Le charbon

Le charbon, un combustible plein de ressources

Le 27/05/2010


Après son extraction dans les mines souterraines ou à ciel ouvert, le charbon est lavé puis trié. C'est alors que l'on détermine son utilisation : chauffage domestique, alimentation de chaudières industrielles, production de fonte ou d'essences synthétiques. Selon sa qualité, il peut en effet être brûlé, transformé en coke ou gazéifié.

© Johnny Beanstalk / Fotolia

Les centrales thermiques à charbon 

Le charbon est toujours employé comme combustible de nos jours. Son usage pour le chauffage domestique recule et c'est l'alimentation de chaudières industrielles qui domine.
La production d'électricité est ainsi devenue aujourd'hui l'utilisation principale du charbon1, au travers des centrales thermiques à flamme.

Le principe est simple : le charbon est brûlé dans une chaudière. La chaleur dégagée transforme de l'eau en vapeur. Celle-ci entraîne une turbine couplée à un alternateur qui génère l'électricité.

En traversant le condenseur qui la refroidit, la vapeur se retransforme en eau, puis repart pour un nouveau cycle vers la chaudière.



La sidérurgie et l'industrie


En sidérurgie, on emploie du charbon concentré en carbone quasi pur, le coke. Il est utilisé dans les hauts-fourneaux, des fours industriels où, mélangé à du minerai de fer, il donne de la fonte (alliage de fer et de carbone, précurseur de l'acier) par réduction des oxydes de fer.

La fabrication du coke, ou cokéfaction, consiste à porter un mélange de charbons de bonne qualité, la pâte à coke, à une température de 1 000 °C. Ce processus nécessite des batteries de plusieurs dizaines de fours de 8 mètres de haut !



Le coke est du charbon concentré duquel on a éliminé la plupart des matières volatiles.


Cette pyrolyse libère notamment des gaz que l'on traite par refroidissement et avec des solvants. Pour 1 million de tonnes de charbon, on récupère ainsi :

   • 50 000 tonnes de goudrons ;
   • 15 000 tonnes de benzol (un mélange d'hydrocarbures aromatiques) ;
   • 500 millions de mètres cubes de méthane, qu'on envoie dans le réseau de gaz après l'avoir débarrassé de ses impuretés.

Il existe aussi des unités de pyrolyse plus petites, adaptées à divers types de charbons.
Elles produisent des cokes spéciaux, comme les cokes de lignite, qui peuvent remplacer le charbon de bois.

À environ 700 °C, la pyrolyse permet de conserver des molécules aromatiques lourdes,
les goudrons phénolés. Après traitement, ils serviront à fabriquer des insecticides,
des fongicides, des anti-oxydants et des résines formophénoliques utilisées pour accélérer
le séchage de vernis ou d'encres.



La carbochimie : production d'hydrocarbure


Le charbon peut être gazéifié en présence d'oxygène et de vapeur d'eau pour donner du gaz de synthèse, mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène.

Ce gaz est un produit intermédiaire. Il peut ensuite conduire, selon la méthode de conversion, à différents produits (méthanol, urée, hydrogène pur, diméthyléther) et surtout à des carburants synthétiques.

Dans ce cas, le produit obtenu est une cire contenant une multitude d'hydrocarbures
dont le nombre d'atomes de carbone est très variable. Elle doit subir des transformations
pour fournir majoritairement un gazole de très bonne qualité et, en quantités
moindres, des GPL et de l'essence.

Vrai ou Faux ?
Le charbon de bois dont on se sert pour le barbecue est un charbon naturel.
Faux. Il est obtenu par pyrolyse du bois. Cette opération nécessite une température de 400 °C. On la réalisait autrefois dans les bois, dans de grandes meules (tas de bois protégés de l'action de l'air pour éviter qu'il ne brûle) à l'intérieur desquelles on mettait le feu. Aujourd'hui, on utilise plutôt de petites unités de production industrielle automatisées moins polluantes, où la pyrolyse s'effectue par contact de gaz chauds. À noter : le charbon de bois ne sert pas uniquement à allumer un barbecue. On l'utilise également dans des filtres, par exemple pour l'épuration des eaux.


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