Le charbon extrait de la mine contient des matières stériles (terres, pierres, corps étrangers) qui doivent être éliminées en vue des utilisations domestiques et industrielles de ce combustible.
Il est lavé afin de le débarrasser des matières stériles.
Les gros blocs sont concassés, puis criblé afin de séparer les différents calibres prêts à l’utilisation.
Ces différentes opérations donnent lieu à la formation de quantités de fines (diamètre inférieur à 6mm) qui sont agglomérées et destinés aux usages domestiques.
Les utilisations énergétiques du charbon sont essentiellement le chauffage des maisons, la production de chaleur pour des besoins industriels et la production d’électricité (rendement faible 30 à 40%). Le charbon sous forme solide ne se prête guère aux applications mobiles.
C’est la raison pour laquelle on développe des techniques de conversion du charbon en combustibles ou carburants liquides ou gazeux. Et grâce aux recherches effectuées aujourd’hui, différentes transformations sont en cours d’amélioration.
La liquéfaction du charbon permet d’obtenir un liquide semblable à du pétrole brut qui pourra être raffiné pour obtenir un carburant automobile de qualité. Son rendement est bon mais son coût de production et son bilan environnemental sont critiquables. Le développement qui suit est inspiré de l’article : « La liquéfaction du charbon : où en est-on aujourd’hui » de Pierre Marion.
A ses origines, seul un contexte géopolitique particulier, comme un embargo (ex : embargo international lié au régime de l’apartheid) permettait de justifier cette filière ; le prix de revient des carburants de synthèse étant en effet beaucoup plus élevé que celui des carburants à base de pétrole, principalement à cause de la hauteur des investissements nécessaires et du coût alors faible du pétrole brut.
Des études récentes et convergentes estiment que le nombre de véhicules à moteur en circulation dans le monde pourrait doubler d’ici 2030 et donc la consommation de carburants continuer sur un rythme de croissance annuel élevé. L’une des causes est la très faible élasticité de la demande en carburants vis- à-vis du prix du pétrole brut.
Certes, ces projections tendancielles ne prennent en compte ni les éventuels changements de comportement individuel, ni les possibles mesures gouvernementales
en faveur de la réduction des gaz à effet de serre, ni l’introduction des biocarburants, ni le potentiel offert par des technologies économes telles que la motorisation hybride, voire 100 % électrique. Mais on peut penser que la tendance fondamentale pour les années à venir reste bien une augmentation de la demande mondiale en carburants.
Dans ce contexte, le charbon, dont les réserves sont encore abondantes tant en volume (près de 500 milliards de tonnes équivalent pétrole (Gtep), soit 3,5 fois les réserves pétrolières) qu’en termes d’années de production (plus de 150 ans au rythme actuel) représente une solution crédible pour assurer un complément d’approvisionnement pour les transports.
Malgré des coûts de production élevés et un bilan environnemental critiquable, des projets CtL devraient émerger dans les pays disposant d’importantes ressources charbonnières et fortement importateurs de pétrole. Dans beaucoup de cas, le souci de sécuriser une partie de l’approvisionnement énergétique par une ressource locale semble passer devant les critères purement économiques. Il n’est pas surprenant que la Chine, devenue importatrice nette de pétrole mais disposant de vastes réserves charbonnières à un coût imbattable (coût de production à partir de 5 $/t dans les meilleures mines), se soit récemment lancée dans des projets de ce type. D’autres pays présentant le même profil énergétique pourraient lui emboîter le pas : en témoignent les projets actuellement à l’étude aux États- Unis, ainsi qu’en Inde et aux Philippines. climatique global et au vu des émissions records de gaz à effet de serre "de la mine à la roue" (230 % de la filière pétrolière classique), un développement même partiel de la filière CtL nous paraît indissociable de la filière de captage et de stockage du CO afin d’assurer la demande énergétique mondiale tout en limitant les effets sur l’environnement dans un contexte de développement durable.
Ci-dessous les deux procédés de liquéfaction du charbon.
La gazéification du charbon produit du gaz qui peut être utilisé comme combustible ou carburant. Elle permet aussi de développer un couplage avec la technologie du cycle combiné pour la production de l’électricité. Son rendement est actuellement faible mais des recherches afin d’améliorer celui-ci sont en cours. Le développement qui suite est inspiré de l’article : « CBM : bilan et perspectives » de Guy Maisonnier.
Le Coalbed Methane (CBM) ou le "gaz de charbon" est un nom donné au méthane, c’est-à-dire le gaz naturel, récupéré à partir du charbon. Le CBM peut être récupéré suivant trois voies :
1. Le drainage dans les mines de charbon existantes (Coal Mine Methane ou CMM), pour des raisons de sécurité afin d’éviter le risque du "coup de grisou", mais aussi désormais pour valoriser le gaz ;
2. Extraction à partir des mines de charbon abandonnées (Abandoned Mine Methane ou AMM) ;
3. Production par forage des couches de charbon souterraines non exploitées (Virgin Coal Bed Methane ou VCBM).
Le CBM constitue potentiellement une ressource énergétique significative pour les pays producteurs de charbon, en particulier pour les six pays qui concentrent 80 % environ de la production mondiale : Chine (39 %), États-Unis (19 %), Inde (7 %), Australie (7 %), Russie (5%) et Indonésie (4%).
Le gaz de charbon ou Coalbed Methane (CBM), exploité depuis de nombreuses années aux États Unis, connaît un intérêt croissant dans de nombreuses régions du monde. La volonté de limiter le niveau de dépendance gazière de certains nouveaux pays gaziers (Inde, Chine, etc.) justifie sans aucun doute son développement. La nécessité de contrôler les émissions de gaz à effet de serre contribue aussi à son essor, en particulier grâce aux mécanismes mis en place par le protocole de Kyoto. Enfin, la hausse des prix du gaz sur les marchés internationaux favorise également cette tendance.
Transport
Le transport du charbon représente une part importante dans le prix de revient de celui-ci. On s’efforcera donc à implanter les gros consommateurs de charbon dans les régions minières.
Cependant, les contraintes liées aux différentes utilisations du charbon font que le transport sur des grandes distances est parfois nécessaire. Selon les conditions géographiques, les distances et les quantités à transporter, les moyens de transport utilisés peuvent être : des voies ferrées, des bateaux, des transports routiers, des carboducs.