Sciences et Techniques LE CHARBON
Publié le 02/02/2019
Extrait du document
Les mines à ciel ouvert
Les premières mines à ciel ouvert étaient exploitées à l’aide d’explosifs. Aujourd’hui, ce sont d’énormes engins qui creusent et excavent le charbon. Les mines à ciel ouvert les plus profondes (325m) sont les mines de lignite d’Allemagne. Ce type d’exploitation, très utilisée dans les grands pays producteurs -Etats-Unis, Canada et ex-URSS-, marque l’environnement; de grandes zones sont profondément creusées. Le travail débute par l’enlèvement des morts-terrains, que l’on entasse autour, un peu plus loin. Le charbon est alors extrait à l’aide d’excavateurs géants, dont la benne peut contenir plus de lOOt de roches. Quand tout le charbon a été extrait, le site est nivelé et réhabilité; un paysage nouveau apparaît alors.
Les mines souterraines
En Europe, le charbon est habituellement exploité dans des mines souterraines.
La plupart des veines de charbon sont profondes (elles peuvent atteindre jusqu’à à 1300m de profondeur). Pour les accéder, il faut creuser des puits verticaux. Les mineurs se rendent à la taille (zone en cours çTexploitation) en ascenseur puis en petit train. Lé travail s’étend horizontalement sur plusieurs kilomètres. Le charbon est d’abord transporté par des convoyeurs à bande, puis dans des berlines (wagonnets) tirées par des locomotrices électriques, et remonté à la surface jusqu’au carreau de la mine.
Lorsque le charbon peut être atteint depuis le flanc d’une colline, on creuse une galerie horizontale, dans laquelle circule un petit train; le charbon est sorti par des convoyeurs à bande.
L’exploitation d’une mine s’effectue selon deux méthodes différentes. Aux États-Unis, on creuse dans une couche très épaisse de houille en laissant des piliers de charbon régulièrement espacés pour soutenir la voûte.
L’autre méthode, répandue en Europe et de plus en plus utilisée aux États-Unis, consiste à creuser sur 200 m deux tunnels parallèles. Un rabot géant fait le va-et-vient et abat le charbon. Tandis que le front de taille avance, le toit s’effondre derrière la machine: on dit qu’il y a foudroyage. Cette technique permet d’exploiter des veines épaisses et d’en retirer 90% du charbon.
Les dangers liés au charbon
Les dangers dans les mines de charbon sont évidents et, malgré de strictes mesures de sécurité pour les mineurs, on déplore chaque année des centaines de morts. L’usage du charbon présente également de multiples dangers. Le contact de la
peau avec les hydrocarbures contenus dans le charbon peut générer des cancers. Les fumées résultant de la combustion des charbons peuvent être à l’origine de nombreuses maladies des voies respiratoires, comme le cancer du poumon et l’emphysème.
La combustion des charbons libère des composés soufrés engendrant des pluies acides qui affectent les végétaux, tuent les poissons et autres organismes aquatiques, rongent les pierres et les briques des bâtiments. Ces rejets dans l’atmosphère contribuent à détruire la couche d’ozone et participent au réchauffement
La centrale thermique d’Heilsbronn, en Allemagne, est l’une des centrales à charbon les plus modernes du monde.
de la planète. Le dioxyde de carbone, l’un des principaux produits de la combustion des charbons, est à l’origine de ce que l’on appelle l’effet de serre.
L’avenir du charbon
Le charbon représente une source d’énergie abondante et relativement bon marché.
De nouvelles techniques d’extraction permettront sans doute d’exploiter des gisements encore non rentables économiquement. Les experts pensent que les méthodes actuelles permettent d’exploiter de manière rentable seulement 12% des réserves. Une technique à l’étude, la méthanisation, permet de brûler in situ le charbon et d’obtenir du méthane directement utilisable par les industries.
On peut aussi distiller le charbon afin d’obtenir des hydrocarbures, qui suppléent ou complètent la production de pétrole. De nombreux pays, notamment les États-Unis et l’Afrique du Sud qui ont des réserves importantes en charbon, expérimentent avec succès cette technique de distillation.
Haveuse en action dans une mine. Cette machine abat de la roche en continu le long du front de taille.
«
Le
charbon
litière Les
tourbières se forment sous les climats ..,.._
tempérés.
pans les zones montagneuses
d'Ecosse, où le drainage est mauvais,
d'épais dépôts de tourbe se sont constitués
au détriment des mousses et des bruyères.
forêt
boues et limons
tourbe compactée
Les débris de végétaux tombant dans ..,.._
un marais forment la tourbe.
Après
un enfoncement du sol, l'eau inonde la forêt
et dépose une couche de boue et de limon sur
la tourbe, qui se transformera peut-être
en charbon.
Quand l'eau recule, la forêt s'installe
de nouveau et un nouveau cycle commence.
mati on est assez fréquent: on parle de sédimenta
tion cyclique.
Dans les régions charbonnières, on trouve de
très nombreuses couches de charbon ainsi super
posées et prises en sandwich entre deux couches
de roches sédimentaires.
Certaines ont tout juste
quelques millimètres d'épaisseur, d'autres, plu
sieurs mètres.
Les différents types de charbon
On dénombre cinq principaux types de charbon,
correspondant à la nature des végétaux et au
degré de la transformation subie par la tourbe
originel le.
La tourbe, légère, d'un brun plus ou
moins sombre, constituée de mousses contient
55% de carbone: c'est un combustible médiocre.
Le lignite, parfois aussi appelé charbon brun en
raison de sa couleur brun-noir, contient des
débris ligneux reconnaissables.
On le trouve
dans des roches d'âge secondaire ou tertiaire.
Contenant 70 à 75% de carb one et 50% de
matières volatiles ce combustible est médium.
Une variété noire et brillante, le jais est utilisé en
joaillerie.
L'anthracite, quant à lui, comporte 92 à
95% de carbone et moins de 8% de substances
volatiles.
C'est un excellent combustible.
Il est
noir, et brillant.
Enfin, le graphite est de carbone
pur.
Il constitue le stade ultime de la transforma
tion de la tourbe.
Il n'est jamais exploité comme '
Les molettes (grandes roues
guidant le câble de descente)
d'une mine de charbon, au pays de Galles.
sédiment
tourbe compactée nouvelle
couche
de tourbe
combustible, mais sert à fabriquer des mines de
crayons.
Les utilisations du charbon
Au sortir de la mine, le charbon subit un traite
ment préalable de triage, de lavage, et de classe
ment en catégories.
Les déchets sont stockés en
terrils, ces «Collines» caractéristiques des régions
houillères.
Depuis très longtemps, on utilise le charbon
comme combustible.
Aujourd'hui, il est surtout
employé dans les centrales thermiques pour pro
duire de l'électricité, et dans l'industrie pour
fabriquer du coke, qui sert à extraire les métaux
de leurs minerais.
Avant l'avènement du gaz natu
rel, le charbon servait à fabriquer le gaz de ville,
ou gaz d'éclairage, et comme sous-produit, coke.
Ce dernier est un combust ible utilisé dans les hauts
fourneaux.
Pour obtenir du coke, on chauf
fe du charbon dans un four , à l'abri de l'air.
En
l'absence d'oxygène, le charbon ne brûle pas
mais se décompose, produisant des goudrons,
des huiles légères, du gaz, et laisse un résidu soli
de, constitué de carbone presque pur, le co ke.
Le charbon est aussi une matière première
pour la chimie (on parle alors de carbochimie).
Les goudrons et les huiles légères produits par la
distillation du coke servent à produire des colo
rants pour les tissus, des antiseptiques, des médi
caments, des détergents, des parfums, des
engrais, des herbicides, des insecticides et du ver
nis à ongle.
Les réserves et la production
Le charbon est le plus abondant des combus
tibles fossiles.
On estime cependant que ses.
»
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