Dossier : Le charbon, une énergie toujours en croissance

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La formation du charbon : une longue histoire

Comme le pétrole et le gaz naturel, le charbon est une énergie fossile. La genèse de sa formation a débuté il y a plus de 350 millions d'années, par la transformation profonde de matière organique végétale. 

La formation du charbon remonte à plus de 300 millions d'années. © THINKSTOCK

Tout commence dans un marécage, en bordure d'un bassin sédimentaireDépressions relatives de la croûte terrestre situées sur un continent émergé, dans une mer ou dans un océan... (lagune ou lac). Des mouvements tectoniques provoquent la montée du niveau de la mer : la végétation, noyée, meurt. Les arbres et les débris végétaux s'accumulent et sont recouverts de masses de boue et de sable sous l'effet de la sédimentation. Cet enfouissement les met à l'abri de l'air et leur évite de pourrir rapidement. La végétation se reconstitue au-dessus... jusqu'au prochain engloutissement.

95 % : c’est le taux de carbone pur dans l'anthracite.

Le bassin sédimentaire s'enfonçant peu à peu sous le poids des sédimentsDépôts de particules de tailles variables provenant de l'érosion de roches anciennes, de résidus d'activités organiques (coquilles de mollusques...)..., les couches de végétaux morts sont soumises à une augmentation de la température qui provoque leur transformation progressive. La cellulose, composant principal du bois, passe ainsi par différentes phases. Après la tourbe, premier stade de sédimentation, viennent le ligniteRoche intermédiaire entre tourbe et charbon, composée à 70 / 75 % de carbone..., puis la houilleAu sens strict, la houille désigne la qualité de charbon intermédiaire entre le lignite et l'anthracite..., puis l'anthraciteL'anthracite est un type de charbon composé à 95 % de carbone pur. C'est un excellent combustible.. Ce dernier possède la teneur en carbone la plus élevée. (Voir l’infographie animée « De la forêt au charbon, une lente transformation »).

Une histoire qui s’inscrit dans les temps géologiques

C'est il y a 360 à 290 millions d'années, au carbonifère (qui veut dire « apporteur de charbon »), que les conditions ont été les plus favorables à la formation du charbon. Mais de moindres quantités ont continué à se former à certains endroits de la Terre, à toutes les époques qui ont suivi, notamment au permien (290-250 millions d'années) et pendant toute l'ère secondaire (ou mésozoïque, 250 à 65 millions d'années).

Le charbon a commencé à se former il y a 360 millions d’années.

A l’ère tertiaire, c'est-à-dire il y a moins de 65 millions d'années, les accumulations végétales sont en général moins évoluées : ce sont souvent des lignites, qui contiennent encore beaucoup de matières volatiles (bitumes et résidus conservant encore la texture du bois appelés résidus ligneux) et dont la teneur en carbone est plus faible. Mais on trouve aussi des charbons du tertiaire d'excellente qualité, mûris prématurément par des échauffements dus à la tectonique des plaques : charbons paléocènes (65 à 55 millions d'années) de Colombie et du Venezuela, ou charbons miocènes (20 millions d'années) d'Indonésie. En Indonésie, où le gradient géothermiqueLe gradient géothermique est l'augmentation de température constatée du sous-sol à mesure que l'on s'éloigne de la surface... est très élevé, l'anthracite se trouve à faible profondeur. En revanche, les gisementsUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)... du bassin de Moscou n'ont jamais dépassé le stade du lignite : il y fait trop froid !

Enfin, les accumulations récentes (il y a 10 000 ans jusqu'à nos jours) sont très riches en débris fibreux : ce sont les tourbes, dans lesquelles on distingue encore des formes de branches ou de racines. Elles n'ont pas été assez enfouies pour contenir du carbone élémentaire.

Les différents types de charbon

On comprend donc qu’il n'y a pas un, mais des charbons. Ceux-ci se présentent sous plusieurs formes, classées en fonction du pourcentage de carbone et du pourcentage de matières volatiles :

  • l'anthracite est composé à 95 % de carbone pur et à 5 % de matières volatiles. C'est un excellent combustibleUn combustible désigne tout composant ou matière solide, liquide ou gazeux susceptible de se combiner à un oxydant... qu'on utilise encore pour le chauffage de la maison ;
  • les charbons maigres à gras, avec 88 à 92 % de carbone et 10 à 30 % de matières volatiles, sont utilisés pour fabriquer du cokeLe coke est un dérivé du charbon traité par pyrolyse. Il est composé de carbone presque pur..., du charbon concentré dont on se sert en métallurgie ;
  • les charbons gras à flambants, avec 80 à 88 % de carbone et 30 à 40 % de matières volatiles, sont brûlés dans des chaudières industrielles ;
  • le lignite contient 65 à 75 % de carbone et 50 % de matières volatiles. Ce combustible, médiocre parce que très humide, est utilisé pour des chaudières industrielles ;
  • la tourbe est de la matière végétale peu évoluée, ce n'est pas un charbon au sens strict. Sa teneur en carbone est de 55 % et elle est composée exclusivement de matières volatiles. C'est un mauvais combustible qui fut beaucoup utilisé partout en Europe sous forme de briques séchées pour le chauffage, mais qui ne l'est plus que localement (en Irlande, par exemple).