EPIGRAPHE

« La nature humaine, si elle évolue, ce n’est guère plus vite que le profil géologique de la terre ».

Alexandre Soljenitsyne

DEDICACE

A mon très cher père LOSO NZUBU Alphonse et mon aimable et affectueuse mère MBONGO Modestine, eux qui ont été les premières personnes à nous montrer le chemin de l’école, recevez à travers ce travail, l’expression de mon éternelle gratitude et soyez fier du savoir bien acquis de votre fils.

A mes tantes MUNKANA Philomène et LOSO Rose pour leur implication inconditionnelle dans mes études.

RICHARD LOSO

REMERCIEMENTS

Ce travail qui sanctionne la fin de notre premier cycle universitaire à la Faculté des sciences de l’Université de Kinshasa constitue le fruit des efforts et des sacrifices consentis par plusieurs personnes.

De ce fait, nous bénissons le Dieu tout puissant pour la faveur

imméritée qu’Il nous accorde tous les jours de notre vie.

Que toutes les autorités Académiques de l’Université de Kinshasa

et tout le corps professoral de la Faculté des Sciences acceptent l’expression de notre gratitude pour l’encadrement et la formation de qualité dont nous avons été bénéficiaires.

Nous tenons à remercier particulièrement le professeur docteur ingénieur Dominique WETSHONDO qui a accepté de secouer son emploi du temps pour assurer la direction de ce travail, ses critiques nous ont ouvert la connaissance pour atterrir en douceur.

Bien que ce travail relève de l’initiative personnelle, un travail comme celui-ci fait toujours appel au savoir ou la collaboration de nombreuses personnes dont nous citons : LOSO Laura Gift, LUKALA Olivia, LOSO Aphie, LOMEDJA Christian, ITUMBA Jocarlin, EFEMO Horly,

KAZADI Josue, MAKATUKA Neville, ARAMANGO Fidele, KABALIBALI Eric, MVUAMA Fred, ILUNGA Daniel, LOPIKO Daniella, MONDJILE Merveil, MBAYO Enock, ODHONGO Ermack, ONAPENDE Cardoso, LELO Cynthianne, MABANDA Idriss, MADALENA Scheilla, MUSANDJI Ben, KABEMBA joel, BIKOKI Cynthia, WUSE Myrose, BALELA Juliana, NDONGALASIA Christian, LOWENGA Paul, SAWASEKA Christ, MBUSU Dosithé, Sawaseka Pacha etc.

Que tous ceux qui ont contribué de près ou de loin pour la conception et la réalisation de ce travail trouvent ici l’expression de notre affection.

RICHARD LOSO

Table des matières

EPIGRAPHE …………………………………………………………………………………………………. i

DEDICACE ………………………………………………………………………………………………….. ii

REMERCIEMENTS …………………………………………………………………………………….. iii

Table des matières ……………………………………………………………………………………… iv

Liste des figures ………………………………………………………………………………………… vii

Liste des tableaux ……………………………………………………………………………………… viii

INTRODUCTION ……………………………………………………………………………………… 1

0.1. PROBLEMATIQUE ET JUSTIFICATION ………………………………………… 1

0.2. HYPOTHESE ………………………………………………………………………………………. 1

0.3. OBJECTIFS DE RECHERCHE …………………………………………………………….. 2

0.4. METHODOLOGIE ……………………………………………………………………………… 2

0.5. SUBDIVISION DU TRAVAIL ………………………………………………………….. 2

CHAPITRE I. GENERALITES SUR LE CHARBON …………………………………… 3

I.1. INTRODUCTION ……………………………………………………………………………… 3

I.2. ORIGINE DU CHARBON …………………………………………………………………. 3

I.3. FORMATION DU CHARBON ET SON HISTOIRE ………………………… 3

I.4. PROPRIETES DU CHARBON …………………………………………………………… 5

I.5. CLASSIFICATIONS DU CHARBON ……………………………………………….. 5

I.5.1. Analyse immédiate ………………………………………………………………………….. 6

I.5.2. Analyse élémentaire ………………………………………………………………………… 6

I.5.3. Classification française ……………………………………………………………………. 6

I.5.4. Classification américaine ………………………………………………………………… 7

I.5.5. Classification européenne ……………………………………………………………….. 8

Charbon humique ………………………………………………………………………… 8

Les charbons sapropéliques ………………………………………………………….. 12
Les charbons liptobiolitiques ……………………………………………………….. 12
- ELEMENTS DE DIFFERENCE ENTRE LE CHARBON ET LE

PETROLE ……………………………………………………………………………………………….. 12

ATOUTS ET INCONVENIENTS DU CHARBON ………………………….. 13
CONCLUSION PARTIELLE ……………………………………………………………. 13

CHAP.II. EXPLOITATION DU CHARBON …………………………………………….. 14

II.1. INTRODUCTION …………………………………………………………………………… 14

MODES D’EXTRACTION DU CHARBON ……………………………………. 14

II.2.1. Exploitation à ciel ouvert …………………………………………………………… 14

II.2.2. Exploitation souterraine ……………………………………………………………. 15

TRAITEMENT DU CHARBON ……………………………………………………… 16
TRANSPORT DU CHARBON ……………………………………………………….. 17
CONSOMMATION MONDIALE DU CHARBON ……………………….. 17
EVOLUTION DE LA PRODUCTION MONDIALE DU CHARBON

………………………………………………………………………………………………………………… 19

RESERVES MONDIALES DU CHARBON ……………………………………. 20
PRODUCTION DURABLE DE CHARBON DE BOIS EN RDC ……. 22
- Introduction ………………………………………………………………………………. 22
- Charbon de bois en RDC …………………………………………………………… 22
CONCLUSION PARTIELLE …………………………………………………………… 23

CHAPITRE III. UTILISATIONS DU CHARBON ET IMPACTS

ENVIRONNEMENTAUX …………………………………………………………………………. 24

INTRODUCTION ………………………………………………………………………….. 24
- UTILISATION ENERGETIQUE DU CHARBON ………………………… 25
- LE CHARBON DANS LA SIDERURGIE ……………………………………… 25
  - La cokéfaction ………………………………………………………………………….. 26
  - Le chauffage …………………………………………………………………………….. 26 4. IMPACT ENVIRONNEMENTAL …………………………………………………. 27
  - Au stade de l’extraction et du transport …………………………………… 27
  - Stade de la transformation et/ou combustion ………………………….. 27
  - Contributions au forçage climatique (par effet de serre et via les aérosols soufrés) ………………………………………………………………………………….. 28 4. IMPACT SANITAIRE …………………………………………………………………… 29
- LES POLLUANTS D’ORIGINE CHARBONIERE ………………………… 30
- TRANSFORMATION DU CHARBON EN ELECTRICITE ………….. 31
- CONCLUSION PARTIELLE …………………………………………………………. 33

CHAPITRE IV. GISEMENTS DU CHARBON …………………………………………. 34

LES CARACTERISTIQUES DES GISEMENTS ……………………………. 34
GISEMENTS DE CHARBON EN RDC ……………………………………….. 34

IV.2. GISEMENTS DE CHARBON EN AFRIQUE ………………………………… 36

IV.2.1. Gisement de charbon en Tunisie …………………………………………….. 36

IV.2.2 Gisements de charbon en Algérie …………………………………………….. 37

Les indices du Nord …………………………………………………………………. 37
Les gisements de l’Afrique australe ………………………………………… 37

IV.3. GISEMENTS DE CHARBON AU MONDE ………………………………….. 38

IV.3.1. Gisements du Donbass (UKRAINE) ……………………………………….. 38

IV.3.2 Gisement de Kouzbass (RUSSIE) …………………………………………….. 39

CONCLUSION GENERALE ………………………………………………………………….. 40

BIBLIOGRAPHIE …………………………………………………………………………………… 41 Liste des figures

Figure 1 : Exploitation à ciel ouvert de charbon (www.groupecharbonnages.fr) …… 15

Figure 2 : Exploitation souterraine du charbon (www.groupecharbonnages.fr). 19

Figure 3: schéma de conversion du charbon en électricité. 38

Liste des tableaux

Tableau 1 : Classification américaine de charbon (wikipedia.org/Charbon) …. 7 Tableau 2 : Les différentes caractéristiques de tous ces charbons (note des cours de combustible des solides) ………………………………………………………………. 11 Tableau 3 : production mondiale du charbon (AIE) ……………………………………. 20

Tableau 4 : Les réserves prouvées de charbon en 2018(milliard de tonnes) … 21

Tableau 5 : Utilisation énergétique du charbon (www.atics.fr/coaldata) ……. 25 Tableau 6 : Composition en microlithotypes des charbons de la Luena et de la

Lukuga (% en poids) ………………………………………………………………………………….. 36

INTRODUCTION

A l’origine de la révolution industrielle, le charbon demeure au XXIe siècle une énergie privilégiée dans le monde et l’accès à l’énergie, qui est de plus en plus considère comme un droit fondamental, est une condition nécessaire a tout processus du développement mais l’utilisation du charbon pose diverses inquiétudes.

Pour répondre aux préoccupations qui seront souscrites dans les lignes successives de ce travail, il est impérieux de poser la problématique, d’émettre l’hypothèse, de justifier le choix et l’intérêt du sujet, d’indiquer la méthode d’approche et les techniques de recherches, de circonscrire l’espace et le temps et enfin de présenter une subdivision du travail.

0.1. PROBLEMATIQUE ET JUSTIFICATION

Le charbon présente des nombreux usages et est une source

importante d’énergie après le pétrole.

Face à la croissance technologique de ce dernier siècle, l’humanité est butée aux déficits énergétiques ne comblant pas en totalité les besoins humains.

Pour faire fonctionner les industries, l’homme s’est vu obligé de renforcer son autonomie énergétique. Voilà la nécessité de passer en revue de l’origine du charbon et de ses principales réserves au monde.

En outre, demandons-nous quelle place occupe le charbon faces à

d’autres sources énergétiques ?

Des énergies renouvelables sont-elles capables de couvrir l’autonomie énergétique de l’homme ?
Comment peut-on valoriser les réserves charbonnières au monde face à d’autres sources d’énergie ?

Ces petites questions posées ci-dessus constitueront le développement de ce travail.

0.2. HYPOTHESE

D’après MAGE G. l’hypothèse est une réponse anticipée que le chercheur formule à la question spécifique de recherche. Nous avons pris les hypothèses suivantes qui pourront être infirmées ou confirmées à la fin de notre recherche.

Le charbon serait une source d’énergie importante conduisant à la production du courant électrique;
Le charbon reste une source d’énergie très polluante au cours des siècles qui ont précédés voir même actuellement.
- OBJECTIFS DE RECHERCHE

L’objectif principal de notre étude est de mettre sur une échelle de valeur les avantages et les conséquences de l’utilisation continuelle du charbon dans le monde en passant en revue plus spécifiquement de son origine et de ses différents modes d’extraction, de production, de commercialisation dans le monde entier au cours des années.

METHODOLOGIE

La méthode appréhendée dans cette œuvre scientifique a été basée sur la collecte d’informations bibliographiques dans certaines bibliothèques de la ville de Kinshasa, des recherches des articles et les notes des cours ayant trait à notre étude. Outre la méthode précédente, nous avons également procédé à la méthode comparative, mettant sur échelle le charbon et d’autres combustibles.

SUBDIVISION DU TRAVAIL

Notre travail est divisé en quatre chapitres hormis l’introduction et

la conclusion générale :

Le premier chapitre a parlé des généralités sur le charbon, son origine, sa formation et sa classification;
Le deuxième chapitre portera sur l’exploitation du charbon;
Le troisième chapitre porte sur les utilisations du charbon et ses impacts environnementaux;
Enfin, le quatrième chapitre est une présentation de quelques gisements du charbon.

CHAPITRE I. GENERALITES SUR LE CHARBON

INTRODUCTION

Ce chapitre va introduire les connaissances générales sur le charbon pour nous permettre de comprendre son origine, ses classifications, ses usages et ses modes d’extraction. Il est subdivisé en sous-points qui seront décortiqués le long de cette partie de dissertation.

ORIGINE DU CHARBON

Le charbon est un combustible fossiles, solides, de couleur noire, d’origine végétale. C’est la source d’énergie la moins chère et la plus polluante. Le charbon est le résultat de la transformation de débris végétaux préhistoriques accumulés à l’origine dans les marais et les tourbières. C’est un combustible fossile, une roche organique sédimentaire combustible composée essentiellement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Elle s’est formée à partir de débris végétaux consolidés entre d’autres couches rocheuses et altérés par la pression et la chaleur pendant des millions d’années jusqu’à constitution d’un gisement de charbon.

(connaissancesdesenergies.org)

FORMATION DU CHARBON ET SON HISTOIRE

La formation des plus importants gisements de charbon commença au Carbonifère, environ de -360 à -295 Ma. Le processus de transformation du charbon se nomme « carbonification » ou « houillification » et prend environ 300 à 500 millions d’années pour transformer un végétal (arbre…) mort en anthracite (le charbon ayant le plus grand % de carbone).

Pour que le charbon se forme, il faut des conditions géologiques particulières. Une très grande quantité de débris végétaux doit s’accumuler dans une couche d’eau peu profonde et faible en dioxygène, ce qui permet à une partie de la matière organique d’échapper à l’action des décomposeurs. Au cours de plusieurs millions d’années, l’accumulation et la sédimentation de ces débris végétaux provoque une modification graduelle des conditions de température, de pression et d’oxydoréduction dans la couche de charbon qui conduit, par carbonisation, à la formation de composés de plus en plus riche en carbone : la tourbe (50 à 55%), le lignite (55 à 75%), la houille (75 à 90%) et l’anthracite (>90%). La qualité du charbon, appelée « maturité organique », dépend donc des conditions physico-chimiques, ainsi que de la durée de sa formation. Le charbon a arrêté de se former il y a près de 290 millions d’années (fin du carbonifère).

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 dès le XIe siècle, son extraction dans les mines a rendu possible la révolution industrielle au XIXe siècle. Depuis, il reste le combustible fossile le plus utilisé dans le monde.

Au cours de plusieurs millions d’années, l’accumulation et la sédimentation de débris végétaux dans un environnement de type tourbière provoque une modification graduelle des conditions de température, de pression et d’oxydoréduction dans la couche de charbon qui conduit, par carbonisation, à la formation de composés de plus en plus riches en carbone : la tourbe (moins de 50%), le lignite (50 à 60%), la houille (60 à 90%) et l’anthracite (93 à 97%).

En chine, l’homme utilise le charbon depuis la plus haute antiquité. Lors de ses voyages, MARCO POLO, remarque que l’indigène emploie une pierre noire remarquable qui brule en dégageant de la chaleur, faits relatés dans ses chroniques de voyage en 1290. (LOMBARD A., 1946)

STACH montre que la construction s’accroit moins vite, il faut encore du bois pour les maisons jusqu’au moyen âge et plus tard Londres n’introduira de la brique qu’au milieu du XVIIe siècle. Bateaux, flottes de toute nation, meubles et machines sont en bois. Les réserves vont-elles suffire ? C’est ce que se demandent plusieurs pays qui éditent des bois de restrictions. L’inquiétude est grande lorsqu’en 1666 éclate l’incendie de Londres et qu’il faudra abattre d’immense foret en Norvège pour reconstruire les ruines.

En 1735, DARBAY parvient en Angleterre a utiliser de la houille pour faire du coke. 50ans plus tard, le procédé s’est répandu en Angleterre ou tous les hauts-fourneaux fonctionnent au coke.

On parle en 1900 de « politique de charbon », de « welt macht politik » et du coup les Etats Unis, l’Angleterre, l’Allemagne et la Russie prennent le rang des grandes puissances puisque leur sous-sol renferme les plus vastes bassins charbonniers du monde. (LOMBARD A., 1946)

On connait l’évolution plus récente de l’histoire du charbon. La

découverte du pétrole et de ses applications, lui portera un coup sensible dès le début du XX^e siècle. L’aviation et les flottes de guerres en tributaires dès la guerre mondiale et le charbon est une crise économique profonde. Il semble s’en relever depuis les surprenants progrès de la chimie, des sous-produits de la houille. Essence et caoutchouc synthétiques en dérivent, lui donnant une valeur nouvelle.

L’origine du charbon a intrigue les savants depuis fort longtemps.

Les hypothèses les plus diverses ont été émises, on consultera K-A WEITHOFFER et STUTZER à ce sujet. (Jean M. et François B. 2008)

I.4. PROPRIETES DU CHARBON

Le charbon est une roche sédimentaire combustible composée essentiellement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Il se forme sur plusieurs millions d’années à partir de l’accumulation de débris végétaux qui vont sédimenter et carboniser progressivement à la suite d’une modification graduelle des conditions de température et de pression. Les propriétés physiques et chimiques du charbon dépendent donc essentiellement du degré de carbonisation du charbon (le «rang» du charbon). Plus le charbon a un rang élevé, plus sa teneur en eau est faible et sa teneur en carbone est forte, plus son pouvoir calorifique est important. Les charbons de rang supérieur sont donc des combustibles de meilleure qualité. Les charbons de rang inférieur sont plus brunâtres, plus ternes et plus friables tandis que les charbons de rang supérieur sont plus noirs, plus durs et plus résistants (https://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon).

I.5. CLASSIFICATIONS DU CHARBON

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. Un autre critère important, bien qu’il n’intervienne pas dans les classifications, est la composition des matières minérales.

Pour classifier les charbons, on doit en faire l’analyse. Les propriétés des charbons (Analyse, pouvoir calorifique<) sont données soit sur « brut » c’est-à-dire pour le charbon tel qu’il sera brûlé, soit sur «sec», c’està-dire pour un charbon préalablement séché, soit sur «pur», c’est-à dire pour la partie réellement combustible du charbon, hors cendres et humidité. L’analyse immédiate est par définition donnée sur «brut» et l’analyse élémentaire généralement donnée sur «pur».

I.5.1. Analyse immédiate

L’analyse immédiate du charbon comme critère de classification est

basée sur les critères ci-après :

La teneur en cendres,
La teneur en matières volatiles,
La teneur en carbone fixe (par différence).

I.5.2. Analyse élémentaire

L’analyse élémentaire donne la composition chimique du charbon en carbone, azote, oxygène, hydrogène, soufre. La plupart des pays exploitant (ou ayant exploité) des mines de charbon ont développé leur propre classification. Au plan international, c’est la classification américaine (ASTM) qui fait référence. Se basant sur la classification de certains pays exploitants les mines de charbons, nous avons les classifications de pays suivants :

I.5.3. Classification française

Elle est basée sur la teneur en matières volatiles et sur l’indice de gonflement, elle comprend :

Les anthracites, dont la teneur en matières volatiles est inférieure ou égale à 8%;
Les maigres et anthraciteux, dont la teneur en MV est de 8 à 14%;
Les quart-gras, (12% > MV > 16%);
Les demi-gras (13% > MV > 22%);
Les gras à courte flamme (18% > MV > 27%);
Les gras (27% > MV > 40%);
Les flambants gras (MV > 30%);
Les flambants secs (MV > 34%).

I.5.4. Classification américaine

Elle est basée sur la teneur en matières volatiles pour les charbons de plus haute qualité et sur le pouvoir calorifique supérieur (PCS) pour les autres.

Tableau 1 : Classification américaine de charbon (wikipedia.org/Charbon )

Catégorie	Sous-catégorie	Matière Volatiles	PCS
Anthracite	Meta-anthracite	< 2 %
	Anthracite	2 à 8 %
	Semi-anthracite	8 à 14%
Bitumineux	Faible teneur volatile	14 à 22%
	Moyenne teneur volatile	22 à 31%
	Haute teneur volatile A	> 31%	> 32,6 MJ/Kg
	Haute teneur volatile B		30,2 à MJ/Kg	32,2
	Haute teneur volatile C		26,7 à MJ/Kg	30,2
Subbitumineux	Sub-bitumineux A		24,4 à MJ/Kg	26,7
	Sub-bitumineux B		22,1 à MJ/Kg	24,4
	Sub-bitumineux C		19,3 à MJ/kg	22,1
Lignite	Lignite A		14,6 à MJ/kg	19,3
	Lignite B		< 14,6 MJ/kg

Les teneurs en matières volatiles sont données en pourcentage de la masse du charbon «pur» (sans humidité, ni matières minérales) et les pouvoirs calorifiques supérieurs (PCS) sont donnés sur une base hors cendres (mais y compris l’humidité naturelle) (Wikipedia, L’encyclopedie libre).

I.5.5. Classification européenne

Celle-ci prend les règlements généraux de tous les pays de l’Union Européenne. Elle comprend les catégories suivantes :

Anthracite,
Bitumineux,
Sub-bitumineux,
Meta-lignite,
Ortho-lignite.

Il existe plusieurs classifications du charbon qui peuvent dépendre de sa composition chimique, de la nature des débris végétaux, ou de son utilisation pratique. Les principales catégories de charbon reposent sur la teneur en carbone, correspondant à l’évolution du charbon au fil du temps. A cette dernière, nous avons:

Charbon humique
Les tourbes

La tourbe est de couleur noirâtre ou brune, matière fibreuse, légère, retenant fortement de l’eau, de formation quaternaire. La tourbe est une substance d’origine végétale qui se rencontre dans les formations sédimentaires récentes et qui se constituent encore de nos jours et sous nos yeux, à partir des formations végétales bien définies et qu’on appelle « des tourbières ».

Les tourbières d’où elle extraite sont des marais couverts d’une végétation hygrophile (mousses en particulier). Elle contient peu de carbone (55% de C). Après dessiccation, sa combustion dégage beaucoup de fumée, peu de chaleur et laisse des résidus importants.

C’est un combustible médiocre. Les tourbes sont formées des

plantes herbacées (mousses et cypéracées) et des plantes ligneuses.

Les tourbes comportent des variétés qui correspondent à la fois à la nature de leurs constituants et aussi à leur degré d’évolution. Il existe des tourbes blondes ou brun clair, où les débris végétaux presqu’intacts forment un tissus lâche, une sorte de feutrage, tandis que d’autres tourbes brun foncé ou noires sont compactes du fait que les débris végétaux n’y sont plus que partiellement reconnaissables, du moins à l’œil nu. Il existe aussi, dans les tourbes, des fragments plus ou moins importants de bois modifiés de teinte brun foncé.

Les caractères physiques et chimiques varient beaucoup. La densité est voisine de 1. La teneur en carbone total est comprise entre 55 et 65% du poids sec. La teneur en eau varie entre 65 et 90%. Le pouvoir calorifique varie entre 3.000 et 5.000 calories (pour une tourbe sèche).

Les lignites

Ce sont des charbons de couleur noire, brun noirâtre et parfois franchement brune, de formation tertiaire ou secondaire. Sa structure fibreuse plus homogène que la tourbe laisse néanmoins apparaitre des rameaux et de grosses branches. Les lignites sont formés par des débris végétaux variés. Dans certains cas, les débris ligneux jouent un rôle capital d’où le nom de « Lignit ».

Les lignites sont parfois fibreux ou feuilletés compacts et de teinte brune mâte (brankohle) ou noir mât/noir brillant comme la houille ; mais la poussière est presque toujours brune. La teneur en carbone total est généralement comprise entre 70 et 75%; la teneur en eau varie entre 10 et 30; la densité est comprise entre 1,1 et 1,3; le pouvoir calorifique est de 4 000 à 6 000 calories.

Par ébullition dans l’acide azotique dilué à 1/10, les lignites donnent une « coloration rouge ». Les lignites colorent en brun une solution de KOH à 10% (acides humiques).

Les lignites sont souvent riches en matières volatiles (parfois plus de 50%). Ils fournissent parfois une proportion notable d’hydrocarbures liquides à température ordinaire par distillation.

Un critère pour distinguer les tourbes des lignites est fourni par la

teneur en cellulose qui est plus grande dans les tourbes : réaction à la liqueur de Fehling. Le jais (ou jayet) est une variété noire et brillante.

Les houilles

La houille est le charbon le plus ancien. Sa structure fine est composée d’une multitude d’éléments végétaux : fragments d’écorces, tissus ligneux, feuilles, spores, cire et résine.

Les houilles se rencontrent principalement dans le Primaire ou au début du Secondaire. Elles sont compactes, noires, mâtes ou brillantes et tâchant les doigts. Elles sont souvent zonées (les zones mâtes et les zones brillantes alternent). Les proportions en matières volatiles (distillant à partir de 960°C) permettent de distinguer les variétés suivantes :

Charbon flambant gras: plus de 33% MV;
Charbon gras : 20 à 33% MV;
Charbon demi-gras : 12 à 20% MV;  Charbon maigre: 8 à 12% MV.

La houille au sens strict en contient 5% et on la nomme aussi, à tort, charbon bitumineux pour sa richesse en goudrons (qui ne sont pas des bitumes).

La teneur en carbone totale varie entre 75 et 90% (85% de C pour la houille au sens large) avec des teneurs variables en matières minérales. La teneur en eau varie entre 2 et 7%. La densité est de 1,2 à 1,5; le pouvoir calorifique est de 6 000 à 8 500 calories.

L’anthracite

Il est souvent classé à part ; c’est une variété supérieure de la houille ; il est massif, homogène avec une teneur en matière volatiles très réduite : 0 à 8%. Il est noir et brillant, et ne tâche pas les doigts. C’est une houille à éclat vitreux, à cassure brillante conchoïdale souvent renfermant 92 à 95% de C. Sa densité est de 1,4 à 1,7. Il brule avec une courte flamme bleue et s’allumant d’ailleurs difficilement.

Le graphite

Il est le degré ultime de transformation. Il est formé de carbone

pur. Il est dû au métamorphisme.

Tableau 2 : Les différentes caractéristiques de tous ces charbons (Adalbert MAKUTU, note de cours de combustibles solides, faculté des sciences)

Rang

H2O

PRV

(CAL.)

Caractères pétrographiques

Genèse d’hydrocarbures

TOURBES

0,2

Cellulose libre débris végétaux

reconnaissables

Zone immature méthane et gaz

précoces

Tendre

8à10

5,6

4,3

0,3

0,6

400

7000

Absence de cellulose libre

Mat

Brillant

Flambant

1,25

1,90

2,30

8650

Formation

de micrinite

Fenêtre

huile

Gras

Exinite moins

houillifiée(plus

claire) que la

vitrinite

Gaz humides

Gaz secs méthane tardif

Brillant

Anthracite

93,5

2,60

3,5

Exinite non différentiable de

la vitrinite

Anisotropie de

la réflectance

Méta-

anthracite

100

Disparition des gaz

Graphite

100

Evolution des différents paramètres de teneurs en carbone dans la matière sèche, en eau, en matières volatiles (MV) dans la roche totale, pouvoir réflecteur de la vitrinite (PRV) et pouvoir calorifique (PC) au cours de l’évolution diagénétique des charbons. Celle des hydrocarbures est donnée pour comparaison. Il faut noter que de nombreuses limites sont transitionnelles.

Les charbons sapropéliques

Le mot sapropèle signifie vase ou boue comportant une grande proportion de matière organique. Les charbons sapropéliques se subdivisent en: Cannel-coals ou gayets (40 à 60% MV); Bogheads (55 à 60%).

Ces deux groupes sont formés de gitia, c’est-à-dire de la vase composée des débris d’organismes aquifères du plancton animal (crustacés) et des végétaux (spores, pollens, algues) dans les conditions anaérobiques (sans l’accès de l’oxygène). Ils contiennent des bitumes constituant une houille minérale (dont la production a souvent été exploitée).

Les cannel-coals flambent à l’air libre comme une chandelle. Ce sont des charbons formés presqu’entièrement par des spores, semblables au durain de charbons humiques.

Les bogheads sont formés entièrement par des colonies d’algues unicellulaires riches en hydrocarbures. Des bogheads sont formés de gisements de coorongite d’Australie, de n’hangellite qui se rencontre sur les rives de l’Est Africain (Lac N’Hangel), de torbanite d’Ecosse. Ce sont des charbons à grains très fins, compacts, sonores, élastiques, difficiles à briser, à cassure conchoïdale ou sub conchoïdale, brun noir.

Les charbons liptobiolitiques

Ce sont des charbons formés de substances goudronneuses et cireuses. Ils sont rencontrés dans les lignites comme le charbon résineux, piropissyt et ambre (MAKUTU Adalbert : combustibles solides, geologie, faculté des sciences, UNIKIN 2018-2019).

I.7. ELEMENTS DE DIFFERENCE ENTRE LE CHARBON ET LE PETROLE

La différence essentielle avec le pétrole est, qu’étant solide, le charbon ne migre pas de sa roche mère pour se concentrer dans le piège d’une roche réservoir. On va donc le retrouver en place dans le niveau sédimentaire où il a subi sa transformation, sous forme de «veines» d’épaisseur très variable.

Une quantité bien supérieure de pétrole s’est formée au cours des

âges mais l’essentiel a été détruit par oxydation en arrivant à la surface sous la pression des forces hydrostatiques et seuls quelques pourcentages ont été piégés en route pour donner des gisements en des endroits privilégiés. Le charbon, au contraire, est resté où il est né, sauf si la formation géologique a été érodée. On comprend pourquoi il est aujourd’hui plus abondant que le pétrole et pourquoi on le trouve en bassins continus d’assez grande extension correspondant à l’ensemble d’une zone où les conditions de sédimentation étaient favorables à la formation du charbon. Ces bassins peuvent couvrir plusieurs dizaines, voire centaines, de milliers de km² où la tectonique est souvent assez calme, ce qui permet une extraction aisée. (Géologie et géodynamique des hydrocarbures)

I.8. ATOUTS ET INCONVENIENTS DU CHARBON

Nous avons précédemment souligné que le charbon est une source d’énergie mais polluante. De ce fait, les avantages qu’offre le Charbon peuvent être les suivants :

Une centrale thermique à charbon peut être arrêtée n’importe quand; Ø Le charbon est plus difficilement épuisable que le gaz et le pétrole; Ø Le charbon est l’énergie fossile la moins couteuse.

Quant aux inconvénients,

Le charbon est un combustible très polluant;
Comme c’est une énergie fossile, ses ressources ne sont pas inépuisables;
L’exploitation du charbon est une activité qui demande beaucoup de travail;
Les usines dégradent le paysage. (www.groupecharbonnages.fr)

I.9. CONCLUSION PARTIELLE

Le charbon est un combustible solide utilisé dans le monde entier comme source d’énergie thermique. Il possède un pouvoir calorifique non négligeable lui donnant la possibilité d’injecter dans l’atmosphère certains gaz polluants. Il peut être classifié sur base de bon nombre de paramètre et aussi d’un pays à un autre : la tourbe, le lignite, la houille, l’Anthracite et la graphite sont les principales catégories de charbons exposés dans ce chapitre.

CHAP.II. EXPLOITATION DU CHARBON

II.1. INTRODUCTION

Plus de 4030 mégatonnes de charbon sont produites aujourd’hui. La production de charbon a augmenté le plus rapidement en Asie, alors qu’elle a décliné en Europe. Ce chapitre va nous éclairer sur la production du charbon dans le monde et ses apports dans différents domaines de la vie.

II.2.MODES D’EXTRACTION DU CHARBON

L’analyse des gisements de charbon effectuée par les géologues permet d’évaluer la rentabilité d’une future exploitation, tous les gisements n’étant pas économiquement exploitables. Leur rentabilité est liée au prix de revient de l’exploitation comparé au prix de vente probable sur une certaine durée, à la quantité susceptible d’être extraite par homme et par poste, etc. Selon la configuration géologique du gisement de charbon, son exploitation peut être effectuée de deux manières : souterrainement ou à ciel ouvert.

II.2.1. Exploitation à ciel ouvert

Lorsque l’épaisseur des terres dites « stériles » qui recouvrent le

gisement est faible, on choisit l’exploitation à ciel ouvert (voir figure 2). Celleci présente de nombreux avantages : productivité très supérieure à celle des mines souterraines du fait, notamment, de la possibilité d’utiliser des équipements géants d’extraction (le charbon extrait coûte en moyenne deux à trois fois moins cher), délais de mise en production réduits (de 2 à 5ans, au lieu de 10 en moyenne), conditions de travail moins pénibles, grande souplesse de gestion mieux adaptée à la demande des marchés. Pour toutes ces raisons, ce mode d’exploitation peut replacer le charbon en position clef dans l’approvisionnement énergétique mondial.

Après l’enlèvement des terres « stériles » sur une très vaste surface, l’exploitation s’effectue comme celle d’une simple carrière, les couches de charbon apparaissant au fur et à mesure que le chantier se creuse. Plus celuici s’enfonce, plus il se rétrécit, jusqu’à l’arrêt de l’extraction, lorsque, la quantité de « stériles » à déplacer devenant trop importante, la rentabilité du gisement n’est plus assurée. On procède alors au remblaiement du site à l’aide des « stériles » mis en réserve, suivi de la reconstitution et de la mise en valeur des paysages. Les mines à ciel ouvert représentent aujourd’hui 45 % de la production mondiale de houille, et près de 50 % des découvertes de nouveaux gisements, contre 22 % en 1970. (www.groupecharbonnages.fr )

Figure 1 : Exploitation à ciel ouvert de charbon

(www.groupecharbonnages.fr)

II.2.2. Exploitation souterraine

Lorsque les couches de charbon sont situées en profondeur, des puits sont creusés pour les atteindre (d’environ 400 mètres en moyenne, mais s’échelonnant entre 100 et 1200 mètres), puis à partir de ceux-ci, à différents niveaux, des galeries menant aux chantiers d’extraction où le charbon est abattu puis transporté jusqu’au jour par des engins mécanisés. Deux techniques d’exploitation des gisements souterrains sont principalement utilisées.

Dans la première technique, appelée « longue taille », la plus utilisée en France et en Europe, l’extraction s’effectue dans une longue galerie, dans l’épaisseur de la veine, qui se déplace parallèlement à elle-même et dont la largeur ne dépasse pas 3 à 4 mètres. La seconde technique, dite « chambres et piliers » consiste à creuser un réseau de galeries se recoupant perpendiculairement, suffisamment proches les unes des autres pour extraire une proportion substantielle du gisement, et ne laissant que des « piliers » résiduels.

L’extraction souterraine fut à ses débuts des plus éprouvantes pour les mineurs, longtemps caractérisée par des conditions de travail extrêmement difficiles (aucune machine n’existant alors), des accidents souvent tragiques (explosion de grisou) et des ravages en termes de santé (la poussière, en se déposant sur les poumons et les bronches pouvant provoquer une grave maladie, la silicose) (voir figure 3).

Des progrès considérables ont été accomplis durant les dernières décennies pour améliorer la productivité et la sécurité du personnel, même si l’on déplore encore des accidents. L’abattage et l’extraction s’automatisent de plus en plus, des engins télécommandés abattant le charbon en permettant de rester à l’écart des poussières et des chutes de blocs. Le pilotage des ventilateurs et le fonctionnement des salles de pompage des eaux vers la surface sont également assurés par des automates programmables. Les systèmes de transport du charbon et des hommes sont reliés à un central, le télé vigile, qui regroupe, traite et synthétise toutes les informations transmises depuis les galeries et chantiers du fond

(www.groupecharbonnages.fr/).

Figure 2 : Exploitation souterraine du charbon (www.groupecharbonnages.fr)

II.3. TRAITEMENT DU CHARBON

Lorsque le charbon est extrait il est mélangé à de la terre et des

pierres, regroupées sous la dénomination de « stériles », et doit donc être lavé avant d’être livré. Le charbon est immergé dans un liquide dense composé d’eau et de particules d’oxyde de fer, dans lequel les stériles précipitent alors que le charbon y flotte. Le charbon est rincé et les stériles sont alors évacués dans les terrils.

Ce traitement est appliqué aux grains de charbon assez gros (supérieurs au millimètre). Pour des grains plus petits, différentes solutions sont adoptées, notamment le tri par pulsations mécaniques provoquant la séparation (grains compris entre 0,5 et 0,7mm). Les produits résiduels, appelés schlamms, sont soit stockés dans des bassins de décantation, soit envoyés tels quels par carboduc vers les centrales thermiques. Une fois lavé, le charbon est calibré, puis classé par granulométrie. La production de stériles importants pollue durablement les sols et les nappes phréatiques.

II.4. TRANSPORT DU CHARBON

Sur le site minier, le transport se fait généralement par convoyeur ou camion. Un charbonnier est un navire vraquier destiné à transporter exclusivement du charbon. Les terminaux charbonniers sont les infrastructures portuaires spécialisées dans l’accueil de ce type de navires.

Lorsque les sites de consommation de charbon (centrales

électriques, aciéries) sont éloignés des terminaux charbonniers d’importation, le transport terrestre du charbon se fait par barges sur les fleuves et canaux, par chemin de fer ou même par camion.

Les coûts de transport varient fortement en fonction de l’offre et de la demande, mais de façon générale le transport maritime est peu coûteux, d’où le développement des centrales à charbon en bord de mer; par contre, les transports terrestres sont très coûteux, beaucoup plus que ceux du transport de pétrole par oléoduc ou du gaz par gazoduc, ce qui fait perdre au charbon sa compétitivité par rapport au pétrole et au gaz dès lors que la distance entre le terminal charbonnier et le site de consommation devient importante. Pour tenter de résoudre ce problème, des carboducs transportant des particules de charbon en suspension dans l’eau ont été construits, en général sur de courtes distances, mais parfois à longue distance, par exemple aux États-Unis, où le carboduc de Black Mesa (Arizona), en fonction de 1970 à 2005, utilisait 5,5 millions de litres d’eau par an pour transporter le charbon sur 437km jusqu’au Nevada (www.wikipedia.org/Charbon).

II.5. CONSOMMATION MONDIALE DU CHARBON

Le charbon fut le moteur essentiel du développement économique au XIXème siècle et au début du XXème siècle, satisfaisant jusqu’à 90% de la demande mondiale d’énergie. Depuis lors, sa part dans la consommation globale d’énergie s’est progressivement réduite, du fait, notamment, de la concurrence accrue du pétrole, puis du nucléaire, jusqu’à en représenter aujourd’hui environ 25%. L’évolution de la demande est néanmoins très différente selon les pays.

Le charbon couvrait, en 1997, 23,4% de la consommation totale mondiale d’énergie primaire, 20% environ de la consommation européenne, et 6% de la consommation française. Face à ses « concurrents », le charbon occupe une place variable selon la conjoncture, mais qui devrait rester déterminante. Le pétrole occupe aujourd’hui la première place (40% des approvisionnements mondiaux), mais l’alerte des « chocs pétroliers », et leurs conséquences économiques et financières ont fragilisé cette hégémonie. De plus, la concentration géopolitique des lieux de production et la précarité des réserves ont poussé les pays consommateurs à une diversification de leur approvisionnement énergétique. Avec une géopolitique également très concentrée, le gaz pose aussi, à long terme, la question de son renouvellement.

L’évolution du recours au nucléaire n’est, quant à elle, pas

clairement prévisible. Le charbon dispose d’atouts considérables.

Les problèmes environnementaux posés par son utilisation sont de mieux en mieux résolus, et il bénéficie d’immenses ressources, bien réparties sur l’ensemble du globe (près de 80 pays). Celles-ci sont évaluées à plus de 1 000 milliards de tonnes (dont la moitié exploitable dans les conditions techniques et économiques actuelles), représentant plus de 80% des ressources énergétiques fossiles contre moins de 20% pour le pétrole et le gaz naturel, et pouvant assurer, au rythme actuel, 250ans de consommation mondiale.

En France, jusqu’au milieu des années 1990, l’importante réduction de la consommation de charbon a été la conséquence directe de la mise en place du programme électronucléaire. Depuis lors, les évolutions sont essentiellement dues à l’activité, variable selon les années, des centrales thermiques qui représentaient, en 1998, 49% de la consommation de charbon (contre 38% en 1997) : avec 7,8 Mtep, la consommation de charbon des centrales a ainsi fait un bond de 49% (alors qu’elle avait baissé de 19% entre 1996 et 1997), en dépit de la relative douceur du climat, l’indisponibilité de certaines centrales nucléaires et une faible hydraulicité expliquant cette augmentation.

Les centrales électriques sont de loin les plus gros consommateurs de charbon, suivies par la sidérurgie. (Jean-Marie Martin-Amouroux, Consommation mondiale d’énergie 1800-2000, sur encyclopedie-energie.org, octobre 2015).

II.6. EVOLUTION DE LA PRODUCTION MONDIALE DU CHARBON

En 25 ans, la production mondiale de charbon a augmenté de 70 % pour la houille et de 8 % pour le lignite. Ces évolutions recouvrent des situations locales très différentes, résultant principalement de l’inégale répartition des ressources économiquement exploitables, des divers niveaux de croissance économique et de la diversité des politiques énergétiques:

Certains pays ont fondé leur développement économique sur d’autres sources d’énergie (énergie nucléaire, gaz naturel, pétrole). C’est le cas, notamment, des pays de la Communauté Européenne dont les réserves, par ailleurs, représentent moins de 10 % des réserves mondiales;
D’autres bénéficient de ressources plus importantes dont ils ont accru l’exploitation pour assurer leur développement économique (Chine, Etats-Unis, etc.).

Selon l’Agence internationale de l’énergie, la production mondiale de charbon atteignait 7 813 millions de tonnes en 2018 contre 3 074 millions de tonnes en 1973, soit une progression de 154% en 45ans. En tonnes équivalent pétrole, la production mondiale de charbon atteignait 3 773 millions de tonnes équivalent pétrole en 2017 et représentait 27,1 % de la production totale d’énergie primaire contre 24,5 % en 1973.

Après une période de forte croissance, cette production a connu un ralentissement marqué à partir de 2012; sa part dans la production mondiale d’énergie primaire a commencé à baisser en 2014, puis en 2015 c’est la quantité produite qui a reculé pour la première fois (-2,3 %) ; mais en 2017 et 2018, elle a repris son ascension :

Tableau 3: production mondiale du charbon (AIE)

Année	Production(Mtep)	Accroissement	Part prod.energie primaire
1973	1474,0		24,5 %
1990	2222,7		25,2%
2000	2278,4		22,7%
2010	3663,0	+6,7%	28,6%
2011	3877,2	+5,9%	29,6%
2012	3885,1	+0,2%	29,2%
2013	3937,6	+1,4%	29,2%
2014	3978,9	+1,0%	29,0%
2015	3886,4	-2,3%	28,1%
2016	3657,2	-5,9%	26,6%
2017	3773,4	+3,2%	27,1%
2018	3916,8	+3,8%

Le rapport 2019 de l’Agence internationale d’énergie (AIE) sur le charbon constate que la production mondiale a connu en 2018 un accroissement de 250 Mt, soit +3,3%, mais que malgré deux années de croissance, la production est encore inférieure de 162 Mt à son pic de 2013.

La production a commencé à baisser en 2014, pour la première fois

du siècle, baisse qui s’est poursuivie en 2015 et 2016, mais s’est inversée en 2017. La hausse de 2018 a surtout été le fait de la Chine: +152,9 Mt, soit +4,5% (mais sa consommation ne s’est accrue que de 1%), de l’Indonésie: +53,9 Mt, soit +10,9%, et de l’Inde: +45,4 Mt, soit +6,3%(consommation : +5,5%); à l’inverse, la production a reculé aux États-Unis: -17,3 Mt, soit -2,5%(elle a décliné d’un tiers depuis 2008, et la consommation américaine est tombée à son plus faible niveau depuis 1971), en Australie: -16,4 Mt, soit -3,3%, en Allemagne: -6,1 Mt, soit -3,5%, et en Pologne: -4,7 Mt, soit -3,7%. (AIE : agence internationale de l’énergie)

II.7. RESERVES MONDIALES DU CHARBON

Où se trouve le charbon ? Les réserves prouvées de charbon dans le monde sont estimées à plus de 984 milliards de tonnes. Cela signifie qu’il existe assez de charbon pour les 190 années à venir (voir figure 1). On trouve du charbon dans le monde entier: sur chaque continent et dans plus de 70 pays, les principales réserves se situant aux États- Unis, en Russie, en Chine et en Inde.

Comment trouve-ton le charbon ? Les réserves de charbon sont découvertes grâce à des activités d’exploration. Elles impliquent en général l’établissement d’une carte géologique de la zone concernée, la réalisation d’études géochimiques et géophysiques et le forage d’exploration. Ce processus permet d’obtenir une image précise de la zone à exploiter. Pour être transformée en mine, la zone étudiée doit être de taille et de qualité suffisante pour permettre une extraction rentable du charbon. Une fois ces données confirmées, les activités d’exploitation peuvent commencer. (Charbon comme ressource, World coal institute)

Les réserves prouvées mondiales de charbon sont estimées fin 2018

à 1055 Gt (milliards de tonnes); elles sont disséminées sur tous les continents dans plus de 70 pays. Les principales réserves sont situées aux États-Unis (23,7%), en Russie (15,2%), en Australie (14,0%), en Chine (13,2%) et en Inde (9,6%). Si les consommations restaient constantes, les réserves connues de charbon pourraient durer 132ans tandis que les réserves de pétrole et de gaz naturel s’épuiseraient respectivement en 50ans et 51ans. (www.atics.fr/coal ). Tableau 4 : Les réserves prouvées de charbon en 2018(milliard de tonnes)

Rang	Pays	Anthracite et bitumineu x	Subbitumin eux et Lignite	total	% 2018	Ratio R/P
1	Etats-Unis	220,2	30,1	250,2	23,7%	365
2	Russie	69,6	90,7	160,4	15,2%	364
3	Australie	70,9	76,5	147,4	14,0%	304
4	Chine	130,9	8,0	138,8	13,2%	38
5	Inde	96,5	4,9	101,4	9,6%	132
6	Indonésie	21,1	10,9	37,0	3,5%	67
7	Allemagne	0	36,1	36,1	3,4%	214
8	Ukraine	32,0	2,3	34,4	3,3%	(>500)
9	Pologne	20,5	5,9	26,5	2,5%	216
10	Kazakhstan	25,6	–	25,6	2,4%	217
11	Turquie	0,6	11,0	11,5	1,1%	139
12	Afrique du sud	9,9	–	9,9	0,9%	39
	Total mondial	734,9	319,9	1054,8	100%	132

II.8. PRODUCTION DURABLE DE CHARBON DE BOIS EN RDC

II.8.1. Introduction

Kinshasa, capitale de la République démocratique du Congo, a une population de 8 millions d’habitants qui consomme jusqu’à 6 millions de tonnes d’équivalent bois-énergie par an. Or, cette ville est entourée de savanes et d’îlots forestiers. Les besoins en charbon, mais aussi l’essentiel de la nourriture en féculents de base (manioc et maïs) sont assurés par la culture itinérante sur brûlis et par la carbonisation des arbres de ces îlots forestiers et des savanes arborées qui vont en se dégradant. Les productions autrefois assurées par ces formations arborées deviennent rares et chères. La fertilité des sols baisse, la production des cultures après jachère diminue, des problèmes de tarissement de source et d’incendie se multiplient (Regis Pieltier, www.Cirad.fr).

Depuis les années 1990, le Cirad a sélectionné des espèces arborées, associées à des bactéries symbiotiques (rhizobium), ayant une forte capacité de croissance et de fixation d’azote, en particulier en Côte d’Ivoire et au Congo. Depuis 2009, le Cirad conduit un projet de recherche-développement avec un financement de l’Union européenne, le projet Makala, qui a diffusé ces techniques de jachères arborées enrichies ou de gestion durable des derniers îlots forestiers, dans toute la zone périphérique de Kinshasa. Ces acquis sont valorisés depuis 2013 par le projet européen Capitalisation du projet Makala.

II.8.2. Charbon de bois en RDC

Selon les estimations, plus de 90% du volume total de bois récolté dans le bassin du Congo servirait de bois de chauffage et une moyenne annuelle d’1m³ de bois de chauffage serait nécessaire pour couvrir les besoins par habitant (Marien, 2009). En 2007, la production totale de bois de chauffage des pays du bassin du Congo a dépassé 100 millions de m³. Les plus grands producteurs étaient la République démocratique du Congo et le Cameroun, avec respectivement 71% et 21% de la production totale de la région.

Selon la base de données statistique sur l’énergie de l’ONU, la production de charbon de bois dans le bassin du Congo a enregistré une hausse de l’ordre de 20% entre 1990 et 2009, passant de 1 094 000 à 1 301 000 tonnes. Contrairement à la Chine, à l’Inde et à la plupart des pays en développement où le niveau de l’énergie issue de la biomasse ligneuse a atteint un sommet où devrait culminer dans un proche avenir, la consommation de cette énergie pourrait rester très élevée dans le bassin du Congo et même continuer à croître dans les quelques prochaines décennies, compte tenu de la croissance démographique, de l’urbanisation et de l’évolution des prix relatifs des sources alternatives d’énergie domestique. (www.memoireonline.com, Consommation du combustible braise charbon de bois par les ménages de la ville de Lubumbashi)

II.9. CONCLUSION PARTIELLE

Le présent chapitre s’était assigné comme mission exposé quelques techniques d’extraction du charbon entant que minerai. L’on retiendra que l’exploitation de mine à ciel ouvert et souterrain restent les principales techniques de l’exploitation charbonnière.

CHAPITRE III. UTILISATIONS DU CHARBON ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

III.1.INTRODUCTION

Au cours de ce chapitre, nous verrons en profondeur les apports du charbon dans différents domaines et des différents champs d’exercices. Comme au précèdent, ce chapitre fait aussi un état d’une subdivision importante en sous points.

Le charbon est le combustible fossile le plus utilisé dans le monde. Il produit plus de 40% de l’électricité mondiale et de nombreux pays l’utilisent encore comme source d’énergie principale comme la Pologne (94%), l’Afrique du Sud (92%), la Chine (77%) et l’Australie (76%). L’utilisation principale du charbon est la production d’énergie électrique.

Le charbon est utilisé dans la production d’acier, la fabrication de ciment ainsi que l’utilisation comme combustible liquide. Du 19ème siècle à la deuxième moitié du 20^ème siècle, le charbon était très utilisé pour faire avancer les trains et machines à vapeur.

D’autres grands consommateurs de charbon sont les raffineries d’alumine, les fabricants de papier, le secteur chimique et l’industrie pharmaceutique. Plusieurs produits chimiques peuvent être obtenus à partir des sous-produits du charbon. Le goudron de houille raffiné sert dans la fabrication de produits chimiques comme la créosote, le naphtalène, le phénol et le benzène. Le gaz ammoniac récupéré des fours à coke sert à la fabrication des sels d’ammonium, de l’acide nitrique et des fertilisants agricoles. Des milliers de produits différents contiennent du charbon ou des sous-produits du charbon: savon, aspirine, solvants, teintures, matières plastiques et fibres, comme la rayonne et le nylon.

Le charbon est aussi un élément essentiel de la fabrication de

produits spécialisés:

charbon actif, utilisé dans les filtres pour purifier l’eau et l’air et dans les appareils de dialyse;
fibre de charbon, un matériau de renfort léger mais très résistant utilisé dans le bâtiment, sur les VTT et sur les raquettes de tennis;
métal de silicium, utilisé pour produire des silicones et des silanes, qui servent ensuite à fabriquer des lubrifiants, des hydrofuges, des résines, des cosmétiques, des shampooings et des dentifrices.

III.2. UTILISATION ENERGETIQUE DU CHARBON

Le charbon est l’énergie la plus utilisée dans le monde pour la production d’électricité. Le développement des technologies propres d’utilisation du charbon et l’importance des réserves déjà prouvées laissent prévoir que le charbon pourrait redevenir la première source d’énergie utilisée dans le monde à l’horizon 2020.

L’industrie sidérurgique consomme des quantités importantes de combustibles solides. La production d’une tonne d’acier exige, en effet, environ 600 kg de charbon à coke. Le chauffage industriel ou domestique individuel constitue une des autres utilisations du charbon.

Dans les années 50, une industrie chimique à base de charbon, la carbochimie, s’est développée, mais le pétrole a progressivement remplacé le charbon dans ces applications.

A chacune de ces utilisations sont adaptés des types de charbon qui

différent par leur teneur en matières volatiles et leur pouvoir calorifique:

Tableau 5 : Utilisation énergétique du charbon (www.atics.fr/coaldata)

Utilisations	Types de charbon	Utilisateurs
Chauffage	Anthracite – Flambants	Particuliers- Industrie
Sidérurgie	Demi-gras et gras (charbons à coke)	Industrie métallurgique
Electricité	Flambants	Centralesthermiques

III.3. LE CHARBON DANS LA SIDERURGIE

Le charbon, transformé en coke, est à la base de la production de l’acier. Mélangé avec du minerai de fer, il est préchauffé par des gaz chauds avant d’être introduit dans les hauts fourneaux. On obtient ainsi de la fonte, ensuite transformée en acier.

La sidérurgie est ainsi un secteur industriel fortement consommateur de charbon. Compte tenu du prix élevé du coke, des améliorations ont été apportées pour en réduire la consommation : aujourd’hui, le minerai de fer est mélangé à du charbon pendant l’étape de préparation, et du charbon pulvérisé est injecté directement dans le haut fourneau.

III.3.1. La cokéfaction

Le coke est un produit obtenu à partir d’un traitement thermique du charbon par carbonisation. Ce traitement s’effectue à l’abri de l’air dans des fours dits « à coke ». Les matières volatiles du charbon sont éliminées, et cette dévolatilisation du charbon laisse un produit solide, fissuré et mécaniquement résistant : le coke. Il est constitué uniquement de carbone et de matières minérales calcinées.

La cokéfaction libère trois types de produits :

 Les cokes, parmi lesquels on distingue le coke métallurgique utilisé dans les hauts fourneaux, le coke de fonderie utilisé dans les ateliers spécialisés, les petits cokes utilisés dans l’électrométallurgie, l’industrie et les foyers domestiques, le poussier de coke réincorporé à la pâte à coke ou utilisé à l’agglomération du minerai de fer;  Des goudrons, des benzoles et de l’ammoniaque;  Du gaz combustible.

III.3.2. Le chauffage

Le charbon est utilisé dans des chaufferies industrielles, dans des réseaux de chaleur alimentant des chauffages collectifs, et pour le chauffage individuel. L’anthracite est surtout utilisée pour le chauffage domestique individuel, alors que les flambants sont utilisés dans les chaudières industrielles.

On distingue trois catégories de foyers (à grille, à charbon pulvérisé, fluidisés), au sein desquels s’opère le contact entre les combustibles solides et l’air de combustion). Les plus performants sont actuellement les foyers fluidisés, notamment le lit fluidisé circulant, intéressant pour des installations de puissance supérieure à 100 MWth.

III.4. IMPACT ENVIRONNEMENTAL

III.4.1. Au stade de l’extraction et du transport

Selon les caractéristiques du gisement, le charbon est plus ou moins riche en éléments indésirables (soufre, métaux lourds, radionucléides) et il peut laisser se dégazer du grisou. Il existe néanmoins des technologies d’extraction du charbon plus propres.

III.4.2. Stade de la transformation et/ou combustion

La carbochimie quand elle est associé aux bassins charbonniers a

été et reste une source importante de pollution. Elle a, au XXe siècle, laissé de lourdes séquelles de pollution de nappes, sols et sédiments.

La combustion du charbon est également une activité

particulièrement polluante, plus que pour d’autres énergies fossiles en raison de la quantité de produits indésirables que contient le charbon.

Au cours de la pyrolyse, le charbon émet de nombreux gaz et

particules volatiles toxiques et polluantes : HAP, dont benzène et ses dérivés aromatiques (notamment le benzo[a]pyrène), goudrons, dérivés du phénol comme les dioxines< Lorsque le charbon se met à brûler, il émet des oxydes de soufre et d’azote qui acidifie l’air, ainsi que des suies et d’autres éléments toxiques comme le cadmium, l’arsenic ou le mercure.

La combustion du charbon libère dans l’air des quantités importantes de soufre, qui contribue au phénomène de pluies acides et avec le CO2 (transformé en acide carbonique dans l’eau aux phénomènes d’acidification des eaux de surface et des mers. Or, dans un milieu acide ou acidifié, les métaux lourds, dont ceux mis en circulation par la combustion du charbon sont plus mobiles dans l’environnement, plus » bio disponible » et plus » bio assimilables ».

De nombreux foyers utilisent le charbon pour le chauffage et/ou pour la cuisine, en produisant une fumée nuisible à la santé : L’OMS estime que plus de 1,3million de personnes meurent chaque année des suites de problèmes respiratoires causés par des combustibles solides (bois, herbacés, tourbe, bouses séchées et charbon.

III.4.3. Contributions au forçage climatique (par effet de serre et via les aérosols soufrés)

Le charbon est majoritairement formé de carbone. Sa combustion libère donc énormément de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre).

En 2003, environ 25,0GtCO2 (milliards de tonnes-équivalent-gaz carbonique) ont ainsi été émises par l’humanité dans l’air, dont 9,4GtCO2 pour produire de l’électricité (dont à partir du charbon pour une part de 6,6GtCO2), souvent sans cogénération exploitée de chaleur et/ou de vapeur. Si la tendance se poursuit ; en 2030 les émissions mondiales seront accrues de 14,0GtCO2 (+56%), et les émissions de 7,5GtCO2 (+80%) avec 4,8GtCO2 provenant du charbon. En 2050, la situation serait pire encore avec un accroissement de 30,5GtCO2 (+300%) et 21,1GtCO2 en plus issus du charbon.

Si les meilleures technologies actuellement disponibles (en 20002005) pour un charbon plus « efficace » et plus propre étaient utilisées partout, l’augmentation des émissions serait diminuée de 22% relativement au niveau attendu en 2050, et de 11% par rapport au niveau attendu en 2030. L’espoir de technologies propres fait envisager à certains une atténuation plus importante de l’augmentation des émissions (de 9,7GtCO2; soit une baisse relative de 32% par rapport au scenario « business as usual » pour 2050, et de 18% par rapport au même scenario pour 2030). Équiper toutes les centrales au charbon de ces technologies coûteuses et en grande partie encore hypothétiques d’ici 2030 ou 2050 semble cependant peu réaliste, et « en tous cas, même un déploiement total des meilleures technologies de charbon propre disponibles ne fait que limiter l’augmentation d’émissions de CO2 ».

La combustion du charbon libère aussi d’autres gaz à effet de serre (NOx en particulier). L’industrie cherche à «verdir» le charbon en projetant pour le futur proche une filière dite « clean coal » associant une combustion mieux contrôlée, à un meilleur lavage des fumées et vapeurs, et à une captation du CO2 qui fait l’objet de tests et recherches au niveau de la Postcombustion, de la Pré-combustion ou avec une Oxy-combustion. Le charbon ne pourrait devenir réellement propre que par le captage et le stockage géologique du carbone, or si un meilleur contrôle de la combustion et du refroidissement des gaz permet de réduire les dioxines, les SOx, NOx<, la récupération du plomb et du mercure des vapeurs de combustion n’est pas encore au point. La question se pose aussi du devenir et de la gestion des énormes crassiers de cendres et mâchefers ou du plomb, mercure et autres toxiques récupérés.

Enfin, le captage du CO2 n’est pas encore au point à échelle industrielle, et il consomme des quantités significatives d’énergie ou de ressources. Et le stockage géologique n’est pas sans risques si le CO2 reste sous forme de gaz.

Évoluer vers le charbon propre a un coût exorbitant pour les pays

pauvres; Selon l’AIE, il faudrait 1 500 milliards de dollars d’investissements cumulés (auquel il faudrait ajouter les coûts d’entretien) rien que pour mettre aux normes des meilleurs pratiques des années 2000 les centrales électriques au charbon de 2001 à 2030. Les coûts seraient encore bien plus élevés si une très faible émission de CO2 est visée.

Des pays comme l’Allemagne peuvent investir dans un charbon « vraiment propre » en espérant pouvoir valoriser ces investissement pour sous forme de technologies, savoir et savoir-faire, brevets et équipements de captation des polluants et du carbone, mais pour les pays pauvres, l’investissement paraît impossible, d’autant que l’exploitation et le transport de nouvelles ressources charbonnières devrait elle-même nécessiter pour la même période (2001-2030) un besoin supplémentaire en investissements cumulés d’environ 398 milliards USD.

En outre ces techniques devraient augmenter le prix du charbon, ce qui pourrait le rendre moins compétitif face aux alternatives renouvelables (solaire, éolien, énergies marines, méthanisation, méthanation, etc.)

III.4. 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 articulaires et de maladies respiratoires, dont silicose et de risque accru de cancer du poumon et du larynx.

Les mineurs sont aussi exposés au radon (gaz radioactif) qu’ils inhalent, et qui devient alors source de cancer des poumons) et ses produits de dégradation; certains charbons contiennent des quantités significatives d’uranium qui en se dégradant libère du radon dans la mine de charbon de Figueira (sud du Brésil), on a trouvé une radioactivité ambiante 30 fois supérieure à la moyenne des mines de charbon, qui pourrait expliquer une mortalité anormalement élevée chez les mineurs qui y travaillent.

En France, deux maladies professionnelles liées à l’extraction du

charbon sont reconnues par la Sécurité sociale :

Broncho-pneumopathie chronique obstructive du mineur de charbon depuis 1992;
Lésions chroniques du segment antérieur de l’œil provoquées par l’exposition à des particules en circulation dans les puits de mine de charbon depuis 1995.

III.5. LES POLLUANTS D’ORIGINE CHARBONIERE

Les anciennes installations des centrales sont de plus en plus remplacées par des équipements modernes et rentables qui réduisent les émissions de polluants et permettent d’envisager un renouveau du charbon utilisé comme combustible, notamment en matière de techniques de combustion (lit fluidisé, gazéification).

Les polluants émis lors de l’utilisation du charbon sont :

Le dioxyde de carbone, formé lors des réactions de combustion;
Les poussières et particules solides, provenant de toute chaudière ou foyer brûlant des combustibles fossiles;
Le dioxyde de soufre, car les combustibles fossiles comme le pétrole ou le charbon comprennent des composés soufrés provenant de la

décomposition des acides aminés contenus dans les fossiles;

Les oxydes d’azote, formés par le di azote de l’air lors de la combustion des combustibles fossiles;
Dans certains combustibles, des traces d’éléments tels que le plomb, le cadmium ou l’arsenic.

Des dispositifs ont été développés pour capter les impuretés et les cendres volantes émises par la combustion du charbon et du lignite et par les installations de gazéification du charbon. Ces cendres, une fois recueillies, peuvent être valorisées. On peut réduire les émissions d’oxydes d’azote en abaissant la température de combustion, notamment en injectant de la vapeur d’eau dans la chaudière.

L’élimination du dioxyde de soufre peut être obtenue par le lavage du charbon, par traitement durant la combustion ou par la désulfuration des fumées :

Un procédé de lavage du charbon élimine partiellement le soufre avant combustion: après pulvérisation du charbon, on en élimine les particules les plus denses. On ne peut toutefois ôter ainsi que 5 à 30 % du soufre: le soufre restant fait en effet partie de la structure du charbon et ne peut être éliminé par de seuls procédés physiques tels le lavage ;
On peut réduire les émissions de dioxyde de soufre en mélangeant du calcaire au charbon dans la chaudière;
Les procédés de désulfuration des fumées sont utilisés dans des centrales à combustibles pulvérisés (http://www.citepa.org).

III.6. TRANSFORMATION DU CHARBON EN ELECTRICITE

Il est impossible d’imaginer la vie moderne sans électricité. Elle

éclaire les maisons, les bâtiments et les rues, fournit du chauffage domestique et industriel et alimente la plupart des machines utilisées dans les foyers, les bureaux et les usines. Un meilleur accès à l’électricité à travers le monde est capital pour réduire la pauvreté. Il est ahurissant de penser que 1,6 milliard de personnes, C’est-à-dire 27% de la population mondiale, n’a pas accès à l’électricité.

Le charbon vapeur, également appelé charbon thermique, est utilisé dans les centrales électriques pour produire de l’électricité. Les premières centrales au charbon conventionnelles utilisaient du charbon en gros morceaux que l’on brûlait sur une grille dans une chaudière pour produire de la vapeur. Aujourd’hui, on broie d’abord le charbon pour obtenir une poudre fine, ce qui augmente sa surface et lui permet de brûler plus rapidement. Dans ces systèmes de combustion de charbon pulvérisé (CCP), le charbon en poudre est insufflé dans la chambre de combustion d’une chaudière, où il est brûlé à haute température. Les gaz chauds et l’énergie thermique ainsi produits transforment en vapeur l’eau qui passe par des tubes qui entourent la chaudière.

La vapeur haute pression produite est canalisée dans une turbine contenant des milliers de lames en forme d’hélice. La vapeur exerce une pression sur les lames qui font tourner l’arbre de la turbine à grande vitesse. À une extrémité de l’arbre de la turbine est installé un générateur composé de bobines de fil soigneusement enroulé. De l’électricité est produite lorsque les bobines tournent rapidement dans un champ magnétique puissant. Après avoir traversé la turbine, la vapeur est condensée et retourne à la chaudière pour être à nouveau chauffée.

L’électricité produite est transformée en haute tension jusqu’à 400 000 volts et transmise de manière économique et efficace par le réseau de lignes haute tension. Lorsqu’elle arrive près du point de consommation, comme nos foyers, elle est transformée en tension moins élevée, et moins dangereuse, de 100-250 volts, destinée à l’usage domestique.

La technologie CCP moderne est très répandue et intervient pour plus de 90% dans la production d’électricité au charbon à travers le monde. On continue d’améliorer la conception des centrales électriques CCP classiques et de mettre au point de nouvelles techniques de combustion. Ces progrès permettent de produire plus d’électricité avec moins de charbon. C’est ce qu’on appelle l’amélioration du rendement thermique de la centrale.

Figure 3: schéma de conversion du charbon en électricité

III.7. CONCLUSION PARTIELLE

Bon nombre des pays produisent le charbon, ces pays avec leurs émissions à gaz à effet de serre, ils contribuent au forçage de réchauffement climatique. Ce chapitre nous a en outre montré que le charbon en dehors de son utilisation en sidérurgie, il peut aussi être utilisé pour la production de l’énergie par les centrales thermiques. Mais hélas ! Le charbon présente de risque sanitaire.

CHAPITRE IV. GISEMENTS DU CHARBON

IV.1. LES CARACTERISTIQUES DES GISEMENTS

Les facteurs naturels qui caractérisent un gisement sont multiples. Il faut citer, parmi les plus importants :

La profondeur ;
Le type de gisement (monocouche ou multicouche);
Les caractéristiques géométriques des couches de charbon (la puissance ou l épaisseurs, pendage, pente des couches, la régularité);
La nature des terrains situes a la partie inferieures de la couche (mur) et a la partie supérieure(le toit);
Les perturbations géologiques (failles, notamment);

Les caractéristiques proprement dites: dureté, concentration en

méthane (grisou), susceptible a l’auto-oxydation, teneur en matières volatiles, type de charbon. Tous ces facteurs interviennent dans le choix de la méthode d’exploitation et, par voie de conséquence, dans celui du matériel. Cependant, la profondeur du gisement est déterminante quant au type même d’exportation: mine à ciel ouvert ou mine souterraine.

IV.2. GISEMENTS DE CHARBON EN RDC

Les principaux gisements de houille découverts et exploités jusqu’à présent dans la série de Lukuga sont situés au Sud Est de la République Démocratique du Congo, dans le Katanga. Ils appartiennent aux assises d’Ecca du système du Karroo de l’Afrique du Sud c’est-à-dire au Permo_Trias. Ce sont trois bassins d’importance inégale à savoir : le bassin de Luena, dans le Sud (gisements de Kisulu, Luena, Kaluku, Kalule), le bassin de Lualaba, plus au Sud et le bassin de la Lukuga près de Kalemie sur le lac Tanganyika.

Dans le bassin de la Lukuga, les réserves totales probables ont été évaluées à un milliard de tonnes. Il y a cinq couches de houille exploitables de 1,50 à 2 m de puissance. C’est un charbon de qualité médiocre, non cokéfiable.

Le bassin charbonnier de Luena a été découvert en avril 1914 lors du creusement des tranchées de la voie ferrée près du Km 690. L’exploitation a débuté en 1922, à ciel ouvert d’abord, puis ensuite par puits et galeries. Un sondage de 182m a reconnu quatre couches de charbon dans les niveaux à glossopètres.

Le gisement de Kaluku, en forme de cuvette, est constitué de charbon plus ou moins schisteux. Les charbons tout-venants de Luena donnent normalement à l’analyse plus de 35% de cendres et plus de 10% d’eau ; la teneur en matières volatiles est de l’ordre de 30%, la teneur en soufre des mêmes charbons bruts est de 1,60 à 1,80%.

Le gisement de Kisulu a été exploité en 1949. La tranchée centrale a eu les dimensions suivantes : largeur au niveau du sol : 50m ; largeur sur le charbon : 40m ; profondeur jusqu’au charbon : 10m ; ouverture de la couche : 2m.

Les deux charbons sont caractérisés par une très forte proportion d’impuretés minérales (surtout à Lukuga) et de débris végétaux à structure conservée (semi-fusinite – fusinite). Les deux charbons proviennent en gros des mêmes proportions de tissus végétaux et d’éléments de l’exinite mais la vitrinite a un aspect différent à Lukuga et à Luena.

A Luena, elle présente une structure cellulaire parcourue par un réseau plus ou moins lâche de petites fissures coïncidant ou non avec les anciennes cavités cellulaires, ce qui lui confère l’aspect typique des charbons oxydés.

A Lukuga, elle est nettement plus homogène. Les barrés sont des microlithotypes contenant 20 à 60% d’impuretés minérales et les stériles sont ceux qui en contiennent plus de 60% (MAKUTU Adalbert : combustibles solides, geologie, faculté des sciences, UNIKIN, 2018-2019).

Tableau 6 : Composition en microlithotypes des charbons de la Luena et de la Lukuga (% en poids).

Nature grains	des	SUR CHARBONS BRUTS		SUR CHARBONS SANS LES BARRES ET LES STERILES
Nature grains	des	LUENA	LUKUGA	LUENA	LUKUGA
Grains Vitrite	de	12 ,67	19,17	15,46	31,53
Grains mélange	de	47,48	28,91	57,93	47,55
Grains Durite	de	12,02	5,22	14,66	8,59
Grains Fusite	de	9,80	7,50	11,95	12,33
Grains barrés	de	14,55	21,23	–	–
Grains stériles	de	3,49	17,97	–	–

IV.2. GISEMENTS DE CHARBON EN AFRIQUE

IV.2.1. Gisement de charbon en Tunisie

La Tunisie est un pays géologique assez complexe. Sa structure est connue: au Nord un pays plissé, au sud un pays tabulaire.

Dans cet ensemble on ne trouve que des terrains secondaires, du Nummulitique et du Miocène ; les Trias apparait à travers les étapes supérieures presque toujours en position normale, mais son substratum, les pays primaires, n’est visible qu’en deux points : au nord vers le Djebel Haiech, près de Souk et Arba, au sud au Djebel Tebaga vers Médine (RAYMOND FURON, 1944).

Les gisements ont été décrits par M. Berthon (cité par RAYMOND FURON, 1944) dans son ouvrage sur l’industrie minérale de Tunisie. Le plus importants sont ceux du Cap Bon et de Djebibina, on en connait +d’autres vers Monastir ; Djemmal, Kef, Chambi, mais ceux-ci n’ont jamais présenté les moindres intérêts malgré tous les travaux faits pour les mettre en valeur ; le Lignite est associe à des dépôts gypseux ; des couches n’ont aucune continuité.

Les gites du Cap Bon de Djibibina ont été exploités pendant la guerre pour parler à l’insuffisance des importations, les apports des combustibles en Tunisie étant passe de 247 000 tonnes en 1913 à 100 000 tonnes en 1916. Quelques recherches, suivies parfois d’exploitation sommaires, permirent d’extraire un appoint de 175.000 tonnes de Lignite au cours des dernières années d’instabilité entre 1916 et 1921.

IV.2.2 Gisements de charbon en Algérie

La Tunisie nous a un peu déçu mais l’Algérie, avec ses dépenses saharienne, nous offre un champ d’exploitation autrement vaste, autrement varie. La structure d’ensemble est la même mais, dans l’Algérie du nord, dans les pays plisses, la complexité diminue de l’Est vers l’Ouest et le substratum apparait plusieurs fois en bordure de la cote. (RAYMOND FURON, 1944)

IV.2.3. Les indices du Nord

Le seul gisement intéressant est celui des Ait Ouabane dans le massif du Djurdjura. Les carbonifère, surmonte par des poudingues Permiens, dessine un petit synclinal affleurant de part et d’autres d’un arrêt liasique, l’Azerou Tidje. Sur chacun des bords on trouve un mince lit de houille qui a été suivi sur plus de 8km ; son épaisseur maximum serait de 30cm. Quelques travaux sommaires ont reconnu le gite, mais il ne semble qu’ils aient trouve autres choses qu’un maigre niveau de Schistes charbonneux ne présentant aucun renflement susceptible de justifier une exploitation. (RAYMON FURON, 1944)

D’autres prospections oint été faites plus à l’ouest sur le littorale du département d’Oran. On trouve au Cap Lindlens et au Cap Façon, en particulier, des lentilles d’Anthracite dans les Schistes noirs sous-jacent exécutées au Djebel Kahar, près Arzeu, ont montré que tout cet ensemble est extrêmement froisse ; quelques lentilles charbonneuses ont subsiste mais elles ne présentent, du fait de leur lamanage nectonique, qu’un intérêt documentaire. (RAYMOND FURON, 1944)

IV.2.4. Les gisements de l’Afrique australe

L’épisode thermo tectonique caractérisée par un rajeunissement de tous les terrains antérieurs au Précambriens Supérieur est suivi d’une période glaciaire au cours desquelles mettent en place d’épais dépôts continentaux appelés KARROO. (MPIANA, 2009, inédit)

La formation de la DWYKA qui débute par des Schistes noirs et se termine par des couches glaciaires.

La formation de BEAUFORT : elle est constituée des Schistes et des grès très riches en reste de reptiles et d’Amphibiens. (MPIANA, 2009, inédit)

IV.3. GISEMENTS DE CHARBON AU MONDE

IV.3.1. Gisements du Donbass (UKRAINE)

Le bassin houiller du Donetz (le Donbass), le plus intensément exploité des charbonnages soviétiques fournissait dans les années 1970 le tiers du charbon extrait dans l’Union dont plus de la moitié de son charbon à coke et sa production excédait celle de la Ruhr ou des charbonnages des Pennsylvanie aux Etats unis d’Amérique. Le gisement est immense : il occupe plus de 60 000 kilomètres carrés et, en 2007, la capacité de production du Donbass ukrainien était de 55 millions de tonnes. L’Ukraine possède 72% des réserves du Donbass, le reste se trouvant dans le sous-sol de l’oblast de Rostov-sur-le-Don qui fait désormais partie de la Russie. L’exploitation de ce charbon a été activement conduite, tant en raison de la proximité des gisements de minerai de fer de Krivoï-Rog et de manganèse de Nikopol que de la possibilité offerte au Donbass d’exporter son charbon.

En plaçant côte à côte charbon à coke et minerais métalliques, la nature a voué le Donbass à la sidérurgie primaire du fer et de l’acier. Les aciéries les plus puissantes de l’Ukraine se trouvent situées dans la partie occidentale du Donbass, autour de Donetsk et de Makeevka, à proximité du meilleur charbon à coke du bassin et du gisement ferrifère de Krivoï-Rog. La présence de sel gemme dans le sous-sol du Donbass explique aussi l’essor, aux côtés de la carbochimie, de l’industrie chimique lourde de la soude caustique et de l’acide sulfurique, à laquelle s’ajoute la métallurgie lourde. Le Donbass groupe autour de ses usines une population nombreuse: le seul oblast de Donetsk, qui renferme la partie ukrainienne du gisement de charbon, comptait sur ses 26 500km² 4,8 millions d’habitants en 2001, constituant l’oblast le plus densément peuplé d’Ukraine.

La principale des cités du Donbass est Donetsk (l’ancienne Stalino, 1 016 000hab. en 2001) qui forme avec la ville voisine de Makeevka une conurbation de 1 400 000 personnes. La principale ville du Donbass ukrainien oriental est Lougansk (ex-Vorochilovgrad), dont les 503 000 habitants (recensement de 2001) travaillent en majorité dans des entreprises industrielles se consacrant aux constructions mécaniques lourdes : fabrication d’appareils de levage, d’équipement minier et de locomotives, tandis que, non loin, Chakhty et Kadeïevka sont deux cités dont les entreprises se sont spécialisées dans l’extraction du charbon et la carbochimie.

Le Donbass reste la plus grande unité de production de fer et d’acier d’Ukraine et l’un des plus grands complexes métallurgiques et d’industries lourdes du monde. (Kalaydjian F. et Cornot-Gandolphe S., La nouvelle donne du charbon, Éd. Technip, 2009, page 206).

IV.3.2 Gisement de Kouzbass (RUSSIE)

Situé au sud de la Sibérie occidentale, le gisement de charbon du Kouznetsk, appelé Kouzbass (Kuzneckij Bassejn), dispose d’abondantes réserves d’un charbon de très bonne qualité. Le bassin du Kouzbass a, sur celui du Donbass, par ailleurs partagé entre la Russie et l’Ukraine, un triple avantage : ses réserves sont très supérieures; ses charbons offrent une gamme très étendue de variétés, des lignites à l’anthracite, bien que le charbon à coke soit le plus abondant et le plus recherché; enfin, le prix de revient est ici inférieur à celui du Donbass car les veines carbonifères sont épaisses (35m en moyenne), peu profondes (la profondeur moyenne des chantiers d’abattage est de 160m) et une bonne partie de l’extraction se fait à ciel ouvert.

Le Kouzbass a commencé à livrer du charbon en quantités appréciables dès la mise en service du Transsibérien, auquel il fut immédiatement relié par une bretelle ferroviaire, mais l’équipement de ses charbonnages ne fut entrepris, à une grande échelle, que durant les premiers plans quinquennaux. Dès 1918 pourtant, les pouvoirs publics soviétiques avaient demandé à la société des ingénieurs sibériens de Tomsk de préparer un plan pour la mise en valeur du gisement. Présenté au gouvernement en 1921, le projet prévoyait l’association du charbon à coke du Kouzbass au minerai de fer de l’Oural dans un combinat capable de produire 3 500 000 tonnes d’acier chaque année, dont 1 200 000 tonnes seraient fondues sur le carreau des charbonnages du Kouzbass, le reste étant produit par les hauts fourneaux ouraliens. La période des premiers plans quinquennaux, puis celle de la Seconde Guerre mondiale, vit ainsi s’édifier au Kouzbass une puissante sidérurgie associée, dès l’origine, à des fabrications mécaniques lourdes, afin de créer l’infrastructure économique de l’Asie soviétique (Kalaydjian F. et Cornot-Gandolphe S., La nouvelle donne du charbon, Éd. Technip, 2009, page 208).

CONCLUSION GENERALE

Notre étude porte sur le charbon : origine, gisement et utilisations. Le but lucratif est de connaitre l’origine du charbon, ses usages et ses différents domaines et lieux d’exercices dans le monde en tablant les bienfaits ou atouts que peut avoir ce combustible solide qui est le charbon mais aussi les conséquences ou risques qui découlent de son utilisation continuelle. Sur ce, nous avons procédé à la collecte d’informations bibliographiques révisant quelques travaux de recherches défendus ayant trait à notre sujet.

En effet, la demande d’énergie mondiale augmente constamment, le prix du gaz et du pétrole croit. Etant donné qu’il est le principal combustible dans la production d’électricité, le charbon jouera un rôle capital dans la satisfaction des besoins énergétiques de demain. Le charbon peut être encore utilisé en sidérurgie pour production de l’acier.

A ce titre, En ce moment le charbon conserve toutes ses qualités :

ses réserves sont importantes (environ pour 1 siècle) et son coût d’exploitation pour la production d’électricité reste avantageux, le charbon reste l’énergie fossile la moins couteuse et est difficilement épuisable que le gaz et pétrole. Ses réserves mondiales sont importantes (250ans) et sont géographiquement bien reparties.

En revanche, le charbon reste une source d’énergie polluante, ses usines dégradent le paysage, ses ressources ne sont pas inépuisables et son exploitation est une activité qui demande beaucoup de temps.

Sur ce, Le système énergétique mondial devra relever de nombreux

défis au cours de ce siècle. Il devra continuer à fournir de l’énergie sûre et abordable face à une demande croissante. Il devra en même temps répondre aux attentes de la société, qui veut une énergie plus propre et moins de pollution et insiste de plus en plus sur la durabilité environnementale.

BIBLIOGRAPHIE

Adam, J. C. (2009). Improved and more environmentally friendly charcoal production system using a low-cost retort–kiln (Eco-charcoal)
François Kalaydjian et Sylvie Cornot-Gandolphe, La nouvelle donne du charbon, Éd. Technip, 2009, 206 p. (ISBN 2710809265)
Jean-Louis TORNATORE, 15 janvier 2000, THESE: Le charbon et ses hommes, Université de Metz
Jean-Marie Martin-Amouroux, Charbon, les métamorphoses d’une

industrie, Éd. Technip, 2008, 420 p. (ISBN 2710809141)

Jean-Marie Martin-Amouroux et François Bautin, Combustibles solides. Charbon, In: Techniques de l’ingénieur. Génie énergétique (ISSN 1762-8741).
LOMBARD A. (1946) : Le charbon : composition-géologie-gisement, LAUSANE 1946, F. ROUGE, page 248.
Louppe Dominique, Carbonisation, fabrication de charbon de bois
MAKUTU Adalbert, notes de cours: géologie des combustibles solides, université de Kinshasa, faculté des sciences, département des sciences de le Terre, option : géologie, inédit.
MPIANA (2008), notes de cours: Géologie d’Afrique et du Congo, université de Kinshasa, faculté des sciences, département des sciences de le Terre, option : géologie, page 8, inédit.
MPIANA (2008), notes de cours : Pétrologie exogène, université de Kinshasa, faculté des sciences, département des sciences de le Terre, option : géologie, page 10-11. inédit
Pierre-Noël Giraud, Albert Suissa, Jean Coiffard et Daniel Crétin, Géopolitique du charbon Economica, 1991, 412 p. (ISBN 271781989).
RAYMOND FURON (1944) : Les ressources minérales de l’Afrique, Paris 1944, Payot, page 72-80
Regis Pieltier, Cirad, La recherche agronomique pour le développement (www.cirad.fr)
WETSHONDO D., Notes de cours : Exploration, faculté d’Energies nouvelles, UNIKIN, 2018-2019.

WEBOGRAPHIE

http://www.atics.fr/coaldata le 13 novembre à 19h52’
http://www.groupecharbonnages.fr/version_francaise le 2 décembre à 22h39’
worldcoal.org le 2 décembre à 22h50’
https://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon le 2 décembre à 23h15’
https://www.encyclopedie-energie.org/charbon-geologie-ressources-et reserves/ le 22 janvier à 9h20’
https://www.memoireonline.com/07/15/9190/m_Consommation-du combustible-braise-charbon-de-bois-par-les-menages-de-la-ville-de Lubumbashi-et-s15.html le 25 janvier à 00h06’.

LIENS EXTERNES

European Association for Coal and Lignite.
Coal Online (Anglais).
World Coal Association (Anglais).
Charbonnages de France (Français).
Géologie et géodynamique des hydro carbures.
Marrien 2009.
The coal resource French-Bp 2004.
Bioénergie et sécurité alimentaire évaluation rapide (BEFS RA), FAO 2014.

Étiquettes : TFC

Congovirtuel

Le charbon : origine, gisement et utilisations

Alexandre Soljenitsyne

RICHARD LOSO

Figure 2 : Exploitation souterraine du charbon (www.groupecharbonnages.fr)

Figure 3: schéma de conversion du charbon en électricité

Recent Posts