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Blog de Mme García Senín

Ressources & Énergie

LE CHARBON

Publié par le 29 octobre, 2014 dans 2de, Histoire des Sciences, Ressources et Énergie | 0 commentaire

Article adapté  des élèves de 3ème: Daniel D. , Alba G. & Dunia C.

Qu’est-ce que le charbon ?

Ce sont les observations au microscope d’Hutton et de Link, vers 1840, qui ont permis la découverte de la composition du charbon. Utilisé comme combustible, son extraction dans les mines a rendu possible la révolution industrielle au XIXe siècle.

Comme le pétrole et le gaz naturel, le charbon est une énergie fossile. Sa formation a débuté il y a plus de 350 millions d’années, par la transformation de matière organique végétale. Le charbon provient donc d’une fossilisation d’éléments organiques,principalement des arbres. Se processus bien précis se déroule sous plusieurs millions d’années :

Tout commence dans un marécage, en bordure d’un bassin sédimentaire lagune ou lac. Des mouvements tectoniques provoquent la montée du niveau de la mer,la végétation, noyée, meurt.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… jusqu’au prochain engloutissement. Le charbon est en faite la fossilisation d’éléments organiques.

Ci-dessous on peut voir une animation expliquant l’origine du charbon.

LES DIFFERENTS CHARBONS

Il existe de nombreuses variétés de charbon, que l’on distingue selon plusieurs critères dont les principaux sont :

  • l’humidité
  • la teneur en matières minérales non combustibles (cendres)
  • le pouvoir calorifique,
  • l’inflammabilité, liée à la teneur en matières volatiles.

La plupart de ces critères sont corrélés avec l’âge du charbon : les charbons les plus « récents » (lignite) sont assez humides et contiennent relativement beaucoup de matières volatiles inflammables, tandis que les plus vieux (anthracites) se sont naturellement dégazés au cours du temps ; ils sont difficiles à enflammer, mais plutôt secs et quasiment constitués de carbone presque pur, ils ont un fort pouvoir calorifique.

 Il n’y a pas un mais plusieurs types de charbons :

FORMATION CHARBON

   • l’anthracite est composé à 95 % de carbone pur et à 5 % de matières volatiles. Il est excellent 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 coke, 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. C’est un combustible médiocre parce qu’il est très humide, est utilisé pour des chaudières industrielles ;

   • la tourbe est de la matière végétale peu évoluée, ce n’est pas tout á fait un charbon. 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).

 Utilisation du charbon dans le monde

Le charbon est actuellement une des principales ressources énergétiques de l’humanité.  Il est utilisé comme combustible depuis le XIe siècle. Le charbon était déjà utilisé par les chinois il y a 3000 ans et d’après un philosophe grec, des forgerons du Moyen-Orient l’exploitaient au IVe siècle avant Jésus- Christ. En Europe, le charbon a fortement marqué l’histoire du XIXe siècle avec la révolution industrielle (machine à vapeur par James Watt en 1769). Le charbon fut la source d’énergie de la révolution industrielle du XIXe et plus tard fut supplanté par le pétrole. La première centrale à charbon combustion est devenu opérationnel à New York en 1882, et a été développé par Thomas Edison.

Il apparaît comme une énergie du passé mais elle est la deuxième source d’énergie primaire utilisée dans le monde et la première pour être utilisée dans l’électricité, la sidérurgie et les usages industriels comme les industries des colorants, de la pharmacie (charbon actif pour personne intoxiquées), les parfumeries, les explosifs et dans la fabrication de plastiques et textiles.

Ici on peut voir la quantité de production de charbon en quelques pays. En Chine la production est majeure avec beaucoup de différence par rapport aux autres.

RÉSERVES DE CHARBON

Comment trouve-t-on le charbon?

L’exploration houillère implique différentes étapes, dont:

  • la reconnaissance du sol, ainsi que des relevés et de l’échantillonnage d’affleurement
  • les études sismiques
  • le forage d’exploration
  • le forage en découvert pour la diagraphie géophysique
  • le carottage
  • le forage de délimitation échantillonnage d’ensemble

Impact sanitaire

L’extraction du charbon dans les mines est un travail dangereux (espérance de vie réduite pour les mineurs) surtout quand le charbon est exploité dans des galeries souterraines (coup de grisou, intoxications, silicose, effondrements). L’inhalation de poussière de charbon est l’un des facteurs de maladies articulaireset de maladies respiratoires, dont silicose et de risque accru de cancer du poumonet du larynx. Les mineurs sont aussi exposés au radon (gaz radioactif) qu’ils inhalent, et qui devient alors source de cancer des poumons.

Voici une petite vídeo sur la vie dans les mines: (En espagnol)

Vocabulaire:

  •  Carbonifère: période géologique de -350 à -280 millions d’années.
  •   Marécages: terrain humide où l’on trouve des marais.
  •  Combustible: matière qui dans une réaction chimique peut générer de la chaleur.
  • Énergie fossile: on appelle énergie fossile tous les combustibles riches en carbone.

Sources :

-http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/charbon

-http://www.planete-energies.com/fr/les-sources-d-energie/le-charbon/la-formation-du-charbon-55.html

-http://colleges.ac-rouen.fr/lagrange/img/IDD-EDD/charbon.pdf

-https://www2.ac-lyon.fr/lyc69/lyjperrin/doc/Sortie%20geologique%20JEAN%20PERRIN%20dossier.pdf