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Le charbon et ses impacts

Le Réveilleur
14 janvier 2024
Lecture 44 minutes

Le charbon est utilisé depuis des milliers d’années par des sociétés humaines pour le chauffage et la métallurgie mais il faut attendre le XVIIIème siècle pour que son utilisation augmente fortement avec les machines à vapeur et, depuis, elle n’a fait que croître. Plus récemment, la consommation de charbon a connu une forte croissance entre 2000 et 2010 notamment sous l’influence de la chine avant de se stabiliser sur la dernière décennie.

La Chine consomme plus de la moitié du charbon dans le monde suivi par l’Inde, les États-Unis, le Japon, l’Indonésie, l’Afrique du Sud et la Russie. Plus globalement, on voit sur cette carte que la consommation du charbon est concentrée dans certains pays. Dans cette vidéo, je vais me concentrer sur les impacts environnementaux mais on parlera probablement des questions économiques et géopolitiques dans une future vidéo. Au niveau mondial, la consommation totale de charbon s’élève à 8 milliards de tonnes par an, quantité tellement colossale que c’est difficile à imaginer.

C’est comme si chaque personne sur Terre consommait une tonne de charbon par an !

Ce qui ferait 20 kg par semaine et par personne. Et encore, il faudrait plutôt répartir sur la population des pays qui consomment du charbon.

Ah ouais, ça pèse quand même 20kg par personne et par semaine !

Le charbon n’est pas une énergie du passé mais une ressource qu’on n’a jamais autant consommée que pendant la dernière décennie même si son utilisation se concentre dans certains pays.

Parmi les ressources fossiles, le charbon est la plus utilisée en poids puisque l’ensemble du pétrole consommé l’an dernier dans le monde pèse pour 4 milliards de tonnes et le gaz pour 3. Par contre, en quantité d’énergie fournie aux sociétés humaines, le charbon arrive second derrière le pétrole qui est plus dense énergétiquement et qui sert principalement pour les transports.

Et le charbon,à quoi ça sert ?

Sur une base énergétique, en 2019, près des deux tiers du charbon est utilisé pour produire 37% de l’électricité consommée dans le monde. 30% du charbon est utilisé par d’autres industries et, notamment, pour produire de l’acier et du béton. Les utilisations domestiques sont minoritaires et c’est une grosse différence avec le pétrole et le gaz. Le charbon est la ressource fossile la moins utilisée par les particuliers.

Et les utilisations industrielles du charbon c’est quoi ?

En fait, tous les charbons ne se valent pas et il faut faire un point là-dessus avant de parler de ses différentes utilisations.

Le charbon est une roche sédimentaire combustible. Sédimentaire parce qu’elle résulte de l’accumulation de sédiments, ici essentiellement de matière d’origine végétale.

En gros, c’est un caillou qui brûle. Et les plantes dont tu parles, elles ont poussé quand ?

La majorité des gisements ont été formés à partir de végétaux qui ont poussé il y a 250 à 360 millions d’années. En brûlant du charbon, on exploite donc de l’énergie solaire d’un lointain passé. Aujourd’hui, les sociétés humaines exploitent ce charbon bien plus rapidement qu’il ne s’en forme sur Terre. Et on peut dire la même chose du gaz et du pétrole. C’est pour ça que sur une échelle de temps humaine, on considère que ces ressources fossiles sont non renouvelables.

Et ce charbon comment il se forme ?

Dans un premier temps, ces végétaux se sont accumulés dans des situations limitant leur décomposition. Ces situations existent moins aujourd’hui mais c’est encore le cas des tourbières : des zones humides dans lesquelles la matière organique s’accumule dans un milieu pauvre en oxygène. La tourbe est une matière molle qui contient encore beaucoup de résidus végétaux. Pour devenir du charbon, cette matière doit subir un processus géologique de plusieurs millions d’années: la houillification ou charbonification.

La houillification ? Ça existe vraiment ce mot ?

Oui ça existe vraiment. C’est le lent processus de transformation de la matière organique sous l’effet de l’augmentation de pression et de température induite par l’enfouissement sous d’autres sédiments. Ce processus va réduire la teneur en eau et en hydrogène augmentant donc la teneur en carbone et l’énergie dégagée par la combustion d’un kilo de cette matière. Notons, parce que ce sera important pour la suite, que ce processus dégage du méthane qui peut rester coincé. C’est lui qui est responsable des coups de grisou: ces explosions de gaz qui constituent un des dangers d’exploitation du charbon.

Ce procédé de houillification implique que tous les charbons ne se valent pas ! Des charbons ayant subi des pressions et températures plus importantes ou pendant plus longtemps vont être plus intéressants d’un point de vue énergétique et trouver davantage d’applications. Et, ça implique que les charbons les plus intéressants sont, souvent, les plus profonds.

Le charbon peut être séparé en quatre catégories qui sont, de la moins intéressante à la plus intéressante: le lignite, les charbons sous-bitumineux, les charbons bitumineux et l’anthracite. En Français, le terme de houille désigne les trois dernières catégories.

Et comment on sait à quelle catégorie appartient un charbon?

On sépare ces catégories en fonction de leur humidité, de leur taux de carbone, de leur contenu énergétique, de leur taux de cendres et/ou de matières volatiles. Toutes les classifications n’utilisent pas les mêmes paramètres. Celle de l’Union Européenne repose sur le taux de matières volatiles, la teneur en carbone et, surtout, l’énergie qu’on peut tirer de la combustion du charbon.

Bon je sens que c’est un truc technique mais c’est quoi le taux de cendre et le taux de matières volatiles ?

Pour le charbon, les matières volatiles désignent les éléments qui vont être libérés à haute température, typiquement 900°C. Elles sont composées, entre autres, de méthane, de CO2, d’hydrocarbures et d’hydrogène. Les cendres désignent les éléments solides restants après la combustion du charbon. Elles contiennent des oxydes de silice, d’aluminium, de fer mais aussi des éléments toxiques comme des métaux lourds. Retiens l’existence de ces cendres parce qu’on en reparlera plus tard. En général, quand on va du lignite à l’anthracite, on diminue le pourcentage de ces éléments indésirables.

Et on peut regarder un peu en détail les catégories, à quoi ils ressemblent ces différents charbons ?

Le lignite est un charbon qui va du brun au noir. Il contient jusqu’à 75% d’eau et de nombreuses impuretés. Du fait de sa faible qualité et de son poids important par rapport à son contenu énergétique, il est quasi exclusivement utilisé proche de sa mine pour produire de l’électricité. Les charbons sous-bitumineux contiennent moins d’impuretés mais restent aussi principalement utilisés pour de la production électrique.

Les charbons bitumineux sont des charbons de meilleure qualité, ils ont été formés à plus de 85°C. L’image qu’on a en tête quand on pense au charbon correspond plutôt à celui-ci et c’est le type de charbon le plus abondant. Il est noir ou brun foncé. Il est dur mais friable et peut contenir pas mal de méthane. Des charbons bitumineux contenant peu de cendres, peu de soufre et peu de phosphore sont utilisés dans la métallurgie. On parle alors de charbon métallurgique et on peut en faire du coke.

Enfin, on a l’anthracite. C’est le charbon de meilleure qualité. Il a un très haut taux de carbone, peu d’impureté et, donc, une très bonne densité énergétique. Il n’est miné que dans quelques pays du monde et ne représente qu’1% des réserves mondiales de charbon.

Et c’est quoi le coke, du charbon qu’on sniffe ?

Non ! C’est un charbon qu’on pyrolyse, c’est-à-dire qu’on fait chauffer dans une atmosphère avec peu ou pas d’oxygène. Pour obtenir du coke métallurgique, utilisé pour faire de l’acier, on chauffe autour de 1300°C pendant une vingtaine d’heures. Notons qu’on peut pyrolyser d’autres choses que du charbon. Par exemple, le charbon de bois que vous utilisez pour faire votre barbecue est obtenu par pyrolyse de bois. Vu que ça n’a pas grand chose à voir avec le charbon qui nous intéresse ici, je vais laisser les barbecues tranquilles.

Donc les centrales électriques peuvent faire feu de tout charbon mais pour des applications comme l’acier, il faut des charbons avec des caractéristiques spécifiques.

L’acier, un matériau de base des sociétés, est l’usage industriel le plus important du charbon. Il en consomme plus d’un milliard de tonnes par an.

Si j’ai bonne mémoire,t’as déjà parlé de l’acier quelque part ?

Oui, je peux te renvoyer vers la vidéo sur les enjeux industriels de l’hydrogène. On en avait parlé puisque l’hydrogène est envisagé pour produire de l’acier sans charbon à la condition que cet hydrogène soit produit en émettant peu de gaz à effet de serre. Aujourd’hui, ce n’est pas le cas puisque l’hydrogène, largement utilisé dans l’industrie, est produit à partir de ressources fossiles. 71% de la production dédiée d’hydrogène provient du gaz et 27% provient du charbon.

Tu es en train de dire qu’on utilise du charbon pour faire de l’hydrogène ?

Oui. On gazéifie une partie du charbon pour produire de l’hydrogène pour des usages spécifiques, comme la production d’engrais, même si c’est plus polluant et moins efficace que de le faire avec du gaz. C’est surtout le cas en Chine qui a beaucoup de charbon mais peu de gaz. La quantité de charbon utilisée chaque année pour produire de l’hydrogène doit se situer autour de 150 millions de tonnes.

Et il y a d’autres usages industriels du charbon?

Le charbon peut être utilisé comme source de chaleur par de nombreuses industries dont une des plus gourmandes est l’industrie du ciment. Elle consomme plus de 400 millions de tonnes de charbon par an soit 5% de la production mondiale. Et on verra plus loin que les cendres de charbon peuvent également être utilisées dans la production de ciment et de béton.

Je ne vais pas passer trop de temps sur les différentes utilisations parce que je m’intéresse surtout à l’utilisation majoritaire du charbon: la production d’électricité qui en consomme plus de 5 milliards de tonnes par an.

Peu importe l’utilisation du charbon, la première étape est de l’extraire de l’environnement.
Suivant les régions du monde la répartition entre extraction souterraine et de surface change radicalement. Par exemple, 87% du charbon extrait en Chine provient de mines souterraines et comme la Chine est le premier producteur mondial, ça explique la partie majoritaire de l’extraction souterraine dans le monde. Ces mines souterraines émettent souvent plus de méthane et, entre autres pour cette raison, sont plus risquées pour les mineurs.

Donc la Chine c’est principalement des mines souterraines. Et il y a d’autres pays où c’est plus en surface ?

Oui, en Inde par exemple, 96% du charbon est extrait dans des mines de surface. Et, effectivement, quand on se promène sur le territoire indien, on tombe rapidement et régulièrement dessus. En surface, il faut retirer les couches supérieures du sol pour accéder au charbon qu’on peut extraire en quasi-totalité alors que l’exploitation souterraine demande de laisser une partie du charbon dans le sol pour des raisons structurelles.

Je vais essayer de vous montrer à quoi ressemble cette industrie gigantesque en mettant des images satellites. Il est possible que je me trompe dans ce que je montre ou que je ne montre pas les cas les plus illustratifs. Je trouve quand même l’exercice intéressant parce qu’il permet de se rendre compte de l’échelle de l’industrie du charbon.

Évidemment, je ne peux pas me retenir d’aller jeter un coup d’œil aux mines de lignite allemandes qui sont les plus gros trous d’Europe. Ces mines sont bien plus mécanisées que les mines indiennes. Les excavatrices utilisées ici sont les plus gros véhicules du monde. On voit les tapis roulants qui transportent le charbon et les matières à évacuer. On peut également regarder l’évolution dans le temps de ces mines, ce qui est un spectacle fascinant mais également terrifiant. À l’emplacement des mines actuelles, il y a eu des champs, des villages et même une autoroute. Je pourrais vous montrer de nombreuses régions similaires parce qu’il y a des milliers de mines de charbon dans le monde.

Mais, on va finir avec une extraction encore plus extrême.Aux États-Unis, dans la région montagneuse des Appalaches, on exploite le charbon en détruisant le sommet de certaines montagnes et, évidemment, toutes les forêts qui les couvrent. On retire jusqu’à 120 mètres de roches à l’explosif pour atteindre les veines de charbon. Le sol et les roches avoisinantes remplissent des vallées entières engloutissant tout ce qui s’y trouve. La topographie du site est irréversiblement modifiée. Des ruisseaux sont ensevelis et les cours d’eau en aval sont bien plus chargés en différentes particules dont, certaines, contiennent des éléments toxiques.

C’est quand même assez fou de se dire qu’on détruit des montagnes pour avoir du charbon ! Et il y a des risques d’éboulements ou de trucs de ce style ?

L’exploitation du charbon peut provoquer des affaissements du sol dans le cas des mines souterraines et des éboulements y compris via les tas de déchets miniers. Par exemple, en France, en 1966, un glissement de terrain d’un terril, une colline de résidus miniers, provoqua la mort de 144 personnes dont 116 enfants.

Dans les mines, il peut également y avoir des effondrements ou des explosions causées par le méthane présent dans le charbon. Les morts accidentelles du charbon sont plus nombreuses en Chine notamment parce que les mines souterraines sont plus dangereuses. En 2022, la Chine a connu 367 accidents causant 518 décès, un nombre pourtant en baisse de 78% depuis 2012.

Et vu les mines il doit y avoir beaucoup de déchets miniers non?

On parle de déchets miniers dès qu’on déplace de la terre ou de la roche. L’exploitation en surface qui demande de dégager d’importants volumes en produit donc beaucoup plus que l’exploitation souterraine. Mais, tous ces déchets ne posent pas les mêmes problèmes. Au-dessus des couches d’intérêt on a ce qu’on appelle le mort-terrain, c’est une couche qui est souvent relativement inerte et qui peut être remise en place à la fin de l’exploitation des mines. Les couches plus profondes peuvent contenir des éléments plus problématiques et c’est également le cas des résidus de la préparation du charbon. Comme pour le reste de l’industrie minière, les dangers et les risques des déchets miniers dépendent énormément des éléments contenus dedans. Certains déchets miniers sont des matières inertes alors que d’autres contiennent des éléments toxiques qui vont durablement polluer les sols et l’eau.

C’est quoi la préparation du charbon dont t’as parlé ?

Le charbon extrait de la mine est rarement utilisé directement. Il contient des matières minérales mélangées au charbon dans le sous-sol ou au moment de l’extraction. Ce qui sort de la mine est généralement nettoyé, broyé et on doit séparer ce qui nous intéresse du reste. Enfin, à cette étape, le charbon peut être séché parce que l’eau va réduire l’énergie récupérable pendant sa combustion et augmenter le coût du transport. La préparation va produire des rebuts que j’inclus dans les déchets miniers quand j’utiliserai ce terme dans la suite. Il n’est pas rare de trouver l’infrastructure de préparation du charbon dans l’environnement direct des mines.

Un charbon non préparé ou mal préparé va provoquer davantage de pollution, de déchets et aura des caractéristiques énergétiques moins intéressantes. Le degré de préparation dépend de la qualité du charbon, de la nécessité de le transporter, des utilisations visées mais également des contraintes environnementales qui sont propres à chaque pays.

Bon, on a vu quelques mines mais tu as mentionné qu’il y en a beaucoup,on a une idée de leur surface ?

Dans une étude de 2023, la plus complète à ma connaissance, des scientifiques ont évalué la surface de toutes les mines du monde en intégrant l’ensemble des infrastructures des mines dont les bassins et les résidus miniers. Ils ont pris en compte toutes les mines métalliques, mais également les mines de charbon, de diamant, de potasse, de sel ou, encore, de sables bitumineux, une forme de pétrole non conventionnel.

Ils estiment que toutes les mines du monde couvrent 66 000 km²,c’est moins de 0,05 % des surfaces émergées. Pour avoir un point de repère, les surfaces agricoles occupent le tiers des terres émergées. Le papier contient une caractérisation plus fine des mines de plus de 12 km² qui constituent un peu plus du tiers des surfaces minières. Parmi ces grandes mines, ce sont les mines de charbon qui couvrent la plus grande surface avec près du tiers suivi des mines d’or, de cuivre et de fer. D’autres sources confirment que les mines de charbon constituent une part substantielle des mines dans le monde. Méfiance donc envers les discours qui parlent des mines et de leurs impacts en oubliant les mines de charbon.

Ok,J’aurais jamais pensé que c’était autant !

Et, encore, on parle ici de l’occupation en surface et la majeure partie de l’extraction du charbon est souterraine. Il faut également noter que le charbon est majoritairement utilisé pour produire un peu moins de 40% de l’électricité consommée dans le monde alors que les mines de métaux ont des applications extrêmement diverses qui ne se limitent pas aux systèmes énergétiques.

Tu veux dire que le charbon c’est beaucoup d’extractions par rapport à ce que ça nous apporte?

Oui. Une manière de le montrer est de regarder l’extraction derrière la production d’électricité au niveau mondial et de regarder comment cette extraction peut évoluer avec la transition énergétique. C’est ce que fait une étude qui s’intéresse à la quantité totale de matières extraites pour le système énergétique.

La quantité totale de matières extraites… C’est quoi ça?

Et bien, si on veut se faire une idée des volumes extraits de l’environnement par une activité humaine, on ne peut pas juste compter la matière qui nous intéresse, il faut ajouter les divers déchets miniers. Pour le charbon, ça revient à multiplier quasiment par 10, la quantité de charbon extraite de l’environnement. Et ce n’est pas étonnant quand on voit les énormes trous créés, ou les montagnes décapitées, pour atteindre des gisements de charbon. Chaque année, c’est près de 45 milliards de tonnes de matière qui sont déplacées pour produire, grâce aux centrales à charbon, 10 000 TWh d’électricité.

Okay mais pour les métaux aussi, il y a plein de déchets miniers et il faut sortir un paquet de matières pour avoir ton petit lingot à la fin!

Exact. La quantité totale de matière extraite pour obtenir 1 kg de métal est variable. Pour 1 kg de fer par exemple, c’est 8 kg de matière qu’il faut extraire de l’environnement. Pour 1 kg de cuivre, c’est 430 kg. Pour 1 kg d’uranium c’est 22 000 et pour 1 kg d’or c’est 1 100 000.

Avec ces facteurs et connaissant les quantités de métaux derrière les différentes technologies bas carbone, les chercheurs ont regardé comment évoluait la quantité totale de matériaux extraites pour le secteur électrique dans un scénario de transition énergétique mondiale permettant de rester sous la limite de 2°C en 2100. Et on parle ici d’un scénario où la production d’électricité mondiale double d’ici 2050.

Ce que ce travail montre c’est que la quantité totale de matière extraite se réduit au fur et à mesure de la transition même dans des scénarios qui modélisent une très forte augmentation de la production électrique. À mon avis c’est un fait dont on parle peu : remplacer les centrales au charbon par des moyens de production bas carbone réduit considérablement l’extraction minière.

Attends… Donc tous ces discours que j’entends avec l’exploitation minière qui va exploser avec la transition c’est faux ?

Ce sont souvent des discours qui ignorent, volontairement ou non, l’industrie fossile existante malgré le fait qu’elle ait une taille et des impacts conséquents, en particulier quand on parle de charbon. Si cet oubli est involontaire, c’est une grosse erreur d’analyse parce qu’on veut faire une transition énergétique précisément pour réduire les énormes impacts des ressources fossiles.

Mais certains discours sur le sujet sont utiles. Il est important de savoir que nos besoins vont évoluer et que l’exploitation de certains métaux va augmenter pour permettre de réduire l’exploitation des ressources fossiles. Cette demande doit être anticipée et encadrée pour limiter les impacts environnementaux et sociaux de l’exploitation minière; et réduire les risques que des flux insuffisants de métaux freinent la transition. Pour les métaux, comme pour le charbon, les impacts varient considérablement entre les mines et les pays. Ce qui est, à mon avis, et quand c’est possible, une justification suffisante pour ramener l’extraction minière dans des pays développés avec des normes environnementales plus strictes.

Je rappelle également que les métaux présentent le net avantage de ne pas être détruit à l’utilisation et donc d’être potentiellement recyclable alors que le charbon est consommé à l’utilisation et ne laisse pas grand chose de plus que de graves problèmes environnementaux aux générations suivantes.

Donc remplacer le charbon par des alternatives bas carbone ça réduit l’extraction. Mais, on s’en fout un peu, non ? Je veux dire déplacer moins de cailloux, de terre et tout ça, c’est cool mais ça ne dit pas grand chose des impacts ?

En première approximation, on pourrait se dire que réduire les flux de matières donne une bonne idée de la réduction des impacts environnementaux. Mais, c’est vrai, que ce n’est pas forcément le cas. Peut-être que l’extraction et la consommation du charbon sont peu nocives alors que l’extraction et le raffinage des métaux le sont plus. On va essayer de voir si, pour certains problèmes environnementaux, le charbon serait préférable aux alternatives de production d’électricité. Mais, pour ce faire, on ne peut pas rester au niveau de la mine, il faut regarder quels autres impacts environnementaux sont associés à l’utilisation du charbon dans la production électrique.

En sortie de mine, le charbon doit être transporté.

Un papier scientifique a fait un travail titanesque de modélisation de ces transports pour l’année 2012. Sur cette représentation, plus un trait est large plus il y a de quantités transportées. En orange, on voit le transport maritime, en violet le fluvial, en vert le ferroviaire et en rouge le routier. Routier qui n’est envisageable que dans le voisinage des mines pour des raisons économiques et énergétiques. Attention, on ne regarde ici que du charbon consommé par les centrales électriques donc 5 milliards de tonnes sur les près de 8 milliards de tonnes produits cette année-là.

L’article fournit un zoom de l’Est de la Chine qui permet de comprendre ce qu’il s’y passe. Il y a du charbon transporté par la route dans les environs immédiats des centrales puis le rail ou le transport fluvial prend la relève. Mais, pour alimenter les centrales côtières du sud du pays, on voit que le charbon transite par rail avant de passer par l’océan. Si on va voir les images satellites de cette région, on trouve assez aisément l’infrastructure portuaire et des bateaux en cours de chargement. Chaque année, ce sont des centaines de millions de tonnes de charbon qui transitent par ces ports.

Et le charbon dans le transport maritime, c’est une part importante?

En 2021, 11 milliards de tonnes de marchandises ont été transportées par bateau dont 1,2 de charbon pour tous types d’utilisation, 1,7 de pétrole et 0,5 de gaz. Les ressources fossiles constituent donc plus de 30% du transport maritime et on peut constater que le charbon n’est pas négligeable à côté du pétrole.

Mais t’ as dit plus tôt qu’on produisait moins de pétrole que de charbon, faudrait comparer en prenant ça en compte !

Donc c’est vrai que, proportionnellement à sa production, le pétrole est 3 fois plus transporté par voie maritime que le charbon. Et le pétrole bénéficie aussi de pipelines pour son transport longue distance. C’est donc une ressource fossile plus globalisée et qui parcourt de plus grande distance que le charbon qui est, lui, surtout utilisé dans les pays qui l’extraient. Les 1,2 milliards de tonnes de charbon transportés par la mer ne constituent que 15% du charbon produit et il n’y a même pas que des échanges internationaux là-dedans.

Et je suppose que dans des régions du monde loin de l’océan , on doit avoir plus de trains ?

Oui. Si on regarde le zoom de l’article sur les États-Unis, on voit que c’est une région où le transport se fait surtout par voie ferroviaire entre les mines de charbon du centre du pays et les centrales de l’est. J’ai trouvé dans une autre source qu’en 2013, le charbon représentait 39% des tonnes transportées par rail aux États-Unis. Ce sont des trains qui font typiquement deux kilomètres de long et transportent plus de 10 000 tonnes de charbon. Je ne vais pas faire toutes les régions du monde. Le point à retenir c’est que le charbon constitue une part non négligeable du transport maritime et une part substantielle du fret ferroviaire de certains pays.

Pour résumer le transport, cette étude estime qu’une tonne de charbon fait, en moyenne, près de 1500 km entre la mine et la centrale. Deux tiers des distances sont parcourus par voie d’eau, un peu moins d’un tiers par rail et seulement 2% par camion. Il faut quand même noter qu’il y a d’énormes variations entre les sites. Des centrales au charbon sont directement construites à côté des mines et dans ce cas il n’y a aucun transport. C’est souvent le cas des centrales au lignite puisque ce charbon de mauvaise qualité serait coûteux à transporter par rapport à son contenu énergétique.

Et après tout ce chemin, le charbon arrive à la centrale !

Au niveau mondial, on produit 8 milliards de tonnes de charbon qui sont utilisés à 60% dans des centrales électriques qui produisent environ 10 000 TWh d’électricité. Ce qui implique qu’en moyenne mondiale, il faut un peu moins de 500 kg de charbon pour produire 1 MWh d’électricité. En France un petit réacteur nucléaire a une puissance de 900 MW. Une centrale au charbon équivalente aurait besoin d’environ 10 000 tonnes de charbon par jour pour produire au maximum de sa puissance. Voilà un ordre de grandeur facile à retenir.

Et si je voulais produire, avec du charbon,toute l’électricité consommée chez moi,ça ferait combien ?

Et bien tu peux regarder ta facture en kWh et multiplier par 500 grammes pour te faire une idée.

Donc cela nous fait … 3,5 tonnes par an ! Ça fait presque 10 kg par jour. T’es content que ça reste dans le système industriel parce que ça ferait vite lourd dans le caddie.

Maintenant qu’on a vu les quantités de matière derrière la production électrique à partir du charbon, détaillons un peu les pollutions induites. La combustion du charbon dans les centrales dégage du CO2 mais également des particules fines, des oxydes de soufre et d’azote et d’autres polluants en plus petites quantités comme du mercure. La combustion émet également des cendres volantes qui étaient à l’origine dispersées dans l’environnement mais sont aujourd’hui récupérées dans la majorité des centrales au charbon et forment, avec les résidus de combustion, les cendres de charbon dont on parlera plus loin. Beaucoup de centrales disposent également de systèmes plus ou moins efficaces pour réduire les émissions polluantes aériennes et ces polluants peuvent finir dans les cendres.

Les polluants émis vers l’environnement et ceux présents dans les cendres vont fortement dépendre du charbon utilisé, de sa préparation mais également des technologies des centrales et, plus encore, des moyens mis en place pour limiter la pollution. La situation n’est donc pas la même dans chacune des 6 550 centrales au charbon en fonctionnement dans le monde. Je vais développer surtout deux points : la pollution de l’air et la question des cendres de charbon.

La combustion du charbon créent des pollutions importantes parce qu’elle dégage des gaz soufrés, des oxydes d’azote et des particules fines. Ces polluants peuvent former un smog, un brouillard polluant toxique qui enveloppait les villes européennes pendant la première moitié du XXème siècle. Le grand smog de Londres de 1952 fit, par exemple, 10 000 morts.

Historiquement, on a réduit ces pollutions dans les villes européennes en construisant en dehors des villes des usines de gazéification du charbon. Le charbon y était transformé en “gaz de ville”, composé de méthane, de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Les éléments les plus problématiques étaient donc libérés en dehors des villes souvent en produisant une pollution locale importante de l’air, du sol et de l’eau. Ce gaz de synthèse a ensuite été remplacé par le gaz dit “naturel”, un gaz fossile composé de méthane et qui est extrait tel quel de l’environnement.

Alors c’est cool le petit historique mais on en est où maintenant ?

Les smogs induits par la combustion de charbon ont disparu des villes européennes mais sont encore visibles aujourd’hui en Chine ou en Inde. Je vais me concentrer sur les émissions des centrales au charbon et laisser de côté les autres utilisations. Mais, notons quand même que l’utilisation domestique de charbon est un facteur de pollution de l’air à l’intérieur des habitations. L’Organisation Mondiale de la Santé estime que près de 3 milliards de personnes utilisent du bois ou du charbon pour cuisiner, ce qui causerait 4,3 millions de morts par an.

Je vais reprendre l’article scientifique que j’ai utilisé pour le transport et qui regarde les pollutions de chaque centrale au charbon en fonctionnement dans le monde en 2012. Quand on regarde la pollution de l’air induite par l’utilisation du charbon dans la production électrique, on voit qu’il y a des émissions polluantes au niveau des mines et au niveau du transport mais l’immense majorité a lieu au niveau des centrales. Pour l’instant, je vais laisser de côté la question du climat et des gaz à effet de serre.

Sur cette figure, plus la barre est haute, plus la centrale associée a d’effets négatifs sur la santé des populations environnantes. Pour les plus experts, l’évaluation se fait en DALY, un indicateur qui évalue le nombre d’années de vie en bonne santé perdues. On voit clairement que l’impact sanitaire de la pollution de l’air est surtout concentrée dans des pays avec des normes environnementales moins strictes et, notamment, en Inde. L’article évalue qu’en 2012 la production d’électricité à partir de charbon a coûté à l’humanité près de 9 millions d’années de vie en bonne santé. Cette perte est d’autant plus regrettable qu’une partie pourrait être évitée avec des technologies limitant les rejets toxiques par voie aérienne.

Si on élargit la question à toutes les ressources fossiles, une étude de novembre 2023 estime que leur pollution de l’air cause plus de 5 millions de morts prématurées par an dans le monde.

D’accord mais il y a des impacts derrière toutes les activités humaines…pour voir si ça fait beaucoup, on pourrait comparer avec d’ autres moyens de production.

Okay, faisons ça. Tu vois ici une estimation du nombre de morts pour produire 1 TWh d’électricité avec différents moyens de production. Ces estimations incluent la pollution de l’air dont on vient de parler mais également les morts accidentelles comme les accidents miniers.

On voit que le lignite s’en sort moins bien que le charbon classique parce que c’est un charbon plus polluant. Le gaz, pour cet indicateur, permet déjà une forte réduction des impacts. L’utilisation de biomasse pour produire de l’électricité participe à la pollution de l’air d’où un impact qui n’est pas négligeable. Si ces évaluations sont correctes, le nucléaire, le photovoltaïque et l’éolien tuent 1 000 fois moins de gens par TWh produit que le lignite. Et à cette pollution de l’air en fonctionnement normal peut s’ajouter des événements accidentels, notamment des incendies dans des mines ou de déchets miniers contenant du charbon.

Attends, y a des incendies dans des mines de charbon?

Le charbon peut s’enflammer spontanément à cause de mécanismes physiques et chimiques qui seraient un peu longs à expliquer. Cette particularité nécessite certaines attention à l’extraction, au transport et à l’entreposage et peut engendrer des risques et des pollutions.

Lorsqu’une mine de charbon souterraine prend feu, ça peut être très difficile à éteindre. Il y aurait plus de 100 incendies de mines de charbon dans le monde dont certains brûlent depuis des décennies. Bien qu’il existe des occurrences naturelles, les feux de charbon souterrains sont majoritairement dus à l’homme. Ces feux engendrent des émissions polluantes pouvant être localement très graves, d’autant que la combustion se faisant en défaut d’oxygène, il y a émission de composés particulièrement toxiques. Par exemple, Centralia est une ville fantôme américaine qui a été abandonnée à la suite d’un feu de mine. Différents déchets miniers contenant du charbon peuvent lentement s’oxyder ou être enflammés et causer des émissions polluantes.

En plus d’avoir des impacts sanitaires, les émissions polluantes dont on a parlé dans cette partie participent à d’autres problèmes environnementaux comme la pollution des sols, des eaux ou encore la formation de pluies acides. Mais la pollution des sols et des eaux n’est pas uniquement due aux rejets par voie aérienne et il est temps que je parle des cendres de charbon.

Dans le monde, les centrales au charbon produisent annuellement de 1 à 1,5 milliard de tonnes de cendres, ce qui en fait un des plus gros flux de déchets industriels. Pour avoir un point de repère, l’ensemble des déchets ménagers au niveau mondial représente environ 2 milliards de tonnes de déchets par an. Oui, la production de cendres de charbon est du même ordre de grandeur que celles des déchets ménagers !

Après, des déchets c’est juste des trucs dont on n’a pas l’utilité. Si c’est des gros volumes mais que ce n’est pas dangereux… ça ne me parait pas très grave !

Effectivement. Mais, ces cendres de charbon peuvent poser des problèmes. Elles sont principalement composées de silice, d’aluminium, de fer, de calcium et d’oxygène. Mais, elles contiennent également des polluants dans des proportions variables comme, par exemple, du soufre qui les rend acide, des dioxines et des métaux lourds tels que le cuivre, l’arsenic, le plomb, le mercure, le sélénium, ou encore, l’uranium.

Les éléments toxiques présents dans les cendres de charbon peuvent avoir des effets sanitaires extrêmement variés : maladies cardio-vasculaires, troubles de la reproduction, cancers, dommages neurologiques, problèmes de développement chez les enfants pour n’en citer que quelques-uns. Je vous laisse un petit visuel si vous voulez mettre sur pause et lire les joyeusetés que peuvent induire une surexposition à certains des éléments chimiques présents dans les cendres de charbon. Il existe de nombreux articles scientifiques montrant l’augmentation des maladies dans les alentours de certaines centrales au charbon même si les voies d’exposition aux rejets toxiques peuvent varier.

Y a pas mal de conditionnel là-dedans.

Les éléments toxiques contenus dans les cendres de charbon étaient dans le charbon avant sa combustion. Il va y avoir des conséquences négatives quand les hommes ou les écosystèmes sont exposés à certaines quantités de ces éléments toxiques. Et ça dépend de nombreux paramètres. Certains charbons contiennent peu d’éléments toxiques ou sont bien gérés et induisent une contamination limitée des sols et des eaux. Mais, d’autres, en particulier en cas de mauvaise gestion des cendres peuvent avoir de graves impacts environnementaux. Le pire des cas serait une centrale qui se débarrasserait de ces différents effluents et déchets directement dans le cours d’eau le plus proche.
N: Tu dis que ce sont des éléments naturellement présents dans le charbon, je ne vois pas où est le problème du coup ?

Attention avec ce type de raisonnement, je peux très facilement te tuer avec des éléments présents naturellement dans l’environnement. Ici, le problème c’est qu’on a sorti ces éléments du sol, qu’on les a concentrés en brûlant le charbon et qu’on en dispose en surface dans des conditions qui peuvent engendrer des contaminations environnementales. Dans le cas des métaux lourds, c’est d’autant plus problématique qu’ils ne se dégradent pas et peuvent donc s’accumuler dans l’environnement.

Parce que les cendres de charbon en sortie de centrale elles deviennent quoi ?

On verra plus tard qu’elles peuvent trouver certaines applications et cela concerne quand même 60 % des cendres. Mais,en attente ou en absence d’utilisation, elles sont entreposées à sec ou dans des bassins artificiels. Quand elles sont stockées à sec, il faut les arroser régulièrement pour éviter que le vent ne les disperse. L’eau qui s’infiltre dans le tas de cendres peut dissoudre des sulfures et engendrer des drainages miniers acides. Ces écoulements acides sont toxiques à cause des métaux lourds qu’ils contiennent et sont souvent rendus oranges par le fer. On peut les observer au niveau des mines, de charbon ou non, mais également au niveau des différents déchets miniers ou de cendres de charbon. Dans certains cas, ils sont visibles depuis l’espace.

Donc les tas de cendres, c’est pas incroyable. Et les bassins que t’as mentionnés c’est quoi les soucis ?

Comme il est plus facile d’évacuer les cendres de la centrale avec de l’eau, le stockage dans des bassins de rétention aux alentours directs de la centrale est la technique la plus commune. L’évaporation de l’eau concentre les cendres qui restent mouillées et ne sont pas dispersées par le vent dans l’environnement. Malheureusement, des déversements accidentels peuvent avoir lieu mais également des infiltrations qui peuvent polluer l’eau et les sols dans les alentours.

J’ai surtout trouvé de la documentation sur le cas américain. Ce qui permet de se rendre compte des problèmes que posent ces cendres même dans des pays riches. Il y aurait plus de 160 bassins à cendres perméables aux États-Unis comme on peut le voir sur cette carte. Ces bassins peuvent donc entraîner une contamination des nappes phréatiques sous-jacentes et il existe de nombreux exemples de contamination aux métaux lourds de l’eau utilisée par les populations dans le voisinage de centrales au charbon.

Il faut également noter que les centrales au charbon sont souvent situées près de rivières pour leur refroidissement et le rejet de certains de leurs effluents. Elles ne doivent pas non plus être trop loin des centres de consommation pour limiter les pertes en ligne. Et comme il ne fait pas bon vivre près d’une centrale au charbon, ce sont souvent des minorités pauvres qui se retrouvent dans le voisinage ou en aval de centrales au charbon. Ce sont elles qui sont exposées à la pollution de l’air et de l’eau. On retrouve un schéma classique des problèmes environnementaux : ce sont les plus défavorisés qui subissent les dommages.

Et s’il y a des impacts sur l’homme, je suppose que ça affecte aussi les animaux et peut-être même les plantes?

Oui, les différents rejets associés aux centrales au charbon ont également une influence sur l’acidité des milieux aquatiques ce qui y affecte les organismes vivants. Certains métaux lourds qu’on a évoqué s’accumulent dans les chaînes alimentaires jusqu’à atteindre des niveaux où ils ont des effets physiologiques visibles et documentés. Les éléments considérés comme les plus préoccupants sont le sélénium, le mercure et l’arsenic. D’ailleurs ça implique que la consommation de plantes et d’animaux dans des zones contaminées peut être une source d’exposition à des métaux lourds ou d’autres polluants pour les hommes.

Et ces effets sur la biodiversité peuvent être localement importants. Par exemple, une étude sur un lac de Caroline du Nord contaminée par des rejets de centrale au charbon a montré que le sélénium a fait disparaître 19 des 20 espèces de poissons initialement présentes dans le lac. J’ai également trouvé une étude qui montre les impacts sur les végétaux. Je n’ai pas passé beaucoup de temps sur ce sujet parce qu’il n’y a pas beaucoup d’éléments et de grandes variations entre les sites . Les dommages environnementaux peuvent également être particulièrement importants quand des accidents répandent de grandes quantités de cendres dans l’environnement.

Là je sens venir le truc. On met plein de cendres derrière des digues…et des fois ça casse…..

Exactement, il peut y avoir des ruptures de digues et le déversement d’énormes quantités de cendres de charbon. Un des plus beaux exemples a eu lieu le 22 décembre 2008 aux États-Unis. La rupture d’une digue a entraîné le déversement de 4,2 milliards de litres de boues de cendres de charbon en faisant le plus grand déversement industriel de l’histoire des États-Unis. Ce déversement causa des millions de dollars de dommages et nécessita plus d’un milliard de dollars pour les opérations de nettoyage. Il eut également des impacts importants sur les écosystèmes avoisinants. Plusieurs travailleurs employés pour nettoyer le site développèrent des maladies mortelles suite à l’exposition aux cendres de charbon et, possiblement, en plus des éléments radioactifs présents dans les cendres, à une contamination radioactive déjà présente dans les sédiments. Et pour ceux que ce dernier élément intrigue, je vous laisse un article pour aller plus loin. Je ne vais pas trop m’étendre sur ce sujet mais sachez qu’on pourrait parler d’autres accidents de ce type, ce n’est pas un cas unique.

Attends, t’as dit un truc sur des éléments radioactifs présents dans les cendres? Mais ils viennent d’où?

Il y a des éléments radioactifs naturellement présents dans l’environnement comme l’uranium et le thorium. Comme les autres métaux lourds, il peut y en avoir dans le charbon et ils sont concentrés au moment de la combustion. On en avait déjà parlé dans la vidéo sur les ressources en uranium parce que l’idée d’extraire l’uranium des cendres sortant de centrales électriques est étudiée pour certains charbons.

Une conséquence étonnante de la présence d’éléments naturels radioactifs dans le charbon est que l’exposition à de la radioactivité peut être plus importante, en fonctionnement normal, dans le voisinage d’une centrale au charbon que dans le voisinage d’une centrale nucléaire. On parle ici d’exposition à de très faibles doses où les impacts sanitaires sont difficiles à évaluer s’ ils existent. Mais, au-delà de la question de la radioactivité, thorium et uranium sont des métaux lourds toxiques. Comme pour tous les autres métaux lourds, les risques sanitaires dépendent de l’exposition.

Et comment on peut se débarrasser de ces cendres ?

D’abord on peut essayer d’en produire moins. Évidemment, on pense à la sortie nécessaire du charbon qui devrait graduellement réduire le problème. Mais, privilégier des charbons avec moins de composés toxiques peut également aider, de même qu’une meilleure préparation du charbon en amont de la centrale. Reste qu’on produit encore des cendres de charbon et, surtout, il y a des milliards de tonnes à gérer qui se sont accumulées pendant des décennies : un héritage toxique d’une des industries les plus polluantes n’ayant jamais existé. D’ailleurs, c’est le cas en France aussi sous forme de terrils ou de nombreux sites contenant des centres de charbon. Je vous laisse un document qui en fait l’inventaire et relève des contaminations.

Donc on a des milliards de tonnes de cendres dans le monde avec des impacts potentiels et comment on peut gérer ça définitivement ?

Au niveau mondial, 60% des cendres de charbon produites sont utilisées. Les problèmes de toxicité qu’on a évoqués ont réduit certaines utilisations comme le déneigement ou l’épandage agricole. Dans les pays avec des normes environnementales moins strictes, on trouve des utilisations qui sont interdites ailleurs.

Tous les résidus des centrales au charbon ne sont pas utilisés de la même manière et ça amène parfois à séparer les cendres volantes, les mâchefers qui sont les résidus de combustion et les produits de la dépollution des fumées. Par exemple, les mâchefers peuvent être utilisés dans des remblais et des sous-couches de route. Les cendres volantes peuvent être utilisées dans la production de ciment, de béton ou de briques, ce qui réduit les impacts environnementaux et la pression sur les ressources de ces productions. Et le traitement du soufre dans les centrales électriques produit du gypse qui peut se substituer à l’extraction nécessaire pour produire des plaques de plâtre. Globalement, les utilisations majoritaires sont dans les matériaux de construction et c’est logique quand on voit les volumes en jeu.

Et dans ces cas,les éléments toxiques ne posent pas de problème ?

La logique c’est que les éventuels éléments toxiques vont se retrouver coincés, ce qui constitue une manière de limiter la contamination environnementale ou de la ralentir considérablement. Il faut quand même faire attention aux expositions, notamment par inhalation, des travailleurs amenés à manipuler ces substances. Gérer les cendres de charbon consiste à s’assurer de limiter leur contamination de l’environnement en dessous d’expositions considérées comme sans risques ou avec des risques acceptables.

Et là, vous vous doutez que ça va dépendre des connaissances scientifiques sur ces risques, de ce qu’on considère comme acceptable et donc des législations nationales mais également des teneurs dans les cendres de différents éléments toxiques. Par exemple, ce sont des évaluations des risques sanitaires, notamment via l’exposition à des métaux lourds, qui ont amené l’Agence de Protection de l’Environnement américaine à revoir la législation sur la gestion des cendres et les réutilisations acceptables.

Une réutilisation bien encadrée des cendres reste une forme d’économie circulaire qui peut réduire les impacts environnementaux de certaines productions et réduire les problèmes environnementaux que posent les cendres. Pour autant, la toxicité de certaines cendres soulève des questions légitimes et leur utilisation est une question complexe que je ne fais qu’effleurer ici.

Et si on ne peut pas ou si on ne veut pas les utiliser, comment on fait?

On peut transformer un bassin à cendres en un dépôt définitif si on peut s’assurer de limiter la contamination vers l’environnement en séchant le bassin et en le recouvrant d’une couche imperméable. On peut aussi enfouir les cendres dans des sites dédiés ou d’anciens sites d’extraction où la géologie et/ou l’utilisation de membranes imperméables va limiter la contamination environnementale. Ces approches s’accompagnent, en général, d’un suivi de certains éléments chimiques dans les eaux et les terres alentour.

Cette question rejoint celle, plus large, de la gestion de long terme des mines de charbon et de leurs déchets puisqu’ils posent des problèmes environnementaux : risque d’effondrement, oxydation voire combustion, pollution de l’air ou, encore, drainages miniers acides. Il faut alors enterrer les déchets problématiques suivant des dispositions qui réduisent la contamination environnementale et faire un suivi pour s’assurer que tout se passe comme prévu. Bien gérés, d’anciens sites miniers peuvent être utilisés comme des sols agricoles ou être colonisés par la végétation. Mal gérés, ils vont continuer de polluer leur environnement.

Je ne vais pas trop développer cet aspect parce que c’est déjà long mais je vous laisse un bon document en anglais qui explique tout ça et montre des photos avant et après réhabilitation de sites américains. Je trouve important de retenir qu’en brûlant du charbon on lègue un héritage polluant aux générations suivantes et pas uniquement sous forme de CO2.

D’ailleurs… On n’a pas encore parlé des impacts climatiques !

J’ai repoussé cette question vers la fin parce que si les émissions de gaz à effet de serre sont un énorme problème de l’utilisation du charbon, je voulais bien faire comprendre que c’est loin d’être le seul.

Une étude que j’ai utilisée précédemment montre qu’en prenant en compte toutes les émissions dont les émissions de méthane au niveau des mines, on trouve que générer 1 kWh d’électricité à partir du charbon émet, en moyenne mondiale, 1,13 kg d’équivalent CO2. C’est environ 100 fois plus que l’éolien, l’hydroélectricité ou le nucléaire et 30 fois plus que le photovoltaïque. C’est également deux fois plus que la production d’électricité à partir de gaz. Les centrales les plus récentes ont un meilleur rendement et sont en dessous de cette moyenne. L’utilisation de lignite, le charbon le plus polluant, induira des émissions au-dessus de cette moyenne. Mais la variabilité sur le CO2 est beaucoup plus faible que sur les autres émissions polluantes. Brûler du charbon émet du CO2 est on ne peut pas y faire grand chose.

Mais dans une vidéo je crois que t’avais parlé de la possibilité de capter et séquestrer le CO2 ?

Avec ces technologies, il faut être capable de capter le CO2 mais également de trouver une solution de séquestration à long terme. Ces technologies existent mais elles sont complexes, coûteuses et, surtout, très peu déployées aujourd’hui. Vu les dommages environnementaux non climatiques du charbon, il est très peu probable que cette technologie change la donne pour l’utilisation du charbon dans la production électrique.

Les émissions dues à toutes les utilisations du charbon sont d’environ 15 milliards de tonnes de CO2 dont plus de la moitié pour la Chine. Le charbon est donc responsable de plus de 40% des émissions de CO2 par les ressources fossiles. Et au CO2, il faut ajouter les émissions de méthane dues à l’utilisation du charbon.

Méthane qui est un gaz à effet de serre plus puissant que le CO2.

L’effet réchauffant sur un siècle d’un kg de méthane est équivalent à 30 kg de CO2. La majorité des émissions de méthane induites par l’exploitation du charbon ont lieu à l’extraction et majoritairement de mines souterraines et ont donc lieu pour une grande partie en Chine. À noter que les mines abandonnées laissent également s’échapper du méthane donc sur cette question aussi, on devra gérer un héritage polluant.

En 2022, les activités humaines ont émis environ 347 millions de tonnes de méthane vers l’atmosphère dont 142 millions proviennent de l’agriculture et 133 du secteur de l’énergie. Dans l’énergie, les émissions liées à l’exploitation du charbon sont de près de 42 millions de tonnes soit 12% des émissions par les activités humaines. Ces émissions de méthane viennent pour les trois quarts de quatre pays : Chine, Russie, Indonésie et Inde. Si on considère le facteur 30 que j’ai donné plus haut, on peut calculer que les émissions de méthane ajoutent 1,2 milliards de tonnes d’équivalent CO2 au 15 milliards de tonnes de CO2 évoquées plus haut.

Donc les émissions de méthane du charbon, c’est beaucoup mais ça reste faible par rapport à ses émissions de CO2.

Les émissions de méthane sont d’autant plus regrettables que le méthane a une valeur économique parce qu’on peut l’utiliser. Éviter ces émissions de méthane est non seulement une nécessité climatique mais s’avère rentable dans de nombreux cas. Au prix du gaz de 2021, éviter les émissions de méthane du système énergétique est rentable dans 40% des cas et ça monte à 80% avec les prix élevés du gaz en 2022.

Ces dernières années ont vu une attention de plus en plus poussée sur ces émissions de méthane et on a également les outils satellites pour les détecter. Il y a des chances que ça continue d’être un point d’attention des politiques dans les années à venir. C’est un point qui est d’ailleurs discuté à la COP28 au moment où j’écris cette vidéo et la Chine a récemment publié son plan pour réduire ses émissions de méthane.

Et pourquoi on a ce focus politique sur le méthane ?

C’est un gaz à effet de serre puissant et avec une durée de vie d’une douzaine d’années, agir sur les émissions de méthane a donc des effets rapides sur sa concentration et donc sur le climat. En plus, il y a eu peu d’efforts sur ce gaz jusqu’ici et donc des réductions facilement accessibles dans certains secteurs. Il faut cependant avoir conscience que sans réduction extrêmement forte des émissions de CO2, il n’y aura pas de stabilisation du climat puisque le CO2, contrairement au méthane, peut rester très longtemps dans l’atmosphère et s’y accumule.

Plus globalement, les émissions de gaz à effet de serre viennent considérablement alourdir le bilan environnemental de la production électrique à partir de charbon puisque le changement climatique affecte négativement les sociétés humaines et les écosystèmes.

Okay, on a fait un peu le tour de différentes pollutions, est-ce qu’on peut synthétiser tout ça ?

Toutes les activités humaines ont des impacts. Pour juger les différents impacts environnementaux de la production électrique à partir du charbon, on peut la comparer avec des technologies ayant la même finalité. Pour ça, on va regarder les résultats d’une étude qui fait l’analyse du cycle de vie de différentes technologies de production d’électricité. Ce type d’analyse prend en compte l’extraction des matières premières, la production, les transports, la phase d’utilisation et la fin de vie. Je ne vais pas prendre le temps d’expliquer tous les problèmes environnementaux et toutes les unités mais plus la quantification est élevée, pire c’est.

Commençons par l’eutrophisation : une pollution de l’eau affectant durement les écosystèmes aquatiques. On voit clairement que le charbon est plus polluant que les technologies alternatives qu’on parle de gaz, d’hydroélectricité, de nucléaire, de photovoltaïque ou d’éolien.

On a parlé longuement de la toxicité humaine dans cette vidéo. Cette figure permet de la comparer à d’autres technologies et on voit clairement que le charbon est plus toxique que les alternatives.

Pour l’occupation des terres, seul le photovoltaïque au sol et certains barrages hydroélectriques arrivent à faire pire que le charbon. Notons que dans tous les cas, l’occupation des terres par le système énergétique est faible notamment devant la surface qu’occupe notre système agricole. L’utilisation énergétique de biomasse pose plus de questions sur cet aspect mais elle n’est pas représentée ici.

Un autre aspect dont je n’ai pas discuté est celui de l’utilisation d’eau. Les questions d’utilisation d’eau dépendent de la disponibilité en eau qui varie significativement entre les régions et les pays. Consommer un mètre cube d’eau au Québec ne soulève pas les mêmes problèmes que le faire au milieu d’une région désertique.

La question de l’utilisation d’eau par le charbon est, par exemple, discuté en Australie. Dans un article, on apprend que l’extraction y demande 653 litres d’eau par tonne de charbon. L’extraction minière du charbon utilise de l’eau pour préparer et nettoyer le charbon, pour limiter la production de poussières ou encore nettoyer les équipements. Et évidemment, les centrales au charbon, comme toutes les centrales thermiques, demandent d’avoir accès à une source d’eau pour leur refroidissement.

En Australie, un rapport estime que l’extraction du charbon et son utilisation pour produire de l’électricité sont responsables de 4% de la consommation d’eau du pays et de 7% des prélèvements. Bref, sur la question de l’utilisation de l’eau, le charbon n’est pas, non plus, un bon élève.

Et quand on compare aux autres technologies on voit que le charbon est plus gourmand en eau que les renouvelables. Ici, on regarde la quantité d’eau dissipée dont on prive d’autres usages.

Y a pleins de pollutions différentes est-ce qu’ on ne peut pas avoir une vue d’ensemble ?

Des approches proposent de le faire mais ça demande d’agréger différents impacts environnementaux ce qui est un exercice difficile et incertain. Le résultat de cet exercice pour la santé humaine montre des impacts très importants pour le charbon et le gaz par rapport aux alternatives, principalement à cause des conséquences du changement climatique.

C’est la même chose quand on agrège les différents problèmes environnementaux pour évaluer les impacts de ces technologies sur les écosystèmes. Agréger différents impacts environnementaux est loin d’être évident mais, les études qui le font montrent clairement que le charbon est pire que tout et pas seulement sur le climat mais également sur de nombreuses autres formes de pollution.

Il faut sortir de l’idée que lutter contre les ressources fossiles n’est qu’une question de climat, c’est aussi une manière de réduire d’autres formes de pollution qui engendrent des conséquences néfastes pour les sociétés humaines et les écosystèmes. Le déploiement de nucléaire, d’éolien, de photovoltaïque ou d’hydroélectricité à la place de technologies fossiles amène des co-bénéfices importants et c’est consensuel dans la littérature scientifique.

Bref, le changement climatique et ses terribles conséquences nous poussent à dégager le charbon au plus vite mais on peut avoir d’autres motivations à le faire tant le charbon a des effets délétères.

Après, c’est une ressource non renouvelable… Ça ne durera pas éternellement. Est ce qu’on ne peut pas juste attendre qu’il n’y ait plus de charbon ?

Non parce qu’il y en a un gros paquet.

Si on se pose la question du charbon restant dans le monde, on retrouve, comme pour les métaux, deux notions différentes : les réserves et les ressources. Les réserves c’est ce qui a été démontré comme techniquement et économiquement exploitable par certains pays. Il y a plus d’un siècle de réserves au niveau de production actuelle de charbon. En plus,et plus globalement, les réserves de ressources fossiles n’ont cessé d’augmenter jusqu’ici, grâce à l’exploration et aux évolutions technologiques.
Les ressources sont une estimation de la quantité contenue dans le sous-sol. Elles sont donc plus élevées que les réserves. Ici, vous voyez les réserves et les ressources estimées pour le pétrole, le gaz, la houille et le lignite. Elles sont estimées en émissions de CO2 que leur combustion dégagerait. Et, à côté, vous avez la quantité de CO2 qui nous amènerait à un réchauffement de 2°C. Autant dire que si on veut lutter contre le changement climatique, on ne peut pas attendre l’épuisement des ressources fossiles. Il va falloir en laisser dans le sol et un bon paquet ! Et, parmi les ressources fossiles, le charbon représente de loin le plus gros volume de carbone.

Dans les prochaines années, cette consommation de charbon, elle va évoluer comment ?

Son utilisation engendre de nombreux impacts environnementaux : émissions de grande quantité de gaz à effet de serre, pollution de l’air, pluie acide, ou encore, pollution des sols et des terres par des métaux lourds. Les cendres de charbon et les résidus miniers peuvent engendrer des pollutions durables de leur environnement et constituent un héritage toxique de cette industrie.

Il est important d’avoir à l’esprit les volumes considérables que représentent l’exploitation du charbon et l’ampleur des conséquences environnementales. Ça permet de comprendre que la substitution du charbon par des technologies bas carbone n’est pas seulement une nécessité climatique mais s’accompagne de cobénéfices importants comme la réduction de l’extraction minière et de la pollution de l’air, des sols et de l’eau.

Sources

Articles principaux :  

Ressources généralistes sur le charbon :

Diverses utilisations industrielles du charbon :

Mine et préparation du charbon :

Sortir du charbon pour réduire l’extraction : 

Transport :

Pollution de l’air : 

Cendres : 

Déversement accidentel de cendres : 

Radioactivité & cendres de charbon :

Climat et méthane :

Eau et charbon : 

Réserves & Ressources : 

Synthèse des impacts environnementaux : 

Our World In Data : 

Auteur
Le Réveilleur
Rodolphe Meyer - Journaliste à STUP
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