Le Charbon process
À l’image du pétrole ou du gaz naturel, le charbon est une énergie fossile. Sa formation a commencé il y a plus de 350 millions d’années par le biais d’une mutation profonde de la matière organique. Même si aujourd’hui, le charbon est utilisé comme combustible pour nous chauffer, sa composition est telle qu’on trouve désormais diverses applications en fonction de type de charbon.
La formation du charbon
Quand le charbon se forma
A la fin de l’ère primaire, le climat sur Terre est chaud et humide favorisant le développement de grandes forêts. Sous l’effet des mouvements tectoniques, celles qui se trouvaient proches de zones marécageuses, de lacs ou de zones deltaïques se sont trouvées régulièrement recouvertes d’eau et étouffées par des boues et du sable : c’est l’effet de sédimentation. Comme ces phénomènes ont perduré sur de longues périodes, ces zones se sont enfoncées régulièrement sous l’effet de leur poids permettant à la forêt de continuer à prospérer en surface et aux sédiments (précurseurs du charbon de se former en profondeur sous l’action d’une haute température et d’une haute la pression qui vont croissantes.
Dès lors, les conditions se trouvaient réunies pour que la cellulose (composant principal de la biomasse enfouie à des profondeurs variant de 100 mètres à plusieurs kilomètres), puisse entamer son lent processus de mutation vers une matière de couleur noire, solide et combustible : la tourbe en est le premier stade suivi successivement par la lignite, puis par la houille et enfin par l’anthracite.
Les différents types de charbons
Si les traces les plus anciennes du charbon remontent à plus de 300 millions d’années, certaines variétés, exploitées à ce jour, ont des origines plus récentes comme le lignite qui s’est formée à l’ère tertiaire ou encore la tourbe à l’ère quaternaire. En fait, le charbon est un terme générique qui désigne une famille de matériaux combustibles dont la composition et le pouvoir calorifique différent. On appelle également « énergie fossile » l’énergie produite par la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz naturel. La classification des charbons la plus utilisée en France est est la classification chimique de Grüner, dite « utilitaire », qui est assez ancienne et basée sur les pourcentages de carbone et de matières volatiles du matériau concerné.
| Types de charbons | Composition | Application |
| L’anthracite | 95 % de carbone pur et 5 % de matières volatiles | Combustible pour le chauffage domestique |
| Le charbon maigre à gras | Entre 88 et 92 % de carbone et 10 à 30 % de matières volatiles | Combustible pour la fabrication de la coke (utilisation en métallurgie) |
| Le charbon gras à flambants | Entre 80 et 88 % de carbone et 30 à 40 % de matières volatiles | Combustibles pour les chaudières industrielles |
| Le lignite | Entre 65 et 75 % de carbone et 50 % de matières volatiles | Combustible très humide utilisé pour les chaudières industrielles. |
| La tourbe | 55 % de carbone + composition exclusive en matières volatiles | Combustible domestique peu efficace disponible sous forme de brique séchée. |
Quid du charbon végétal ?
L’existence du charbon végétal remonte à plus 1.500 avant notre ère. Ainsi, le charbon végétal était déjà utilisé dans l’Egypte Antique pour purifier l’eau. Le charbon de bois s’invite de plus en plus dans notre quotidien mais qu’elle en est sa provenance ? Cette variété de charbon n’est pas obtenue par un processus naturel. Il résulte de la transformation de bois (saule, buis, pin, frêne ou même d’autres végétaux telle que la coque de noix de coco) au cours d’un process industriel inventé par l’homme, dit de carbonisation, en vue de lui conférer des propriétés spécifiques d’adsorption.
Selon le type de substrat de départ, la capacité d’adsorption du charbon végétal obtenu sera différente. Au cours de ce process, un réseau de pores est créé dans la matière accroissant de manière considérable la surface poreuse (appelée également surface spécifique) du matériau final par rapport au matériau initial. Ainsi, un (1) gramme seulement de charbon végétal de coques de noix de coco présente une surface adsorbante de deux mille (2.000) mètres carrés, soit l’équivalent de près de quatre-vingt (80) terrains de tennis. À titre de comparaison, le charbon végétal obtenu à partir de coques de noix de coco est vingt-cinq (25) fois plus adsorbant que le charbon végétal obtenu à partir de frêne.
A ce jour, différents charbons végétaux s’invitent dans des secteurs industriels variés pour la purification de liquides ou de gaz contenant de produits alimentaires, des produits chimiques ou des substances médicamenteuses . Dans le domaine de la santé, une variété spécifique (le charbon végétal activé) est prescrite en tant que médicament pour soulager les douleurs et les ballonnements ou pour éviter les flatulences pouvant apparaître pendant et après la digestion. Le médicament n’est pas absorbé par l’organisme mais va servir de support aux gaz intestinaux qui vont ensuite être éliminés par les voies naturelles améliorant ainsi le confort du patient.
Les usages du charbon
Le charbon se présente généralement sous forme de poudre. Selon sa qualité et ses caractéristiques physico-chimiques, l’usage du charbon sera différent : production d’électricité, élimination d’impuretés ou de résidus polluants (filtres à charbon), charbon activé (médicament), calcination des oxydes métalliques (coke). Il peut être brûlé, transformé en coke ou en gaz. Bien entendu, le charbon est encore aujourd’hui la première source d’énergie utilisée dans le monde pour la production d’électricité au travers des centrales thermiques. Il sert également à produire de la fonte et des essences synthétiques. À propos de la fonte, on retrouve le charbon en sidérurgie où le charbon est concentré en carbone quasiment pur, à savoir le coke. Ce coke s’utilise dans les hauts fourneaux ou dans des fours industriels ou encore est mélangé à du minerai de fer. Il donne ainsi de la fonte grâce à la réduction des oxydes ferreux. Pour la production d’hydrocarbures, on retrouve le charbon en carbochimie. Quand le charbon est gazéifié, comme cela est le cas dans les centrales électriques, en présence d’oxygène et de vapeur d’eau, il donne du gaz de synthèse (un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone. C’est ce gaz qui conduit à la création de différents produits comme le méthanol et à des carburants synthétiques comme le GPL.