Les humains brûlent du charbon depuis des milliers d’années. Depuis la révolution industrielle, le charbon est devenu une source majeure d’électricité et de réchauffement climatique. Mais d’où vient le charbon ? En étudiant comment le charbon se forme, les scientifiques peuvent en apprendre à la fois sur le passé profond et sur ce à quoi s’attendre lorsque différents types de charbon brûlent.
Le charbon se forme lorsque les plantes des tourbières sont enterrées, comprimées et chauffées dans la roche sédimentaire au cours d’un processus appelé calcination. « En gros, le charbon, ce sont des plantes fossilisées », James Hower (Ouvre dans un nouvel onglet), un scientifique pétrolier de l’Université du Kentucky, a déclaré à Live Science. Créer cette plante fossiles « Beaucoup d’accidents géologiques », a-t-il déclaré.
La formation de charbon de bois commence avec des plantes vivantes. « Quand un arbre est encore vivant, il peut être endommagé par la combustion ou il peut être envahi par des insectes », a déclaré Hauer. « Toutes ces choses apparaîtront dans le journal de charbon. » Des traces de pollen, de feuilles, de racines et même d’excréments d’insectes dans le charbon de bois peuvent être utilisées, a déclaré Hauer. Reconstitution d’anciens écosystèmes. Pertes causées par le feu (Ouvre dans un nouvel onglet)par exemple, témoigne de climats anciens.
Après cela, les plantes meurent. « Si le charbon est conservé, cela vous dit quelque chose sur l’environnement général », a déclaré Hauer. Il est peu probable que les plantes sur les pentes des montagnes ou dans les déserts deviennent du charbon de bois car ces environnements ne sont pas propices à la formation de tourbe.
« De tous les charbons que nous voyons là-bas, une proportion très, très élevée provenait de tourbières », a déclaré Hauer.
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En effet, lorsque les plantes meurent dans une zone humide, l’eau les recouvre, les protégeant de l’oxygène. Par conséquent, il ne se décompose pas aussi rapidement que sur la terre ferme. Au lieu de cela, les plantes sont empilées en couches de tourbe sur le fond humide de la tourbière. Cette tourbe, parfois précurseur du charbon, a sa longue histoire : elle abrite des insectes fouisseurs, des champignons, des bactéries et même des racines d’arbres, qui aider à s’effondrer (Ouvre dans un nouvel onglet) plantes dans un processus appelé tourbe. « Toute couche que nous voyons dans le charbon pourrait être le produit de dizaines, de centaines ou de milliers d’années », a déclaré Hauer.
Les minéraux qui s’infiltrent dans la tourbe à partir de l’eau ou qui se forment par des réactions chimiques sont également capturés dans le charbon. Charbon d’argile réfractaire (Ouvre dans un nouvel onglet) Dans l’est du Kentucky, a déclaré Hauer, ils contiennent des éléments de terres rares provenant d’une éruption volcanique il y a des millions d’années ; Département américain de l’énergie Financement maintenant (Ouvre dans un nouvel onglet) Technologies permettant d’extraire ces éléments des déchets de charbon pour les utiliser dans les panneaux solaires, les éoliennes et les batteries.
Mais les minéraux contenus dans le charbon posent également des problèmes. La tourbe est exposée à l’eau de mer, par exemple, Il contient souvent (Ouvre dans un nouvel onglet) Plus de soufre. Brûler du charbon avec du soufre a un coût humain supplémentaire ; Pendant l’extraction du charbon, respirer la fumée de charbon est à la fois Généralement dangereux (Ouvre dans un nouvel onglet)le charbon à haute teneur en soufre peut être plus probable combustion spontanée (Ouvre dans un nouvel onglet) Dans les mines et peut-être associé à (Ouvre dans un nouvel onglet) Ma maladie cardiaque.
Toutes les tourbes ne se transforment pas en charbon de bois; Certains d’entre eux s’érodent ou se dessèchent. Pour démarrer le processus de carbonisation, la tourbe doit être recouverte de quelque chose d’inorganique, comme le limon d’un large delta fluvial. « La rivière va et vient pendant des millions d’années, et elle finit par devenir votre système sédimentaire », a déclaré Hauer, pointant les couches accumulées de sédiments.
Au cours des temps géologiques, la tourbe a été enterrée encore plus loin. les montagnes sont érodées et les vallées fluviales sont comblées ; Les forêts poussent dessus. Pendant des millions d’années, de nouvelles montagnes s’élèvent. Au cours de ces millénaires, la tourbe se décompose et se transforme progressivement en charbon grâce à deux éléments : pression et température (Ouvre dans un nouvel onglet). La plupart des charbons ont entre 60 et 300 millions d’années.
Le compactage rend la tourbe plus compacte. la chaleur réorganise (Ouvre dans un nouvel onglet) Molécules reconnaissables dans les plantes – telles que les glucides ou la cellulose – et Libération (Ouvre dans un nouvel onglet) l’oxygène et l’hydrogène, laissant derrière eux du carbone et d’autres éléments.
Le charbon enfoui à de grandes profondeurs est exposé à des températures plus élevées car il est plus proche du noyau terrestre. Mais chaleur géothermique (Ouvre dans un nouvel onglet) Il peut également atteindre la surface de la Terre par les volcans, les sources chaudes et les geysers. La quantité de pression et de chaleur détermine généralement la qualité du charbon : une mesure de la progression du charbon dans son parcours de la tourbe détrempée à la roche dure.
Le lignite est la plus basse qualité de charbon. Le lignite et le charbon semi-bitumineux contiennent encore des fractions végétales reconnaissables. Les charbons bitumineux et semi-bitumineux sont comprimés et chauffés jusqu’à ce qu’ils deviennent durs. Le charbon anthracite, qui est le plus rare et le plus haut de gamme, est lisse et brillant ; Il a été chauffé jusqu’au liquide dans un processus appelé métamorphisme. Pour atteindre le rang anthracite, cependant, il suffit d’atteindre une température élevée pendant une courte période – même une heure suffira, a déclaré Hauer.
l’anthracite brûle sans produire de suie ; Ils ont été utilisés historiquement par des navires au charbon qui tentaient de Éviter d’être repéré (Ouvre dans un nouvel onglet) en temps de guerre. Le lignite et le charbon bitumineux sont principalement utilisés pour la production d’électricité. Cuisson au lignite et au charbon semi-bitumé un peu plus (Ouvre dans un nouvel onglet) Dioxyde de carbone du charbon bitumineux lorsqu’il brûle.
Ces différences sont cependant faibles lorsque le charbon est comparé à d’autres sources d’électricité qui ont un impact moindre sur le réchauffement climatique. Globalement, le charbon produit deux fois plus de CO2 par kWh que le gaz naturel et 90 fois plus que le vent, selon Département américain de l’énergie (Ouvre dans un nouvel onglet).
« De toute évidence, les émissions du charbon et des processus industriels liés au charbon n’ont pas été bonnes pour le climat », a déclaré Hauer. « C’est la réalité dans laquelle nous vivons. »
