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LES CHARBONS

« Le charbon est un combustible fossile connu et utilisé depuis la haute antiquité. »

Anthracite.

Anthracite

Le terme générique « charbon » désigne un ensemble de roches sédimentaires combustibles fossiles dont la maturité et le pouvoir calorifique varient fortement. Il n’existe donc pas un mais des charbons que l’on catégorise principalement en fonction de leur taux de carbone.

 

Les gisements les plus importants de cette roche sédimentaire débutèrent au Carbonifère, il y a 358 millions d'années.

 

Le charbon est le résultat de la transformation de matières organiques végétales. Il est donc composé d'hydrogène, de soufre, d'oxygène et surtout de carbone.
Durant des dizaines de millions d'années, l'accumulation et la sédimentation de débris végétaux dans un environnement anaérobique (absence d’oxygène), de type tourbière ou la biomasse est noyée dans les vases ou le sable, elle s’enfonce ce qui entraine une modification progressive des conditions de température, de pression et d'oxydo-réduction dans la tourbe qui entraine, par carbonisation, la formation de composés de plus en plus riches en carbone.

La formation du charbon, schéma simplifié.

Pour les besoins industriels et domestiques, un charbon se caractérise par :

  • sa teneur en matières volatiles (MV) exprimée en pourcentage par rapport à la masse totale. Celles-ci sont constituées sensiblement de méthane et d'hydrogène ; 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 cendres exprimée en pourcentage. Les cendres sont les résidus solides de la combustion du charbon, et peuvent contenir des polluants, métalliques notamment, de 20 à 120 ppm de métaux radioactifs (uranium, thorium, radium…), qui se concentrent dans les tas de cendres issus de la combustion du charbon, ce qui contribue à la pollution de l'environnement ;

  • sa teneur en soufre exprimée en pourcentage ; la présence de dioxyde de soufre et de traces de mercure ou d'autres métaux dans les fumées de combustion contribue à la pollution de l'environnement.

Gradation des charbons selon leur teneur en carbone (C).

  • La tourbe contient 40/50 % de carbone ;

  • Le lignite contient jusqu'à 50/60 % de carbone ;

  • La houille se subdivise en :

    • charbon semi-bitumineux contient 60/70 % de carbone ;

    • charbon bitumeux contient 70/90 % de carbone ;

  • L’anthracite (houille supérieure) à une concentration en carbone presque pur jusqu’à 97 %.

Usages selon la teneur en carbone des charbons.

Le Lignite (houille brune)

Le lignite est un type de charbon « de rang inférieur », caractérisé par une teneur en eau élevée et une teneur en carbone de 50 à 60% lui conférant un faible pouvoir calorifique.

Près de 90% de la production mondiale de lignite est utilisée pour générer de l'électricité.

Les trois premiers producteurs mondiaux de lignite sont l'Allemagne, la Chine et les États-Unis.

Le lignite est exploité à l’échelle industrielle depuis le XIXe siècle.

Exploitation de la lignite en Allemagne.
Lignite.