Argent

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Le charbon (du proto-romain * kula- , ancien haut allemand kolo m., kol n., moyen haut allemand kol n., plus rarement kole f. "charbon, charbon de bois") est une roche sédimentaire solide noire ou noir brunâtre formé végétalebiomassecarbonisationpar la Il se compose principalement de l' élément chimique carbone et de composés carbonés complexes .

Le charbon est présent sur tous les continents. Leur période de formation géologique principale était le Carbonifère supérieur ( Pennsylvanium ) et le charbon correspondant est principalement disponible sous forme de houille . Il existe également des houilles plus jeunes, par exemple dans le Jurassique et le Crétacé de l'ouest du Canada. Par rapport à l'Europe centrale, le « Tertiaire » est aussi une importante période de formation du charbon. Cependant, ce charbon est majoritairement sous forme de lignite .

Le charbon est principalement utilisé comme source d'énergie fossile . Lorsqu'ils brûlent , de la chaleur est libérée qui peut être utilisée pour le chauffage . La combustion du charbon est l'une des technologies de production d'électricité les plus utilisées au monde . Il est également important comme matière première dans la production de coke et de graphite ainsi que dans la production d' hydrocarbures liquides et la fonte du fer . Le pouvoir calorifique d'une unité de houille sert de référence pour les autres combustibles.

La coalification et la combustion du charbon sont des éléments essentiels du cycle mondial du carbone .

La quantité de réserves mondiales de charbon fait l'objet d'une enquête en cours. Les estimations de 2004 supposent que la consommation restera la même pendant plusieurs centaines d'années jusqu'à leur épuisement ^[1] , d'autres estimations supposent que le maximum de production de charbon pourrait déjà être atteint en 2025. ^[2] Les débits des différents types de charbon se trouvent sous Charbon/Tableaux et graphiques .

émergence

La matière première du charbon est principalement d'origine végétale. La formation typique de charbon (charbon d'humus, voir les informations générales sur la classification : Types de charbon ) commence dans les vastes forêts marécageuses des basses terres . Les arbres absorbent le dioxyde de carbone de l'air par la photosynthèse et le convertissent en glucides , cellulose et autres composés organiques . Après la mort des arbres individuels, ils s'enfoncent dans le marais et sont ainsi retirés du processus de décomposition aérobie normal - la tourbe se forme en premier .

L'histoire géologique ultérieure de la région en question est décisive pour savoir si la tourbe devient du charbon. La croûte terrestre connaît généralement un affaissement tectonique dans le domaine des basses terres ( affaissement , voir aussi bassins sédimentaires ). Si cet affaissement se poursuit sur des périodes géologiques (c'est-à-dire plusieurs dizaines de millions d'années), les sédiments des marais tourbeux, souvent dans des conditions environnementales différentes (y compris une couverture marine durable), sont continuellement recouverts de sédiments et en même temps enfoncés dans le croûte supérieure plus profonde de la terre. Dans ce cas, la pression ambiante et la température ambiante augmentent avec l'augmentation de la profondeur d'enfouissement . Cela provoque la soi-disant carbonisationdes sédiments tourbeux. La pression expulse l'eau et l'augmentation de la température provoque la transformation chimique des composés organiques, au cours de laquelle se produit l'enrichissement en carbone . Dans le processus, le lignite est produit en premier . Le charbonnage s'intensifie avec l'augmentation du naufrage. Le lignite devient houille et enfin anthracite . Par conséquent, la qualité du charbon est souvent meilleure, plus il est profond dans le sol et plus il est vieux.

Les gisements de houille les plus importants d'aujourd'hui (souvent uniquement en termes d'histoire économique ) se sont formés dans le Carbonifère supérieur , il y a environ 323,2 à 298,9 millions d'années. Au début du Carbonifère supérieur, le matériau de départ le plus important pour la tourbe correspondante était constitué de 60 à 80 % de plantes lycopodes arborescentes . Leurs troncs étaient à peine faits de bois , mais avaient un périderme (écorce) très épais . Dans le Carbonifère moyen-supérieur des Appalaches , les cordaïtes fortement ligneuses dominaient . À la fin du Carbonifère supérieur d' Euramérique , les fougères arborescentes légèrement ligneuses de l'ordre des Marattiales prédominaient .^[3] Les gisements de lignite économiquement importants d'Europe centrale (Bas-Rhin, Allemagne centrale, Basse-Lusace, Egergraben) sont apparus au « Tertiaire » il y a entre 66 et 2,588 millions d'années et sont donc beaucoup plus récents.

Selon la position paléogéographique de la zone de formation, une distinction est faite entre les formations charbonnières palustriques (ou limniques) et paraliques. Palustrique/limnique désigne les formations de charbon dans les zones humides proches des eaux intérieures. Paralic signifie que le gisement de charbon remonte à des formations tourbeuses dans une plaine côtière. ^[4] Entre les veines de charbon individuelles, les sédiments marins sont interposés encore et encore , qui reviennent à de brèves phases transgressives . Si les gisements de charbon trouvent leur origine dans des espaces de formation palustrique au sein de bassins de régions montagneuses, on peut parler spécifiquement de formations charbonnières intramontagnardes.

De nouvelles recherches suggèrent un lien étroit entre la formation des gisements de charbon carbonifères extrêmement productifs et l'évolution de la pourriture blanche , des espèces fongiques capables de dégrader la lignine , un composant majeur du bois. Des analyses de relations génétiques moléculaires en conjonction avec la méthode de l' horloge moléculaire ont montré que la pourriture blanche n'est probablement apparue qu'à la fin du Carbonifère ou au début du Permien . ^[5]

extraction

Le charbon peut être extrait à la fois au-dessus du sol dans des mines à ciel ouvert et dans des mines souterraines . Environ 40 % du charbon mondial est extrait dans des mines à ciel ouvert, le reste dans des mines souterraines. ^[6]

Actions

En février 2014, les réserves de lignite en Allemagne s'élevaient à environ 76,8 milliards de tonnes, dont 40,3 milliards de tonnes pourraient être exploitées économiquement avec la technologie actuelle. Cela signifie que les réserves seraient suffisantes pour encore 220 ans avec une production constante (2013 : 183 millions de t). ^[sept]

Environ 24 milliards de tonnes des réserves allemandes de houille sont considérées comme récupérables. Sur la base du taux de production de 2004 (25,7 millions de tonnes), cela se traduirait par une autonomie théorique de plus de 900 ans. Cependant, en raison des conditions géologiques, seule une partie de ces réserves récupérables peut être exploitée de manière compétitive au niveau international selon l'état de l'art. Pour cette raison, les représentants de l' industrie charbonnière allemande ont estimé l' espérance de vie de la houille allemande à environ 400 ans, en supposant que le volume de production à cette époque était maintenu.

L' Energy Watch Group allemand , un groupe d'analystes indépendants dirigé par des scientifiques de la Fondation Ludwig Bölkow (Munich), est parvenu à une conclusion différente au printemps 2007 en ce qui concerne les réserves mondiales de charbon et en particulier la situation des réserves en Allemagne :

Au 2e trimestre 2016, le prix du marché mondial du charbon vapeur était d'environ 56 euros par tonne de TCU. ^[8ème]

débit

Selon le 67e rapport mondial sur l'énergie de BP, la Chine représentait 46,4 % de la production mondiale de charbon en 2017, soit un peu plus du double de la part de tous les pays de l' OCDE (22,6 %). Loin derrière se trouvent les États-Unis (9,9 %), l'Australie (7,9 %), l'Inde (7,8 %), l'Indonésie (7,2 %) et la Russie (5,5 %). Avec 1,0 % de la production mondiale, l'Allemagne occupait la 11e place ^[9].

Classifications et caractéristiques de qualité habituelles

Informations générales sur le classement

Le charbon ou les charbons sont classés selon différents systèmes, en fonction de l'objectif. D'un point de vue technique, deux termes en particulier doivent être soigneusement distingués : types de charbon et types de charbon .

types de charbon

Les types de charbon sont des désignations traditionnelles spécifiques au charbon pour les granulométries , qui sont séparées ( classées ) en tamisant le charbon brut non trié (charbon transporteur). Alors qu'à l'origine, chaque zone d'extraction de charbon allemande avait ses propres désignations de variétés, bien que souvent similaires, un système de variétés uniforme a été introduit en 1941. ^[11] Selon cela, tous les fragments de plus de 80 mm sont appelés charbon en morceaux . Les plus petits morceaux de charbon en morceaux (150–80 mm) sont appelés grignotines . En dessous de 80 mm, une autre distinction est faite entre

• charbon de noix
  • Écrou 1, 80-50mm
  • Écrou 2, 50-30mm
  • Ecrou 3, 30-18mm
  • Ecrou 4, 18-10mm
  • Ecrou 5, 10-6mm
• limon
  • Charbon fin I, 10-0 mm
  • Charbon fin II, 6-0 mm
• poussière de carbone, 0,5–0 mm

types de charbon

Les types de charbon se distinguent en fonction de leurs propriétés chimiques et physiques, qui sont étroitement liées à l'histoire géologique du gisement. Deux critères principaux sont utilisés pour définir le type de charbon : le type de charbon et la qualité du charbon . ^[12]

• Le type de charbon est étroitement lié à l'histoire de la sédimentation du charbon, en particulier au type d'espace de dépôt et au type de matière organique déposée. On distingue deux types de charbon de base : les charbons d' humus et les charbons de sapropel . ^{[12] [13]} Les charbons humiques sont des charbons au sens propre et les plus courants des deux principaux types de charbon. Ils ont leur origine dans des zones de dépôts terrestres humides ("marais houillers") caractérisés par une végétation dense, proviennent principalement de matières végétales ligneuses et herbacées et se développent via le stade intermédiairetourbe . Macroscopiquement , ils sont idéalement caractérisés par une structure rayée de l'ordre du centimètre. Les charbons de sapropel, quant à eux, se trouvent dans les eaux calmes et proviennent de matières non ligneuses de plantes terrestres (principalement du feuillage ), mais aussi en partie d'algues et se développent à partir d'une boue digérée (sapropel). Ils n'ont pas de structure striée et se cassent de manière conchoïdale . Ils forment souvent de petites empreintes dans les successions de charbons humifères et témoignent d'un engorgement croissant de la zone de dépôt. ^[14]
• Le rang du charbon est une expression du degré de maturité ou de l' avancement de la carbonisation . Elle est étroitement liée à l'histoire géologique ultérieure (cf. →  diagenèse ) de la matière organique qui s'est déposée ou de la tourbe ou des boues digérées, surtout avec l'ampleur de l'enfoncement dans les zones plus profondes de la croûte terrestre et l' augmentation associée de température ambiante . À mesure que le degré de maturité augmente, les différences macroscopiquement et microscopiquement détectables entre les charbons d'humus et de sapropel peuvent devenir de plus en plus floues. ^[13]

Pour une ventilation plus détaillée des types de charbon, voir ci- dessous .

composition du charbon

Exemple de formule structurale d'une section de la structure organique complexe du charbon

Images microscopiques d'une houille du Permien inférieur de Chine, sous lumière blanche réfléchie à gauche, fluorescence à droite ; les différents macéraux sont étiquetés

Le charbon est composé de carbone cristallin, de matière organique , de minéraux et d'eau. La quantité de substance minérale (inorganique) est également appelée degré de charbon . ^[12] Le terme «teneur en cendres» est également souvent utilisé ici, car la substance minérale ne contribue guère à la valeur calorifique du charbon, reste après que le charbon a été brûlé et forme la cendre . Cependant, la substance minérale du charbon imbrûlé contient également des minéraux dits volatils , qui s'échappent sous forme de gaz lors de la combustion et ne contribuent pas à la formation de cendres (par exemple, le dioxyde de carbone lié aux carbonates). Les minéraux présents dans le charbon imbrûlé ne sont donc pas nécessairement présents dans les cendres correspondantes. La substance minérale peut pénétrer dans le charbon principalement, c'est-à-dire au cours de la sédimentation (ex. minéraux argileux , particules de limon constituées de quartz ) ou secondairement lors de la diagenèse (minéraux argileux, calcite ). Le degré de teneur en charbon et en cendres a une influence significative sur la valeur et la qualité d'un charbon.

La matière organique se compose principalement de carbone, d'hydrogène, d'azote, de soufre et d'oxygène. Il forme une charpente macromoléculaire complexe dont la structure et la composition varient selon le type de charbon et l'origine du charbon. Au fur et à mesure que le degré de carbonisation augmente, le rapport carbone/hydrogène, oxygène, azote et soufre se déplace dans le sens du carbone (voir également le tableau ci-dessous), la proportion d'oxygène diminuant particulièrement fortement et la proportion d'hydrogène diminuant légèrement, tandis que la proportion de soufre et d'azote reste approximativement constante.

La substance organique est divisée en différents macéraux en fonction de ses propriétés optiques dans la section mince et polie . La proportion de ces macéraux dans un charbon de bois est basée principalement sur la plante (parties) dont il est issu à l'origine. En pétrographie du charbon, le type de charbon est déterminé sur la base du rapport de proportion, et le rang du charbon est déterminé sur la base de la réflectivité, en particulier de la proportion de vitrinite .

états de référence

Alors que la teneur en matière organique et en minéraux est pratiquement invariable dans des conditions environnementales normales, la teneur en eau peut varier considérablement, i. H Le charbon absorbe et libère de l'eau. Par conséquent, des états de référence sont définis qui en tiennent compte. Les principales différences se situent entre les États : ^[15]

• brut : dans l'état de livraison (carburant au moment du prélèvement sans perte d'eau, correspond approximativement à l'état dans lequel il est utilisé)
• à : analytiquement humide (combustible finement broyé au moment de l'analyse)
• wf : anhydre (combustible séché à 106 °C)
• waf : sans eau ni cendres (carburant séché et sans cendres)

La condition de référence waf est hypothétique, ici la proportion d'eau et de cendres a été déduite ; il sert à caractériser la substance organique. Tous les états de référence peuvent être convertis les uns dans les autres.

méthodes d'analyse

Étant donné que certaines de ses propriétés sont d'une importance considérable pour la valeur matérielle d'un charbon (tarification basée sur les données d'analyse) et doivent être déterminées au niveau national et international selon les mêmes méthodes, des normes nationales (DIN) et internationales ( ISO ) ont été élaborées pour la analyse du charbon. En Allemagne, le groupe de travail « Essais des combustibles solides » du Comité des normes minières (FABERG) du DIN en était responsable, au niveau international, le comité technique ISO/TC 27 « Combustibles minéraux solides » de l' ISO .

Détermination de la teneur en eau

En ce qui concerne la teneur en eau, une distinction est faite entre l'humidité grossière et hygroscopique. L'humidité grossière fait référence à l'eau qui adhère purement mécaniquement, l'humidité hygroscopique est l'eau retenue dans les capillaires des grains de carbone. La détermination est effectuée selon la norme DIN 51718. Pour la plupart des charbons, la détermination est effectuée en deux étapes : l'humidité brute est déterminée dans une étuve à 30 ± 2 °C, l'humidité hygroscopique à 106 ± 2 °C sous un atmosphère d'azote. Dans le cas de charbons stables à l'oxydation (anthracite), la teneur totale en eau peut également être déterminée en une étape à 106 °C dans l'air. Une autre méthode est la distillation du xylène suivie d'une détermination volumétrique de l'eau.

Détermination de la cendre

Le résidu inorganique qui reste après la combustion du charbon dans le four à 815 °C selon la norme DIN 51719 est appelé cendre. La cendre est un mélange de sels alcalins, alcalino-terreux, de fer et d'aluminium tels que les oxydes, les sulfates, les silicates et les phosphates.

Détermination de la teneur en matières volatiles

Les composants volatils ne peuvent pas être clairement définis, la détermination est une procédure conventionnelle. Ceux-ci sont déterminés selon la norme DIN 51720 : le charbon est chauffé à 900 °C pendant 7 minutes. Les composants qui s'échappent, corrigés de l'eau qui s'échappe également, sont par convention les composants volatils.

types de charbon

Informations générales sur le lotissement

Les types de charbon ne sont pas uniformément répartis au niveau international. Le tableau montre une compilation de l'Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles (BGR). ^[16] Les critères de classification essentiels sont le contenu énergétique (pouvoir calorifique), les composants volatils et la réflexion de la vitrinite.

Une classification similaire des types de charbon est basée sur la teneur en composants volatils, cette classification est courante dans l'exploitation minière de la Ruhr. Le tableau suivant ^[18] montre les types de charbon et les compositions élémentaires typiques.

^♦ En raison de la forte teneur en eau, la valeur calorifique du lignite brut n'est que d'environ 2/3 aussi élevée que celle de la houille.

Le charbon contient également de l'azote dans la plage d'environ 0,8 % à environ 2 %, du soufre dans la plage d'environ 0,2 % à environ 3 % et dans certains cas plus. Avec l'augmentation de la carbonisation, les composants volatils, la teneur en hydrogène et en oxygène diminuent, le pouvoir calorifique augmente.

charbon marron

Aujourd'hui, le lignite – broyé et séché – est utilisé presque exclusivement comme combustible pour la production d' électricité . La proportion de la production qui est pressée en briquettes a considérablement diminué. Le lignite est brunâtre à noir et a une teneur en humidité élevée allant jusqu'à 50 %. Leur teneur en carbone est de 65 à 70 % dans le charbon anhydre. La teneur en soufre peut atteindre 3 %. Il est généralement gagné dans les mines à ciel ouvert .

Il existe trois grandes zones d'extraction de lignite en Allemagne :

• la baie du Bas-Rhin ,
• la zone d'extraction de lignite d'Allemagne centrale
• le quartier lusacien

La plus grande entreprise allemande de lignite est RWE Rheinbraun AG à Cologne , leurs briquettes sont commercialisées sous le nom d'Union-Brikett .

Le lignite est né au Tertiaire . Comme pour la houille, le bois des arbres morts joue ici aussi un rôle, qui a subi le processus de carbonisation sous pression et étanchéité. Cependant, le lignite s'est formé à une ère géologique plus jeune, c'est pourquoi il diffère qualitativement de la houille, par exemple en ce qu'il a une teneur en soufre plus élevée et une matrice grossière, lâche et poreuse, dans laquelle de grosses inclusions (parfois des souches d'arbres entières) peuvent également être trouvées.

Pour le lignite, une distinction est faite entre le lignite clair, le lignite terne et le lignite tendre. Les grades à forte proportion de composants volatils peuvent être transformés en coke dans une cokerie . Selon la température du procédé, on obtient une carbonisation ou du coke vert . Le coke de lignite est principalement utilisé à grande échelle pour la filtration , remplaçant le charbon actif à base de bois couramment utilisé à l' échelle des laboratoires .

Lors de la combustion du lignite, les cendres volantes de lignite sont un sous- produit .

Selon le livre des plantes médicinales de Gerhard Madaus de 1938, le tussilage est la seule plante qui peut prospérer sur du lignite pur sans aucun problème.

charbon

Extraction de houille dans un filon en 1965

Anthracite (à gauche) et coke (à droite)

Mine de charbon en section : 1ère section ; 2. lieu d'extraction ; 3. Förderberg ; 4ème galerie ; 5. Bâtiment de la baie ; 6. Complexe administratif ; 7. entrepôt ; 8. stockage du charbon ; 9. Haldenberg.

La houille est un terme collectif pour les charbons de qualité supérieure. Il est issu de grands peuplements de forêt vierge, qui ont accumulé de grandes quantités de biomasse en train de mourir, semblable à une tourbière aujourd'hui. Ces dépôts ont été partiellement recouverts à intervalles réguliers (c'est pourquoi il y a généralement plusieurs couches de charbon dans l'extraction de houille ) par d'autres sédiments tels que des argiles et des sables/grès . En conséquence, le matériau de départ organique a été comprimé et converti en l'absence d'air et de hautes pressions et températures jusqu'à ce qu'un composite solide de carbone, eau et inclusions minérales incombustibles. La substance minérale est altérée lors de la combustion et apparaît alors sous forme de cendre. La houille se caractérise par une matrice noire et solide dans laquelle on retrouve parfois des inclusions et des empreintes de plantes préhistoriques.

Anciennes zones minières en Allemagne :

• Région de la Ruhr (–2018)
• Sarre (1429–2012)
• Bassin houiller d'Ibbenbüren (charbon anthracite, –2018)
• Arrondissement d'Aix- la-Chapelle (1113–1997)
• Province de Haute-Silésie (1750–1945)
• Bassin houiller de Zwickau (1138–1978)
• Bassin houiller de Lugau-Oelsnitz (1844–1971)
• Bassin de Döhlen (1542–1967)

Lorsque la subvention à la houille a expiré en 2018, l'extraction de houille en Allemagne a été arrêtée. Plus récemment, elle a été réalisée dans des mines d'une profondeur allant jusqu'à 1 750 mètres à l'aide d'une charrue à charbon ou d'une cisaille .

Termes divers

pas de charbon

Le charbon de brai était extrait en Bavière (Penzberg, Peißenberg, Peiting, Hausham etc.). Leur âge correspond à celui du lignite. Cependant, en raison de la pression plus élevée des montagnes, il a des propriétés comme l'anthracite. Les tunnels du département des mines du Deutsches Museum de Munich ont été construits avec du brai de charbon sur les murs.

charbon de shungite

Les roches trouvées à certains endroits en Finlande et en Russie qui contiennent jusqu'à 95 % de carbone sont appelées charbon de shungite.

charbon de sapropel

Dans divers gisements de houille, il y a une très petite quantité de charbon de sapropel, qui s'est formé à partir de boues digérées. Il est doux et facile à travailler, de sorte que z. B. les figures peuvent être sculptées.

utilisation

Charbon brûlant

Le charbon est principalement utilisé comme combustible solide pour générer de la chaleur par combustion. Selon le bilan énergétique allemand de 2019, environ 47 % des besoins en énergie primaire pour la houille ont été utilisés pour la production d'électricité. Le reste est principalement utilisé dans divers procédés industriels après conversion en coke. Il existe une forte demande de houille dans le traitement pour la réduction des minerais , principalement du minerai de fer , dans les hauts fourneaux . Le charbon est donc un élément important dans le processus de fusion du fer . ^[19]

99 % des besoins allemands en énergie primaire pour le lignite sont destinés à la production d'électricité. ^[19]

Afin de générer de l' énergie électrique dans les centrales électriques au charbon , la chaleur dégagée est utilisée pour générer de la vapeur, qui à son tour entraîne des turbines à vapeur . Afin de comparer la quantité d'énergie pouvant être générée avec quel charbon, l' unité de charbon dur est généralement utilisée .

En 2003, 24,4 % de l'énergie primaire et 40,1 % de l'énergie électrique dans le monde provenaient de l'utilisation industrielle du charbon comme combustible. La houille et le lignite sont représentés en nombre à peu près égal. Dans les centrales électriques au charbon modernes, diverses techniques sont utilisées pour réduire les polluants et augmenter l'efficacité.

En Grande-Bretagne , l'exploitation houillère s'est développée dès le début du XVIIIe siècle pour devenir une base essentielle de l' industrialisation qui en a résulté . A partir du XIXème siècle, le charbon était également utilisé pour produire du gaz de ville , qui servait à l'éclairage public , à la cuisine et au chauffage. Dans les usines à gaz , le gaz de ville était obtenu à partir du charbon par distillation sèche – le coke était un sous-produit . Au XXe siècle, le gaz de ville a été largement remplacé par le gaz naturel .

Au XVIIIe siècle, le lignite était utilisé comme pigment de couleur sous le nom d' Umber ou Cöllnische Erde .

produits du charbon

du Coca

Le coke est un résidu carboné solide qui est de préférence obtenu à partir de charbon bitumineux à faible teneur en cendres et en soufre. Dans les cokeries , les composants volatils sont éliminés en les chauffant dans un four à plus de 1000 °C en l'absence d'air, de sorte que le carbone solide et les cendres restantes fusionnent. Le gaz de cokerie et le goudron de houille sont des sous-produits . Ce procédé, appelé «cokéfaction», fait partie des procédés de raffinage du charbon . Le coke brûle avec une flamme bleue presque invisible. Il n'y a pas de suie ou de gaz de fumée visible. Le coke est utilisé comme combustible et comme agent réducteur dans la production de fer dans les hauts fourneaux. Il a une couleur gris terne et est dur et poreux.

briquettes

Une briquette de lignite

Les briquettes sont produites par pressage, principalement à partir de lignite. Les briquettes de houille (charbon d'œuf) n'ont qu'une importance mineure pour le combustible domestique en Allemagne, seules celles en anthracite sont encore vendues.

liquéfaction du charbon

La liquéfaction du charbon fait référence aux processus chimiques qui produisent des hydrocarbures liquides à partir de charbon solide. Le processus d' hydrogénation directe du charbon a été utilisé pour produire des gaz, des carburateurs et des carburants diesel. La motivation de l'utilisation à grande échelle de la liquéfaction du charbon est de remplacer le pétrole comme matière première pour les secteurs de la pétrochimie et de l'énergie. Les processus deviennent plus importants lorsque le pétrole brut n'est pas disponible en quantités suffisantes.

enjeux environnementaux et climatiques

extraction

Mine à ciel ouvert de Garzweiler , en arrière-plan des centrales électriques au lignite

De la vapeur d'eau s'échappe des tours de refroidissement de la centrale électrique au lignite Niederaussem près de Cologne avec formation de nuages

Mine de charbon à ciel ouvert El Cerrejón en Colombie

L'extraction du charbon dans les mines à ciel ouvert est associée à une immense utilisation des terres . Alors qu'en Allemagne, seul le lignite est extrait dans des mines à ciel ouvert, dans d'autres pays, par ex. Parfois, la houille est également extraite de cette manière, par exemple dans la mine El Cerrejón en Colombie, la plus grande mine de houille d'Amérique du Sud avec une superficie d'environ 690 km².

Une autre forme est le v. un. Exploitation minière à ciel ouvert pratiquée dans les Appalaches américaines , dans laquelle les sommets des collines sont d'abord dynamités et enlevés afin de pouvoir ensuite extraire la houille dans des mines à ciel ouvert. Dans les Appalaches seulement, les zones minières couvrent actuellement (2012) une superficie d'environ 5 700 kilomètres carrés, souvent dans des zones forestières d'origine. De plus, des métaux lourds tels que l'arsenic et le mercure sont libérés lors de l'exploitation minière, qui polluent l'environnement et mettent en danger la santé des riverains.Des inondations sont également fréquentes, car les cours d'eau sont souvent ensevelis par le déversement de morts-terrains dans les vallées. ^[20]

Afin de pouvoir exploiter au mieux les gisements, des villages entiers sont parfois réinstallés, ce qui peut entraîner des conflits potentiels avec la population (voir aussi liste des villages fouillés ). Dans certaines circonstances, des zones écologiquement ou culturellement particulièrement précieuses sont également détruites - des exemples en sont la Lacomaer Teichlandschaft et le village de Lakoma , qui a dû céder la place à la mine à ciel ouvert de Cottbus-Nord , ainsi que de nombreux villages de la zone de peuplement sorabe , qui ont dû céder au cours des dernières décennies ou qui, dans certains cas, le font encore aujourd'hui sont menacées (voir Mühlrose ).

De grandes quantités de poussière peuvent survenir dans les mines de lignite, semblables aux vastes champs secs de l'agriculture. Par conséquent, l'utilisation d'une technologie efficace de contrôle de la poussière est essentielle.

Un autre aspect est l'abaissement de la nappe phréatique à un niveau inférieur au niveau de production le plus profond dans les mines de lignite à ciel ouvert. Cela se fait avec des pompes submersibles dans des puits spécialement créés. Un abaissement du niveau de la nappe phréatique peut avoir des effets négatifs sur la flore , car les couches supérieures du sol peuvent s'assécher. L'affaissement provoque également l'assèchement des puits voisins, qui tirent leur eau de l' aquifère affecté .

A l'inverse, la fermeture d'une mine à ciel ouvert entraîne une montée du niveau de la nappe phréatique dès l'arrêt des pompes submersibles. Cela peut causer des dommages importants aux bâtiments construits dans la région. Un exemple bien connu en est la zone autour de la ville de Korschenbroich , dont les habitants sont aux prises avec la montée du niveau des eaux souterraines depuis la fermeture progressive de la mine à ciel ouvert de Garzweiler I.

Le méthane , un gaz à effet de serre, s'échappe également des mines de charbon. ^[21]

la combustion

Pollution de l'air par une centrale électrique au charbon aux États-Unis

Les centrales électriques au charbon sont l'une des causes de la pollution de l'air dans des villes comme Pékin. ^[22]

Lorsque le charbon est brûlé, du dioxyde de carbone , de la vapeur d'eau et d'autres gaz tels que le dioxyde de soufre sont produits, et des polluants tels que des cendres volantes , des poussières fines et des métaux lourds nocifs pour l' environnement et la santé sont également émis. Comparé à d'autres combustibles fossiles utilisés en grandes quantités, il a libéré la plus grande quantité de gaz à effet de serre dioxyde de carbone (CO ₂ ) par contenu énergétique utilisable. ^[23] En raison de leur efficacité moindre, les centrales électriques au lignite (environ 1080 grammes de CO ₂ / kWh ) sont moins favorables que les centrales électriques au charbon (environ 800 g de CO ₂/kWh). ^[24] Le dégagement de CO ₂ lors de la combustion avec de l'oxygène ne peut être réduit qu'en rendant les centrales plus efficaces et en réduisant ainsi la consommation de charbon. _{En plus du CO 2} émis directement dans les centrales électriques et les installations industrielles, d'autres CO _{2 peuvent être libérés par des} feux de charbon indésirables .

Le dioxyde de soufre , qui est principalement produit lors de la combustion du lignite , est en partie responsable des pluies acides . Dans les centrales modernes à houille et à lignite, les gaz d'échappement sont débarrassés du dioxyde de soufre dans les usines de désulfuration des gaz de combustion (voir aussi FGD gypse ), les oxydes d'azote sont éliminés par dénitration catalytique ( SCR ) ou non catalytique ( SNCR ) et la poussière est éliminée dans les séparateurs électriques. Les cendres produites lors de la combustion du charbon contiennent des concentrations accrues de métaux lourds tels que par ex. B. l'arsenic et le mercure , mais aussi les éléments radioactifsl'uranium et le thorium . ^[25] En raison de l'émission de poussière, en particulier dans les pays où la réglementation en matière de protection de l'environnement est faible, il existe une forte pollution atmosphérique nocive et le smog étroitement associé . C'est un problème majeur, en particulier en Chine, qui dépend fortement du charbon comme source d'énergie. ^[26]

Les dommages environnementaux, sanitaires et climatiques sont des effets négatifs de l'utilisation du charbon qui ne sont pas supportés par ceux qui les causent, mais par le grand public. ^[27] Sur le plan économique, on parle de coûts dits externes . Ces coûts sociaux et écologiques de la production d'énergie conventionnelle ont un impact significatif et dans certains cas dépassent même les prix des clients finaux des consommateurs d'électricité. ^[28] Par exemple, les coûts externes de la production d'électricité au charbon aux États-Unis ont été estimés entre 175 et 523 milliards de dollars américainscalculée par an, avec une valeur moyenne probable calculée prudemment de 345 milliards de dollars, soit 17,8 ct/kWh. Certains effets secondaires négatifs tels que par ex. B. Effets environnementaux dus au rejet de produits chimiques toxiques et de métaux lourds dans l'environnement, à l' eutrophisation des masses d'eau due à l'apport d'azote, aux conséquences des pluies acides et à une partie des conséquences du réchauffement climatique. ^[29]

élimination du charbon

Afin de minimiser les dommages à l'environnement, à la santé et au climat causés par la production d'énergie et de pouvoir encore atteindre l' objectif des deux degrés , il est jugé nécessaire d'éliminer progressivement la production d'électricité à base de charbon. ^[30] Si l'objectif de deux degrés doit être atteint avec une probabilité de plus de 50 %, selon les données du GIEC, un maximum compris entre 870 et 1 240 gigatonnes (milliards de tonnes) de dioxyde de carbone pourrait être libéré dans la période à partir de 2011 à 2050. Converti en réserves, cela signifie que dans le contexte mondial, environ un tiers des réserves de pétrole, la moitié des réserves de gaz naturel et plus de 80 % des réserves de charbon ne peuvent pas être brûlées. ^[31] Un élément central de la transition énergétiqueest donc une sortie du charbon.

L'augmentation de l'expansion des centrales électriques au charbon, qui était forte jusqu'à il y a quelques années, s'est récemment essoufflée ; depuis 2010, seul un tiers des centrales à charbon prévues dans le monde ont effectivement été construites. En Chine et aux États-Unis, la consommation de charbon diminue et se découple de la croissance économique. ^[32] Plusieurs gouvernements visent une réduction significative ou une élimination complète du charbon. La province canadienne de l'Ontario a été la première grande unité administrative à éliminer progressivement le charbon en 2014. ^[33] Pour réduire les émissions de CO ₂ et le smog, 12 des 34 provinces chinoises souhaitent réduire leur consommation de charbon. ^[26]

Voir également

• bulle de carbone
• Subventions préjudiciables à l'environnement

Littérature

• 2007, web.mit.edu : L'avenir du charbon. Options pour une étude interdisciplinaire mondiale sous contrainte de carbone par le Massachusetts Institute of Technology (MIT), ISBN 978-0-615-14092-6
• Janvier 2009 : Pratique des sciences – Charbon . Livret thématique, Aulis-Verlag, série Sciences pratiques – Chimie à l'école (1/58) → gvst.de
• 2 juin 2015 : Fondation Heinrich Böll en collaboration avec BUND , boell.de : Kohleatlas

liens web

Wiktionnaire : Charbon  – Explications de sens, origine des mots, synonymes, traductions

Commons : Coal  - Album avec photos, vidéos et fichiers audio

Wikiquote: Charbon  – Citations

• Charbon - Information de l' Office fédéral de l'énergie , lien d'archive récupéré le 28 mars 2022
• Energies fossiles - Informations de l' Office fédéral de l'énergie

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