Couche de Charbon 1 19 : Décryptage Complet et Secrets d’Exploration Révélés !

Le terme "couche de charbon 1 19" peut sembler énigmatique au premier abord. Pour le comprendre pleinement, il est essentiel de décortiquer les différents aspects du mot "charbon" et d'examiner le contexte dans lequel cette expression est utilisée. Cet article vise à éclaircir la définition de "couche de charbon 1 19" en explorant le concept de charbon, ses diverses formes, son exploitation et son importance énergétique, tout en tenant compte des enjeux environnementaux actuels.

Qu'est-ce que le charbon ?

Le charbon est un combustible fossile de couleur noire, riche en carbone, qui est utilisé comme source de chaleur et d'énergie. Il s'agit d'un solide résultant de la fossilisation de végétaux sur des millions d'années et qui existe en gisements. On distingue principalement deux types de charbon :

Le charbon de bois : Résidu de la combustion incomplète du bois à l'abri de l'air. Il est utilisé comme combustible depuis la préhistoire.
Le charbon d'extraction (ou charbon minéral) : Issu de la fossilisation de végétaux, il se trouve dans des gisements et est également appelé charbon de pierre, de terre ou charbon fossile.

Les différentes formes de charbon minéral

Le charbon minéral se présente sous différentes formes, classées selon leur teneur en carbone et leur pouvoir calorifique :

L'anthracite : Un charbon dur, riche en carbone et à faible teneur en matières volatiles.
La houille : Un charbon bitumineux, plus gras et contenant plus de matières volatiles que l'anthracite.
Le lignite : Un charbon de qualité inférieure, avec une teneur en carbone plus faible et une forte teneur en eau et en cendres.

L'exploitation du charbon

L'exploitation du charbon se fait principalement par deux méthodes :

Les mines souterraines : L'extraction du charbon se fait par des galeries creusées sous terre.
Les mines à ciel ouvert : Le charbon est extrait après avoir enlevé les couches de terre et de roche qui le recouvrent.

L'importance énergétique du charbon

Le charbon a joué un rôle crucial dans l'histoire industrielle et continue d'être une source d'énergie importante dans de nombreux pays. Il est utilisé pour :

La production d'électricité : Le charbon est brûlé dans des centrales thermiques pour produire de la vapeur, qui actionne des turbines et génère de l'électricité.
Le chauffage domestique et industriel : Le charbon est utilisé comme combustible pour le chauffage.
La production de coke : Le coke, obtenu par la cuisson du charbon, est un élément essentiel dans la production d'acier.

Les enjeux environnementaux liés à l'utilisation du charbon

L'utilisation du charbon comme source d'énergie pose des problèmes environnementaux majeurs :

Émissions de gaz à effet de serre (GES) : La combustion du charbon libère d'importantes quantités de dioxyde de carbone (CO2), principal responsable du réchauffement climatique.
Pollution atmosphérique : La combustion du charbon émet également des oxydes de soufre (SOx) et des oxydes d'azote (NOx), qui contribuent à la formation de pluies acides et à la pollution de l'air.
Extraction minière : L'extraction du charbon peut entraîner la destruction de paysages, la pollution des sols et de l'eau, et des risques pour la santé des mineurs.

Couche de charbon : définition

Dans le contexte de l'extraction minière, une "couche de charbon" désigne une strate ou une veine de charbon située dans un gisement. L'épaisseur et la qualité de ces couches varient considérablement d'un gisement à l'autre.

Couche de charbon 1 19 : que signifie ce terme ?

L'expression "couche de charbon 1 19" fait probablement référence à une couche spécifique de charbon identifiée par un numéro de code (1 19) dans un gisement particulier. Ce code peut être utilisé par les géologues et les ingénieurs miniers pour désigner et cartographier précisément cette couche lors de l'exploration et de l'exploitation du gisement. Sans contexte supplémentaire (par exemple, le nom de la mine ou de la région), il est difficile de déterminer avec certitude les caractéristiques exactes de cette couche.

L'évolution des industries du charbon minéral en Afrique

L’évolution des industries du charbon minéral en Afrique est insuffisamment connue. Bien qu’encore très concentrée dans la partie australe du continent, cette source d’énergie commence à compter dans la transformation du mix électrique de plusieurs pays. Avec une consommation de l’ordre de 600 kWh/an par habitant (déjà 4 000 en Chine), le continent africain a soif d’électricité. La fragilité de toute anticipation est renforcée, dans le cas du continent africain, par la méconnaissance de ce que représente le charbon dans son approvisionnement énergétique.

Le trait le plus marquant est la place presque exclusive qu’y occupe l’Afrique australe et plus particulièrement la république d’Afrique du Sud. Favorisée par la géologie, cette partie du continent dispose d’une offre abondante et bon marché. Là, plus qu’ailleurs, l’avenir du charbon minéral dépend donc principalement de la demande, en particulier celle issue des parcs de production d’électricité. Dans la plupart des pays africains, l’évolution future de ces derniers est liée à celle des coûts des filières autres que la thermoélectriques charbon : thermoélectricité gaz, thermoélectricité biomasse, géothermie, solaire et photovoltaïque.

Le continent africain n’a jamais beaucoup compté dans la consommation mondiale de charbon. De moins 1% en 1925, sa part a progressé jusqu’à 1,8% en 1950, puis 3,6% en 2000 avant de retomber à 2,5% en 2015. Si l’on ajoute qu’un seul pays, l’Afrique du Sud, a contribué à la consommation charbonnière du continent dans une proportion passée de 76% en 1925 à 84% en 1950 et 90% depuis 2015, force est de constater que les autres pays n’ont pas été très tentés par cette source d’énergie. En 2015, le million de tonnes (Mt) de consommation annuelle n’est dépassé que dans quatre d’entre eux. Au nord, l’Égypte dont la demande stagnait depuis le milieu des années 1990 avant la récente reprise et le Maroc qui recourt à des importations accrues de charbon pour satisfaire ses besoins de chaleur industrielle et d’électricité. Au sud, le Zimbabwe où la remarquable croissance des années 1980 a fait place à la régression et le Botswana où une industrie charbonnière tente de décoller.

Par opposition à l’hémisphère nord qui a construit son industrialisation au 21ème siècle sur les combustibles fossiles solides, l’Afrique ne les a adoptés que tardivement, pour plusieurs raisons parmi lesquelles une géologie peu favorable : dans les terrains sédimentaires, seules les séries du système Karoo en Afrique australe et centrale offrent un réel intérêt.

Au cours des années 1970, le réveil charbonnier de l’Afrique paraissait proche. Face au renchérissement des hydrocarbures, la Banque mondiale envisageait une production charbonnière de l’Afrique (hors Afrique du Sud) sautant de 4,5 Mt en 1970 à 31,90 Mt en 1990. Peu après, la World Coal Study (WOCOL), plus prudente, ne retenait que 23,65 Mt. Rien de tel ne s’est passé parce que la quasi-totalité des projets charbonniers ont été abandonnés, pour des raisons politiques (guerres civiles) ou économiques (rentabilité insuffisante d’investissements pénalisés par le manque d’infrastructures et le rétrécissement des débouchés nationaux ou internationaux des combustibles solides). Après un rythme annuel moyen proche de 6% entre 1970 et 1990, la croissance charbonnière est retombée à 1,5%.

Parmi les faits nouveaux du côté de l’offre, l’arrivée d’une nouvelle génération d’investisseurs, les uns locaux, les autres étrangers, de plus en plus chinois, indiens et brésiliens. Seules ou en partenariat avec des entreprises locales, les compagnies modernisent l’exploitation de mines anciennes, en ouvrent de nouvelles ou se lancent dans l’exploration de nouveaux territoires. Chaque année, des ressources sont ainsi classées en réserves prouvées, des investissements industriels engagés, des moyens ferroviaires et portuaires améliorés. On ne peut donc exclure l’amorce d’un processus cumulatif qui, à partir de l’Afrique du Sud, s’étendrait au reste de l’Afrique australe (Swaziland, Botswana, Mozambique, Zimbabwe, Zambie, Malawi, Tanzanie, Madagascar), avant d’atteindre des pays plus éloignés tels le Nigeria.

Convaincus des méfaits environnementaux de la croissance des sources fossiles, certains pays peuvent décider, sans tarder, de leur tourner le dos au profit de sources moins (gaz naturel) ou non carbonées (renouvelables). Plus généralement, une instabilité politique persistante pourrait accroître les difficultés d’engager la rénovation ou la construction d’ infrastructures de transport pour des raisons financières et organisationnelles, notamment lorsqu’elles sont transfrontalières. Rien n’est donc figé, mais incontestablement l’Afrique bouge sur ce terrain comme sur quelques autres.

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L'Afrique du Sud : un acteur majeur de l'industrie charbonnière

Avec 254 Mt de charbon extraites en 2016, l’Afrique du Sud est le septième producteur mondial, derrière la Chine, les États-Unis, l’Inde, l’Australie, l’Indonésie et la Russie. En outre, les 73 Mt exportées cette même année la classent en cinquième position après l’Australie, l’Indonésie, la Russie et la Colombie. Traditionnelle fournisseuse de l’Europe occidentale, l’industrie sud-africaine se tourne de plus en plus vers l’Asie, dont l’Inde, qui absorbe désormais la majorité de ses ventes.

Contrairement à ceux d’Australie, d’Indonésie ou de Colombie, les charbonnages sud-africains ne sont pas nés des sollicitations du marché international (en 1975, ils n’exportent encore que 3 Mt), mais de celles d’une demande domestique en hausse annuelle moyenne de 4% depuis la Première Guerre mondiale. Son origine très ancienne remonte aux besoins des steamers en route vers les Indes : plutôt que de remplir leurs soutes d’une houille galloise coûteuse à transporter, pourquoi ne pas utiliser les charbons sud-africains, lors de leurs escales au Cap ou à Durban ? Ce n’est cependant qu’à l’issue de la guerre anglo-Boers en 1902 qu’ont été jetées les bases d’une grande industrie charbonnière.

D’origine permienne, le charbon sud-africain ne s’est pas formé dans un climat équatorial et humide comme celui de l’hémisphère nord, mais à l’issue d’une longue période de glaciation. La dégradation de la végétation s’y est alors effectuée de façon plus aérobie aboutissant à un minerai à forte teneur en cendres. En revanche, il est abondant, avec des réserves de 28 Gt et des ressources de 115 Gt contenues dans les diverses séries (Dwyka, Ecca, Beaufort, Stormberg, Drakemberg) du système Karoo. Une partie en est exploitée dans divers gisements (coalfields) dont les plus importants en 2015 sont toujours localisés au sud et à l’est de Johannesburg : Highveld (31% de la production), Witbank (30%) et Ermelo (14%). Le minerai y est disposé en 5 à 7 couches de 1 à 5 mètres d’épaisseur chacune à une profondeur moyenne de 400 mètres.

Aux côtés de très nombreuses petites entreprises ne desservant que des marchés locaux, de très grandes compagnies se sont intéressées à l’extraction du charbon dès la fin du 19ème siècle. Sous la dénomination de mining houses, elles avaient commencé par l’extraction de l’or, des diamants et du cuivre avant de s’étendre au charbon que l’alimentation de leurs machines à vapeur utilisées dans l’extraction et le traitement des minerais rendait indispensable.

Au lendemain du premier choc pétrolier, donc de l’entrée de l’industrie sud-africaine sur le marché international, les techniques assurant des productivités très élevées ont commencé à se diffuser, notamment sous forme d’extraction à ciel ouvert (open mining). Au début des années 1980, 30 bennes chargeuses étaient en activité dans tout le pays pour environ 16% de la production à ciel ouvert. Depuis, cette part s’est accrue et approche de 50%, mais dans les mines souterraines, la longue taille ne concerne encore qu’un faible pourcentage du minerai extrait.

Le progressif épuisement des grands gisements proches de Johannesbourg (Witbank, Highveld, Ermelo) affecte d’autant plus la productivité des mines anciennes que leurs propriétaires n’ont pas investi suffisamment depuis plusieurs années, les petits par manque de moyens, les gros par préférence pour l’ouverture de nouvelles mines. Mais ces dernières se situent de plus en plus loin des centres de consommation et du grand port d’exportation Richards Bay Coal Terminal (RBCT) parce que les bassins charbonniers les plus prometteurs sont ceux du Soutpansberg et du Waterberg, plus au nord.

Les grandes multinationales (AngloAmerican Thermal Coal, BHP-Billiton Energy South Africa, Glencore-Xstrata) sont toujours en position de force mais elles ont dû, à partir des années 2000, se dessaisir d’une partie de leurs actifs au profit de nouvelles compagnies appartenant aux Black Emerging Miners (BEMs), issues de la politique de Black Economic Empowerment (BEE) destinée à rééquilibrer le pouvoir économique entre Blancs et Noirs. Depuis 2010, les réorganisations industrielles se sont poursuivies avec l’entrée en Afrique du Sud de nouvelles compagnies minières en provenance du Royaume-Uni, d’Australie ou d’Inde et la formation de nouvelles juniors compagnies. Certaines compagnies se sont éloignées du Mpumalanga en direction du Natal.

La demande des premiers fluctue autour de 70 Mt/an depuis le début des années 2000 et pourrait atteindre 77 Mt en 2017. Sa quasi stagnation a deux origines principales. D’abord, le manque d’appétit en charbon vapeur de l’Europe occidentale où ce combustible recule et où s’est avivée la concurrence avec la Colombie, la Russie, et même les États-Unis à certains moments. Du coup, mis à part la Turquie, les principaux acheteurs qu’étaient de l’Italie, la France, l’Allemagne ou l’Espagne ont de moins en moins importé d’Afrique du Sud.

Ressources et réserves de charbon

Comme pour le pétrole ou le gaz, les réserves prouvées, sont les seules qui donnent lieu à des chiffres publiés de manière large. Ces réserves prouvées désignent uniquement le charbon contenu dans des gisements en exploitation et qui est récupérable aux conditions techniques et économiques du moment. Pas plus que pour le pétrole ou le gaz l’opérateur minier ne garantit que la production issue de ses réserves sera indéfiniment croissante ou indéfiniment constante.

Les réserves ultimes d’une zone correspondent à la totalité du charbon qui peut être extrait d’une zone (qui peut être la planète dans son ensemble). Il s’agit donc du cumul de l’extraction si la seule limite aux opérations minières est technico-économique en « économie ouverte » (pas de conflit, d’interdiction ou de réglementation forte, etc). On utilise aussi l’expression ressources récupérables pour désigner la même valeur.

Le charbon est présent dans la terre sous forme de « veines », c’est-à-dire des couches déposées de manière plus ou moins horizontale et qui correspondent à l’enfouissement des végétaux d’origine (essentiellement des fougères géantes). Par contre, Dame Nature ne nous a pas gratifié uniquement de veines de charbon de 5 mètres d’épaisseur situées à 2 mètres sous terre. Elle a laissé libre cours à son inventivité, et donc il y a des veines de charbon de toutes épaisseurs (une même veine peut bien sûr avoir une épaisseur variable) situées à toutes les profondeurs, jusqu’à plusieurs kilomètres. En règle générale, plus la veine est profonde et plus le charbon est de bonne qualité. En effet, comme le charbon en formation est enfoui par la tectonique des plaques, plus il est plus ancien, et plus il aura été « cuit » par la géothermie pendant longtemps.

Assez fréquemment, les ressources en place sont limitées aux veines de plus de 0,6 mètre d’épaisseur et situées à moins de 1800 mètres de profondeur. Ressources en place pour plusieurs bassins charbonniers, en prenant en compte toutes les veines de plus de 1,2 mètre d’épaisseur et situées à moins de 1200 m de fond.

Il existe peu d’organismes ayant procédé à des inventaires mondiaux des ressources, ce qui aurait donné l’occasion de faire une revue comparée des méthodes d’évaluation du charbon en place. Du coup, il est aujourd’hui assez difficile de disposer d’une valeur - fiable de préférence - sur la quantité totale de ressources en charbon pour la planète dans son ensemble, avec une définition unique. D’autres critères peuvent s’ajouter de telle sorte qu’il est courant d’entendre les experts du monde charbonnier expliquer que les réserves ultimes ne dépasseront pas 20% de la ressource. A contrario, l’un des critères qui n’est pas limitant pour passer de la ressource en place à la réserve est l’énergie de récupération du charbon extrait.

Composition du charbon

Le charbon brûle, c’est évident. Il doit donc contenir essentiellement des choses qui brûlent, plus un peu de composés non combustibles, que l’on retrouve dans les cendres. Des gaz qui se sont adsorbés durant la formation des charbons (CO2, méthane, hydrogène, vapeur d’eau, argon….). Ils sont emprisonnés dans ceux-ci à une pression partielle voisine de celle de leur formation, et sont désignés sous le terme de « volatiles ». Au final, ce qui est combustible dans le charbon va représenter de 85% à… 20% seulement du poids « sec », selon la qualité du charbon. Il y a donc charbon et charbon, malgré l’emploi d’un mot unique pour désigner tous les combustibles fossiles solides. Les charbons sub-bitumineux ont une teneur en carbone plus faible, avec plus d’eau et de cendres.

Les ressources sont estimées sur la base d’informations géologiques distantes (dit autrement sur la base du type et de l’ancienneté des couches profondes, le tout estimé comme on peut). Comme la définition des réserves prouvées inclut une dimension économique (rappel : les réserves prouvées désignent ce qui est récupérable aux conditions économiques du moment), on doit logiquement s’attendre à ce que les réserves augmentent si le prix de marché de la ressource augmente. Pour le charbon, cette limite énergétique n’existe pas, même pour des veines de faible épaisseur et situées très profond. La limite à l’exploitation va donc être purement économique, car plus la mine est compliquée et plus cela demande de travail, et donc coûte cher. Par ailleurs une mine n’est mise en exploitation que si elle a un débouché, et dans les 2/3 des cas il s’agit d’une centrale électrique. La construction de cette dernière est soumise, comme pour tous les investissements, à l’accès aux capitaux (et éventuellement à la réglementation locale).

Le charbon a souvent la réputation d’être une énergie mieux distribuée géographiquement que le pétrole (où le Moyen Orient possède les 2/3 du total mondial) ou le gaz (où 3 pays possèdent 50% du total mondial). Et si nous parlons des ressources, 3 pays (USA, Russie, Chine) pourraient faire 90% du total ! Mais comme pour le pétrole, la hiérarchie des réserves n’est pas celle de la production ou de la consommation.

Évolution des réserves de charbon

Une première indication qui semblerait indiquer que ces réserves évoluent plutôt à la baisse - au moins au regard de la consommation - est l’évolution depuis un demi-siècle du ratio réserves/production. Une information qui va dans le même sens est l’analyse, par le « Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe » ou BGR (Institut fédéral allemand pour les géosciences et les ressources naturelles) de l’évolution des réserves ultimes restantes, qui sont constituées des réserves ultimes moins ce qui a déjà été extrait.

Le charbon de bois

Le charbon de bois est obtenu en carbonisant du bois en atmosphère contrôlée (en l'absence d'oxygène). Le procédé permet de retirer du bois, son humidité et toute matière végétale ou organique volatile, afin de ne laisser que le carbone et quelques minéraux. Le charbon de bois est utilisé depuis la préhistoire pour dessiner.

Dès l'antiquité, le charbonnier savait qu'il faut chauffer le bois à une certaine température (pas trop élevée), et en évitant de l'enflammer, car sinon on obtient des cendres ou un mauvais charbon de bois. Ceci s'obtenait en empilant du bois en un tas recouvert d'une couche d'argile, que l'on enflammait. Une partie du bois étant consumée en consommant tout l'oxygène, la chaleur produite transformant le reste du bois en charbon.

Historiquement, en Europe, la carbonisation était réalisée par des charbonniers (ou carboniers), directement en forêt au plus près de la ressource en bois.

Le procédé en meule permet d'obtenir entre 17 % et 28 % du poids initial de bois. Le rendement en volume est de 60%.

Au cours du XIXe siècle apparaîtront des enceintes métalliques de diverses formes. Ces fours sont d'un usage plus facile que les meules. Ils ne fonctionnent pas en vase clos mais sur le même principe que les meules. Certains sont amovibles afin d'être utilisés sur place en forêt.

La production industrielle est de plus en plus effectuée dans des fours.

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Couche de charbon 1 19 : Définition et exploration du terme