de charbon en France]&nbsp;; * [http://bioventure.ouvaton.org/CHARBON.htm Usage médical du charbon]. * [http://oleocene.org/wiki/index.php?title=Charbon_liqu%C3%A9fi%C3%A9 Le charbon liquéfié]. {{Portail|énergie|Sciences de la Terre et de l'Univers|Minéraux et roches}} [[Catégorie:roche sédimentaire]] [[Catégorie:Carbone]] [[Catégorie:énergie fossile]] [[af:Steenkool]] [[ar:فحم حجري]] [[ay:K'illima]] [[be:Вугаль]] [[be-x-old:Вугаль]] [[bg:Каменни въглища]] [[bs:Ugalj]] [[ca:Carbó]] [[cs:Uhlí]] [[cy:Glo]] [[da:Kul (bjergart)]] [[de:Kohle]] [[el:Γαιάνθρακας (καύσιμο)]] [[en:Coal]] [[eo:Terkarbo]] [[es:Carbón]] [[et:Kivisüsi]] [[eu:Ikatz]] [[fi:Kivihiili]] [[gl:Carbón]] [[he:פחם]] [[hr:Ugljen]] [[hy:Ածուխ]] [[io:Karbono]] [[is:Kol]] [[it:Carbone (minerale)]] [[ja:石炭]] [[lt:Akmens anglis]] [[lv:Akmeņogles]] [[mk:Јаглен]] [[mn:Нүүрс]] [[nl:Steenkool]] [[nn:Kol]] [[no:Kull]] [[pdc:Kohl]] [[pl:Węgle kopalne]] [[pt:Carvão mineral]] [[qu:K'illimsa]] [[ro:Cărbune]] [[ru:Уголь]] [[sk:Uhlie]] [[sl:Premog]] [[sq:Qymyri]] [[sv:Kol (bränsle)]] [[ta:நிலக்கரி]] [[th:ถ่านหิน]] [[tr:Kömür]] [[uk:Кам'яне вугілля]] [[vi:Than đá]] [[wa:Hoye]] [[zh:煤炭]] [[zh-min-nan:Thô͘-thoàⁿ]] [[zh-yue:煤]]