Histoire et science : Le charbon, …ça donne des vapeurs ! (2ème partie)

in #fr3 years ago (edited)

Voici la suite, j’ai mis un peu de temps à l’écrire, vous m’en excuserez. Le charbon ça tâche, j’en avais encore plein les doigts et je ne voulais surtout pas salir mon beau clavier d’ordi.
En plus, trop de boulot, j’étais sur des charbons ardents, pas trop le temps de composer.
Alors, voici la suite ! Et bonne lecture !

Dans mon précédent article, j’ai fait le lien entre le charbon, la machine à vapeur et la Révolution Industrielle.
Mais, quelle est son origine ?


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(Pxhere, domaine public)

1/ Comment cette matière noire étrange est-elle apparue sur Terre ?

Le charbon fait partie des sources énergétiques non renouvelables fossiles comme les autres hydrocarbures : pétrole et gaz.

Pour bien comprendre, il va falloir remonter un temps que les moins de vingt ans ne peuvent pas connaître … vous connaissez tous la suite de la chanson.

Ainsi, les plus grands gisements de charbon se sont formés lors d’une période géologique appelé le carbonifère, il y a environ 300 à 350 millions d’années :


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(Source : wikimedia, source libre)

Le charbon est une roche sédimentaire d’origine organique issue d’un long processus de transformation des dépôts de végétaux anciens ayant subi les effets du temps, de la pression et de la chaleur (= contraintes thermiques et mécaniques).

Observons ce schéma pour mieux comprendre les différentes étapes :


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(Source : wikispace, auteur : Hanny Anh Pham )

A vos carnets de cuisine, voici la recette du charbon !

  • Etape 1 : Il nous faut une forêt dense ! :

Lors du carbonifère, la forêt constituées d’arbres géants et de fougères recouvrent la plus grande partie des terres émergées en région tropicale.

D’énormes quantités de végétaux morts (arbres, feuilles, fougères, …) entrent en décomposition et parfois s’accumulent en une épaisse couche : ce processus de décomposition est un phénomène naturel lent.

L’eau abondante lors de cette ère géologique entraîne la création de nombreux marécages, de lagunes privant d’oxygène les organismes décomposeurs créant ainsi les conditions favorables à la fossilisation.

Des affaissements successifs de terrain (souvent d’origine tectonique) entraînent une immersion progressive plus profonde de ces couches de végétaux.

  • Etape 2 : le recouvrement et la sédimentation

Sur la couche de biomasse, se déposent au fil du temps des dépôts d’alluvions transportés par les pluies, les courants … Ces amas forment des couches de sédiments.

Les végétaux sont intégralement recouverts par une couche qui s’épaissit au fil du temps.



Giphy

  • Etape 3 : De la chaleur et de la pression:

Pendant plusieurs millions d’années et sous l’action conjuguées d’une augmentation de la température due à l’enfouissement (cf géothermie) et de bactéries anaérobie (n’ayant pas besoin d’oxygène), les végétaux morts libèrent très lentement leurs molécules volatiles (O2, H2, …) et se transforment très lentement en roches concentrées en carbone.

Les couches de sédiments exercent une pression qui compactent ces roches riches en carbone qui deviennent après plusieurs millions d’années d’une lente évolution : les charbons (tourbe, puis lignite, houille et enfin anthracite pour les charbons les plus anciens).

Plus le charbon est ancien, plus il est riche en carbone.

Ces étapes peuvent se reproduire plusieurs fois sur le même lieu créant ainsi des couches successives et alternées de roches sédimentaires et de charbon.

Voici la version vidéo racontée par Jamy :

Ce sont principalement les régions tropicales lors du carbonifère qui ont pu réunir les conditions nécessaires à la production des gisements de charbon actuels : des régions comme l’Angleterre, le Nord de la France, la Lorraine,…

De nos jours, les plus grands gisements de charbon ont tous été découverts et exploités.

Le charbon demeure une énergie massivement utilisée à l’heure actuelle.

Mais, est-ce encore une énergie d’avenir ou son utilisation tend-elle à diminuer, à être abandonnée ?

La réponse n'est pas si simple!

2/ Qui produit du charbon dans le monde ?

La production mondiale est de 7 500 millions de tonnes.
A ce rythme d’exploitation, les réserves représentent environ 150 ans.

Les principaux pays producteurs sont des pays de grande tradition minière comme la Chine, l’Inde, la Russie, l’Australie ou les Etats-Unis.

La Chine a elle seule produit près de 46% du charbon mondial même si sa production tend à ralentir à mesure du ralentissement de la demande.


production charbon.gif
Giphy, cliquez ici pour voir l'animation


image.png
(Source : wikimedia auteur : plazak)

3/ Qui utilise encore le charbon ?

Moi qui pensais que c’était une énergie du passé old school … Les bras m’en sont tombés.

Le charbon couvre 28% des besoins mondiaux en énergie primaire derrière le pétrole (31%) et devant le gaz (22%).

Il sert principalement à la production d’électricité (40% de l’électricité mondiale) ou de chauffage.

Cette information peut nous paraître surprenante à nous français dont l’électricité est essentiellement d’origine nucléaire ou hydraulique.

Il est également utilisé dans l’industrie : production d’acier, de ciment, de coke (transformation de la houille en combustible pour l’industrie).

Evidemment, vous vous doutez bien que ce sont les pays fortement équipés en industrie lourde ou en voie de développement ayant besoin d’une énergie peu chère et abondante qui en font l’usage le plus important.

Le premier consommateur est bien sûr la Chine qui absorbe la moitié des 3300 millions de tonnes produites, suivent les Etats Unis ( 560 millions de t), l’Inde (220 millions de t.) et le Japon (110 millions de t.)


image.png
(Pixabay, auteur : Zachary Chang)

Alors, il serait facile de blâmer la Chine et de la pointer d’un doigt moralisateur comme étant le pays le plus pollueur du monde.
Ce serait oublier un peu vite que la Chine est l’usine du monde et pollue pour satisfaire les besoins de consommations des pays dits développés. Ses besoins énergétiques sont en croissance constante à mesure du développement du pays.

Il suffit d’observer l’animation qui suit pour mieux s’en rendre compte :



Giphy

Le gouvernement chinois conscient des problèmes environnementaux occasionnés et signataires de la COP déploie progressivement des énergies alternatives pour certaines non moins polluantes por certaine d’entre elles : le nucléaire, l’hydraulique et les énergies vertes (éoliens et solaire).


image.png
(Barrage des Trois Gorges, auteur : Christoph Filnkößl, wikimedia)

A l’inverse de la Chine, d’autres pays se réengagent dans le charbon tels l’Allemagne ou le Japon suite à des décisions politiques fortes liées à l’abandon du nucléaire.

Rappelez-vous l’engagement du gouvernement allemand en 2011 promettant l’abandon du nucléaire pour 2022 ou de celle du Japon suite à la catastrophe de Fukushima en 2011 également.



Giphy

L’Allemagne, optant pour une énergie plus écologique, a été contrainte d’augmenter de manière transitoire, l’usage des centrales à charbon ou au gaz le temps d’être en mesure de compenser la production nucléaire par les énergies renouvelables : éolienne, solaire en particulier.



Chalp éolien

Au Japon, la consommation de charbon sera sans doute plus durable et massive.
En effet, la population semble sceptique devant le caractère aléatoire des énergies renouvelables et apprécie peu les pollutions visuelles liées à la production éolienne.

De plus, la géographie particulière du pays et les séismes récurrents interdisent toute utilisation massive de l’hydraulique.
Comme le gaz est beaucoup plus cher que le charbon, le gouvernement, pour contenir ses coûts énergétiques, n’a pas d’autre solution que le recours massif au charbon australien.

Ainsi, pas moins de 36 nouvelles centrales au charbon sont en construction en plus des 8 construites ces 2 dernières années.

La population définitivement hostile au nucléaire accepte bon gré mal gré ce sacrifice écologique contrevenant à tous les accords sur les réductions d’émissions de CO2.

Le Japon deviendra très rapidement le 3ème consommateur de charbon derrière la Chine et l’Inde.

Pour rappel, le charbon représente plus de 45% des émission de CO2 au niveau mondial et ça c’est un vrai problème international.

Conclusion :
Le débat sur l’énergie est forcément complexe si l’on part du postulat qu’aucune énergie n’est une énergie réellement propre actuellement.

  • Le nucléaire : que faire des déchets ?

  • Les énergies carbonées : émissions de CO2, effet de serre et les conséquences qui vont avec.

  • L’éolien : Pollution sonore et visuelle, coût de production cher et fabrication de matériel polluant également.

  • Le solaire : taux d’efficacité faible, production de dispositifs polluants, traitement des déchets en fin de vie.

  • Hydraulique : modification de l’écosystème, problème de gestion de l’eau dans de nombreux pays dans le monde (cf :Turquie et le fleuve Euphrate.

« La meilleure énergie est celle que l’on ne consomme pas !» ont souvent répété divers ministres liés de près ou de loin à l’écologie.

Mais, le problème n’est pas si simple car il insinue irrémédiablement que l’énergie est mauvaise.
Ce n’est pas l’énergie en soit qui est mauvaise mais ses nuisances liées à sa production et c’est à ce problème qu’il conviendra d’apporter des réponses technologiques viables, durables et adaptées en fonction des besoins des populations.

Avez-vous un avis sur cette question difficile?

Sources :

Le charbon :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Houille
https://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon
https://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon
https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/energie-forme-charbon-6216/
https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/charbon
http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-cles-pour-comprendre/Les-sources-d-energie/Le-charbon
https://fr.wikipedia.org/wiki/K%C3%A9rog%C3%A8ne

L'avenir du charbon :
http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-grands-debats/Quel-avenir-pour-le-charbon/Le-charbon-energie-du-21e-siecle
http://sciencepost.fr/2018/05/pourquoi-le-japon-a-decide-de-se-tourner-massivement-vers-le-charbon/
https://www.lemonde.fr/les-decodeurs/article/2017/01/22/en-allemagne-le-charbon-n-a-pas-remplace-le-nucleaire_5066912_4355770.html
http://www.sciencemag.org/news/2018/05/bucking-global-trends-japan-again-embraces-coal-power

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J'aime beaucoup ta conclusion tres objective. Quelle que soit la forme d'energie, il y a toujours des plus et des contres. Il faut 'juste' etre pret a vivre avec les contre. Par contre, il faut investir plus dans les recherches, notamment en ce qui concerne par exemple la fusion nucleaire. Je suis tres oppose au charbon, personnellement.

Je suis d'accord mais le problème est qu'en générale cela va de pair avec d'autres considérations beaucoup moins nobles. Par exemple pour le cas du Thorium qui semble avoir un intérêt énorme en tant qu'énergie propre (si j'en crois ce que j'ai vu et lu) et qui pourtant pour cause de non intérêt autre (militaire dans son cas) à été relégué au placard lors de la mise en place des énergies nucléaires.

Je ne sais pas pour le cas du thorium. Il me semblait que ce type de reacteurs etait toujours en developpement. Mais c'est un peu loin de mon domaine d'expertise. Dans tous les cas, il y a toujours un argument contre n'importe quelle idee... Il faut juste etre capable de l'accepter et de vivre avec.

Il y a eu un prototype experimental dans les années 60 aux US qui à tourné 4 ans, après je ne sais pas si il y en a eu d'autre (bien qu'il me semble qu'il y ai quelque chose en Chine)

Google me retourne des trucs bien plus recents :)

Il y avait eu un reportage pas mal sur Arte Thorium, la face gâchée du nucléaire c'est comme ça que j'ai découvert le Thorium et une conférence TED (mais la retrouve plus) très intéressante aussi.

Le charbon, moi aussi. Je soulignais seulement que c'était encore quoiqu'on en pense une énergie actuelle et non du passé comme on veut bien nous le laisser penser souvent. En France, oui; ailleurs dans le monde non d'autant que bon nombre de pays n'ont pas forcément les moyens financiers et/ou technologique pour envisager d'autres solutions. Le recherche est la clé de tout... et ironie, je lisais qu'il y avait des recherches pour rendre l'utilisation du charbon plus propre. Je ne vois pas comment si ce n'est avec des puits de carbone... déplacement du problème.

Merci pour la recette du charbon, je serais où chercher pour préparer mon prochain barbecue @duke77 😜
Bien expliqué comme d’habitude, on partage tout ça bien sûr

Merci pour ton soutien @kelos. Le barbecue au charbon minéral est déconseillé, sauf si tu aimes la viande au goût de bitume.

Merci @duke77 de nous faire voir jusqu'à quel point les choix en matière d'énergie sont complexes. Le plus souvent c'est à grand coup de slogans, lors des campagne électorales , que ces décisions sont prises. On l'a vu avec Trump aux USA.

Le problème vient de la vision politique court terme. Le temps de la mutation énergétique est un temps beaucoup plus long.

Encore un bel article! J'ai bien aimé le focus sur la formation du charbon, très clair avec ces schémas animés! Et le gros plan sur le l'économie chinoise tributaire de cette forme d'énergie...

Merci floxe, le sujet est tellement large que j'ai du me restreindre pour baliser l'article et garder une cohérence globale... Je ne pouvais pas ne pas parler de l'économie chinoise, c'est sûr.
@floxe, si tu veux traduire les articles sur le charbon en allemand et les publier : pas de pb.

Super article @Duke77, tu as bien charbonné ! :) Meri pour cette mine d'information ! à bientôt

Je vois que @whentone a piqué ma "punchline" ;-)
Non, mais sérieusement, ton article est super ! Que de détails, toujours aussi plaisant à lire, les animations sont parfaites . Du grand @duke77 !
Un sujet vraiment important, car on se rend compte que sans nos excès de consommation, certains pays pollueraient vraiment moins.. comme quoi tout est lié ;-)

Merci pour le compliment.
J'ai essayé de faire le lien entre développement, histoire et pollution.
Nous sommes passés également au 19ème siècle par un stade de développement lié au charbon, on demande aux pays en voie de développement de réaliser en 20-30ans ce que nous avons du mal à construire en 1 siècle.

On a tendance à croire que ce qui se passe ailleurs ne nous concerne pas... mais tu as mis le doigt sur un problème important: la pollution produite dans d'autres pays sert à l'industrie qui cherche à combler NOS besoins de consommateurs du "jetable"...

J'aime aussi beaucoup cette devise:

« La meilleure énergie est celle que l’on ne consomme pas !»

Je vais la garder en mémoire pour nous encourager à économiser d'avantage notre énergie. Bon allez... ceci dit, c'est l'heure de la sieste! ;)

C'est l'un des effets de la mondialisation : les économies de tous les pays sont plus ou moins interconnectées: la solution doit être globale et pas individuelle.

Cet article a été nominé pour figurer dans la sélection des @francosteemvotes ! Félicitations !

Merci de m'avoir sélectionné.

J'oubliais; c'est bon le truc avec tes éoliennes; est-ce pour produire du courant "alternatif" ?

Ces éoliennes tournent en effet bizarrement. Je ne pense pas qu'elles puissent rester longtemps accrochées aux mâts avec une telle inertie.

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