Le charbon et ses nouvelles technologies d'utilisation sans emissions de CO2

Références

Introduction

Le charbon est le combustible fossile le plus anciennement utilisé. Il a rendu possible la première révolution industrielle à la fin du 18e siècle en Angleterre et fourni les bases énergétiques essentielles de la seconde à la fin du 19e siècle. Bien que la concurrence du pétrole et du gaz naturel aient fait progressivement baisser sa contribution à la fourniture d’énergie dans le monde, il est encore la deuxième énergie primaire utilisée derrière le pétrole et devant le gaz naturel.

Grâce à des réserves encore abondantes, une bonne répartition géographique et un coût d’exploitation et de transformation moindre, le charbon apparaît comme une ressource incontournable pour répondre aux besoins énergétiques de plus en plus croissants de notre époque.

Cependant, l’utilisation du charbon comme source d’énergie primaire pose un certain nombre de problèmes environnementaux classiques : émission de grisou pendant l’extraction du charbon, émissions de gaz acide et d’oxydes d’azote, émissions de poussières, ou rejets de mercure, qui sont déjà résolus dans les installations modernes avec des technologies bien établies. Mais le principal problème que pose le charbon aujourd’hui reste sa contribution à la production de gaz à effet de serre (GES) et au réchauffement climatique. En effet, le charbon est le combustible fossile à plus fort contenu en carbone, donc les émissions de CO2 liées à sa combustion sont les plus importantes. La croissance forte de l’utilisation du charbon se conçoit difficilement sans le développement des technologies "charbon propre", qui visent à réduire l’impact environnemental de son utilisation.

Ainsi, dans ce projet, nous présenterons dans un premier temps l’état de l’art du charbon et des émissions de CO2 dans le monde et particulièrement dans quelques pays (Chine, Etats-Unis, Belgique, Maroc ), Puis, nous expliquerons, à partir de sa réaction chimique de combustion, pourquoi, le charbon émet tant de dioxyde de carbone et enfin nous détaillerons les techniques utilisées dans les centrales électriques à charbon qui permettent de réduire les rejets de CO2 liés à la combustion.

Première partie : Etat de l’art du charbon

A- Charbon et les usages principaux

Le charbon est une matière complexe. Il résulte en effet de la dégradation de grandes quantités de débris organiques d’origines essentiellement végétale (restes de feuilles, troncs d’arbres, racines, tiges, etc.), mais aussi parfois de restes d’animaux, accumulés dans des environnements terrestres. Plusieurs dizaines/centaines de milliers d’années, voire millions, ont été nécessaires pour que ces débris végétaux ou restes d’animaux se transforment en charbon.

Figure 1: Différents usages du charbon

Parmi les usages principaux du charbon (figure 1), on peut citer :

 La production d'électricité : Le premier usage du charbon est, de très loin, la production d’électricité par les grandes centrales thermiques (aux Etats-Unis plus de 90% , produisant 52% de l’électricité ; en Europe 70% , produisant 68% de l’électricité).

Le principe de fonctionnement des centrales thermiques au charbon est simple : le charbon est brûlé dans des chaudières. Il chauffe ainsi l'eau, qui, transformée en vapeur, fait tourner des turbines. Celles-ci sont couplées à des alternateurs produisant de l'électricité