15 décembre 2012

Une utilisation industrielle du charbon
Le coke* est produit en chauffant différentes qualités de charbon réduites en poudre et mélangées. A 450°C, la pâte à coke devient visqueuse et se solidifie à 550°C. Certaines matières volatiles sont récupérées. Le coke est utilisé dans les hauts fourneaux pour réduire le minerai de fer et fabriquer la fonte puis l'acier dans les industries sidérurgiques. C'est le risque de pénurie de charbon de bois en Angleterre qui a lancé l'utilisation métallurgique du charbon.
Aujourd'hui, avec le recul, il eut été plus judicieux de gérer durablement les forêts que d'envoyer des mineurs extraire le charbon au péril de coups de grisou et de silicose. Mais les besoins d'espace pour la nourriture et les besoins grandissants en énergie, conjugués à une rareté croissante de la ressource bois, ont permis le développement d'une première industrie de l'énergie fossile.

L'utilisation du charbon a décliné pour les transports à partir de la fin du 19e siècle, car Etienne Lenoir mettait au point le premier moteur à explosion en 1862, tandis que Karl Benz commercialisait la première automobile en 1886. Le charbon, au delà de la production d'électricité dans des centrales thermiques, est toujours utilisé dans la sidérurgie, mais aussi pour la fabrication du ciment.

Le cas du ciment
Le ciment est une matière pulvérulente formant avec l'eau une pâte liante capable d'agglomérer des matériaux variés, formant ainsi un béton. Il peut être naturel, comme par exemple la chaux.
Le ciment courant (artificiel), dit de portland, utilise pour sa fabrication de l'argile et du calcaire concassés qui sont extraits de carrières. Ce mélange est cuit. Le réchauffement du calcaire produit de la chaux (CaO) et du CO2. La silice et l'alumine sont apportées par l'argile. La cuisson à 1450°C dans un four produit le clinker. Ce produit semi-fini consomme entre 3200 et 4200 kJ par tonne, et permet de combiner la silice et l'alumine à la chaux. Ces silicates et aluminates de chaux sont alors finement broyées et combinées à un peu de gypse pour donner le ciment de type portland. La production de ciment est fortement consommatrice d'énergie. Le transport routier du ciment (produit pondéreux), sur les lieux de construction n'est plus rentable au-delà de 300 Km.

Un européen a consommé en moyenne 528 Kg de ciment en 2004, pour lesquels 58 KW (110 kW/T x 0,528) en moyenne ont été nécessaires, soit environ 89 Kg d’équivalent pétrole, qui émettent (856 Kg C02/tep x 0,089 = ) 76 kg d’équivalent carbone (soit 278 kg de CO2 NXX) par an. Pour faire face au changement climatique (dû à la hausse de concentration des gaz à effet de serre), les experts du GIEC (Groupe Intergouvernemental des Experts pour le Climat) estiment que le niveau d'émission raisonnable est de 500 kg d’équivalent carbone par habitant et par an. La conclusion est que la production du ciment représente plus de 15 % d'un crédit carbone raisonnable, c’est à dire contenant les conséquences du réchauffement climatique à un niveau contrôlable. Si on considère à présent son cycle de vie total, le ciment, contrairement à une idée reçue, est fortement polluant. Extraction des matières premières, transport, cuisson, fabrication, conditionnement, distribution et mise en oeuvre consomment des énergies fossiles ; et bien plus tard, en fin de vie, la démolition, très consommatrice d'énergie, génère des gravats peu recyclables. Quel est l'impact global de l'utilisation du ciment ? Au moins le tiers d'un crédit carbone raisonnable. Et comme le ciment n'est pas le seul matériau de construction utilisé...

Le ciment est un vecteur de développement très important depuis le milieu du 19ème siècle grâce au béton de ciment armé. A partir de la découverte de l'hydraulicité (durcissement grâce à l’eau) de la chaux en 1817, Louis Vicat met au point le ciment à prise lente en 1840. Se développent alors les techniques du béton coffré, puis armé,technique qui consiste à couler du ciment sur une armature ferreuse placée à l’intérieur d’un coffrage. Ce matériau composite combine la grande résistance à la pression du ciment et la résistance à la traction du ferrage. Cela a permis de construire des monuments à l'image de la démesure de la civilisation moderne: l'architecture urbaine moderne l'a utilisé massivement comme structure, mais aussi comme matériau, comme pour le hangar de l'aérodrome d'Orbetello en Toscane. Des constructions qui seraient d'ailleurs souvent impossibles à réaliser avec des pierres assemblées. Le béton armé permet une construction beaucoup plus rapide que l’assemblage de pierres ou de briques. L'un des monuments remarquables est la Grande Arche de la Fraternité (appelée communément la Grande Arche de la Défense). Mais n'oublions pas qu'il est aussi le matériau qui a permis une urbanisation accélérée et les barres constituant les cités.
Pour étendre ces possibilités architecturales, revenons un bref instant à l'acier dont sont faites les structures des grands gratte ciels, symboles de la démesure humaine. La Tour Burj à Dubai est la plus haute du monde (705 mètres prévus en 2008), devant la Tour Tapei 101 à Taiwan (508 mètres).

L'acception actuelle de la notion de développement ne concerne que l'expansion de la civilisation humaine moderne, car pour le reste des espèces terrestres, elle correspond à un grignotage toujours plus rapide de l'espace vital.

Marc Zischka

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