charbon.

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charbon.
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PRÉSENTATION

charbon, combustible solide, noir, d'origine végétale, riche en carbone.

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FORMATION

À des époques géologiques reculées, et surtout pendant l'époque carbonifère, une grande partie du monde fut couverte d'une végétation luxuriante qui poussa dans les marais. Nombre de ces plantes étaient des sortes de fougères, certaines aussi
hautes que les arbres. Cette végétation mourut et se retrouva sous l'eau, où elle se décomposa progressivement. Lors du processus de décomposition, la matière végétale perdit des atomes d'oxygène et d'hydrogène, laissant un dépôt à forte teneur
en carbone. C'est ainsi que se formèrent des tourbières. Avec le temps, des couches de sable et de boue en suspension dans l'eau sédimentèrent sur certains des dépôts de tourbe. La pression de ces couches sous-jacentes, mais aussi les mouvements
de la croûte terrestre et parfois la chaleur des volcans agirent pour comprimer et durcir les dépôts, produisant ainsi du charbon.

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RÉPARTITION GÉOGRAPHIQUE DES GISEMENTS

Le charbon est la source d'énergie fossile la plus abondante et la mieux répartie dans le monde. Cependant, les gisements ayant actuellement une importance commerciale se trouvent exclusivement en Europe, en Asie, en Australie et en Amérique du
Nord (voir Mines, exploitation des).
La Grande-Bretagne, qui était au premier rang mondial pour la production de charbon jusqu'au XXe siècle, a des gisements dans le sud de l'Écosse, en Angleterre et au pays de Galles. En Europe occidentale, on trouve d'importants bassins houillers en
France (en Lorraine et dans le Nord), en Belgique et dans les vallées allemandes de la Sarre et de la Ruhr. Parmi les gisements d'Europe centrale citons ceux de Pologne, de République tchèque et de Hongrie. Le bassin houiller le plus étendu et le plus
riche de l'ex-Union soviétique est celui du Donbass, entre les fleuves du Dniepr et du Don ; de grands gisements sont aussi exploités depuis peu dans le Kouzbass, en Sibérie occidentale. Les bassins houillers de la Chine du Nord-Ouest, parmi les plus
grands du monde, n'ont connu qu'un faible développement jusqu'au XXe siècle.

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COMPOSITION ET TYPES DE CHARBONS

Le charbon est constitué de 78 p. 100 de carbone, 7,3 p. 100 de cendres, 6,4 p. 100 d'oxygène, 5 p. 100 d'hydrogène, 1,4 p. 100 d'azote, 1,2 p. 100 d'humidité et de 0,7 p. 100 de soufre.
On classe le charbon en différents types selon leur teneur en carbone.

4.1

Tourbe

Noirâtre et fibreuse, elle a une teneur en carbone faible par rapport aux autres types de charbon, et a un taux d'humidité important. Sa combustion dégage beaucoup de fumée et peu de chaleur. Voir Tourbe.

4.2

Lignite

Il est issu de gisements tertiaires. Même s'il est plus riche en carbone que la tourbe, il a une teneur élevée en matières volatiles ; c'est un combustible médiocre. Voir Lignite.

4.3

Houille

Ce terme général désigne différentes variétés de charbon. La houille est riche en charbon ; sa teneur en cendres et en matières volatiles dépend des gisements. Selon la teneur en matière volatile et le gonflement, on distingue notamment : les
charbons anthracites (gonflement nul ; indice de matières volatiles (IMV) < 10), les charbons à coke (gonflement < 7 ; IMV de 20 à 40 p. 100).

4.4

Graphite

Il s'agit du carbone naturel cristallisé. On le trouve sous la forme de paillettes, ou finement divisé lorsqu'il est amorphe. On peut obtenir du graphite à partir du charbon ou du coke de pétrole. On l'utilise dans la production des aciers spéciaux, des
lubrifiants, des piles. Voir Graphite.

4.5

Coke

On le prépare en calcinant la houille à plus de 1 000 °C (cokéfaction). Il ne possède pas de matière volatile, brûle sans fumée ni odeur. De pouvoir calorifique élevé, on l'emploie dans les hauts fourneaux. Voir Coke.

4.6

Anthracite

C'est une substance massive, homogène, qui a une très faible teneur en matières volatiles. C'est le charbon avec la plus haute teneur en carbone. Anthracite.

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UTILISATIONS

Toutes les classes de charbon ont de la valeur et un usage. Depuis des siècles, on alimente les feux de cheminée avec de la tourbe et plus récemment avec des briquettes de tourbe et de lignite que l'on brûle dans des fourneaux. Les centrales
électriques, ainsi que l'industrie tous secteurs confondus, sont les plus gros consommateurs de charbon. Les producteurs d'acier utilisent la houille métallurgique, ou coke, combustible obtenu par distillation en vase clos du coaltar, ou goudron de
houille, qui ne contient que très peu de matières volatiles, produit à environ 1 000 °C et est composé principalement d'hydrocarbures aromatiques, de phénols et de quelques composés à base d'azote, de soufre et d'oxygène. Le procédé de production
du coke donne nombre de sous-produits chimiques, qui sont utilisés dans la fabrication de nombreux autres produits.
Entre l'aube du XIXe siècle et la période de la Seconde Guerre mondiale, le charbon fut également utilisé dans la production de gaz combustibles, de même que des techniques de liquéfaction de la houille servaient à produire des huiles minérales. La
transformation de la houille en gaz combustibles et autres produits a diminué lorsque l'on a disposé de gaz naturel en grande quantité. Toutefois, dans les années 1980, les pays industrialisés ont éprouvé un regain d'intérêt pour la gazéification et les
nouvelles technologies de la houille propre. Les besoins de la République d'Afrique du Sud en huiles minérales sont couverts en totalité par la liquéfaction du charbon.
Certains produits issus de la combustion du charbon peuvent avoir des effets nuisibles sur l'environnement. Calciner du charbon génère, entre autres sous-produits, du gaz carbonique. D'après certains scientifiques, en raison de l'usage très répandu
du charbon et d'autres combustibles fossiles, la quantité de gaz carbonique dans l'atmosphère terrestre pourrait croître au point de provoquer des changements climatiques sur Terre ( voir Serre, effet de). Lors de la combustion, le soufre et l'azote
présents dans le charbon donnent aussi des oxydes qui peuvent contribuer à la formation de pluies acides. Les émissions d'anhydride sulfureux (SO2) provoquées par de nouvelles installations fonctionnant au charbon sont contrôlées depuis les années
1970 en application des dispositions gouvernementales mises en place par les différents pays industrialisés. Résultat : les émissions de SO2 ont baissé même si la consommation de charbon a augmenté.

5.1

Technologies de la houille propre

Il s'agit d'une nouvelle génération de procédés d'avant-garde d'utilisation de la houille, dont certains pourraient être commercialement viables à l'aube du XXIe siècle. Ces technologies sont moins polluantes, plus efficaces et moins coûteuses que les
procédés conventionnels d'utilisation de la houille. Il en existe une grande variété, mais toutes modifient la structure de base de la houille avant, pendant ou après la combustion. C'est de cette façon qu'elles réduisent les émissions d'impuretés
comme les oxydes de soufre et d'azote et qu'elles accroissent le rendement en termes de production d'énergie.

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RÉSERVES ET PRODUCTION

Les estimations des réserves mondiales de charbon sont très variables. D'après la Conférence mondiale de l'énergie, les réserves mondiales exploitables de houille et de lignite atteignent respectivement 519,7 et 524,1 milliards de t ; la production
mondiale de houille s'élevait, en 1994, à 3 181,2 millions de t ; celle de lignite atteignait 1 270,2 millions de t. Cette même année, la France a produit près de 7,5 millions de t de houille et 1,5 million de t de lignite, contre respectivement 653,4 et
698 millions de t produits par l'Europe, qui est le premier continent producteur de houille et de lignite. Les réserves de charbon représentent près de 80 p. 100 des ressources fossiles exploitables, soit sept fois plus que le pétrole et le gaz.
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