石炭（フランス語のワロン語）は炭素質の岩石です。これは、石炭紀の生物の分解に由来する固体の化石燃料岩石でもあります。
11世紀から使用され、鉱山でのこの燃料の採掘により19世紀の産業革命が可能になりました。何十年もの間、石炭が主なエネルギー源でした。また、その名前は、産業上のニーズに潜在的に使用可能な自然エネルギーを指定するために使用されました。
石炭の特性評価
石炭は特定の品質の石炭であり、同じ起源 (ケロジェン) の 3 つのカテゴリーの固体燃料をカバーする総称ですが、その堆積物は異なる変換段階にあります。つまり、泥炭、褐炭、そして最後に高級品種である石炭です。 。
産業および家庭のニーズにとって、石炭には次のような特徴があります。
- 総質量に対するパーセンテージで表される揮発性物質 (MV) 含有量。これらは主にメタンと水素で構成されています。温度上昇の影響により、揮発性物質が燃料から放出され、容易に発火し、燃焼が促進されます。
- その発熱量(kJ/kg で表される)、1 kg の石炭の燃焼によって提供される熱量。
- 水分含有量をパーセンテージで表します。
- 灰分をパーセンテージで表します。灰は石炭燃焼による固体残留物であり、汚染物質、特に金属、さらには一部の放射性金属を含む可能性があります。
- 硫黄含有量をパーセントで表したもの。燃焼ガス中の二酸化硫黄の存在は環境汚染の一因となります。
5種類の石炭と褐炭、泥炭の比較
| 製品 | 炭素含有量 （で ％） | 発熱量 (kJ/kg単位) |
|---|---|---|
| 無煙炭 | 93 – 97 | 33,500 – 34,900 |
| 希薄炭と無煙炭 | 90 – 93 | 34,900 – 36,000 |
| 半脂肪炭または半瀝青炭 | 80～90 | 35,000 – 37,000 |
| 脂肪炭または瀝青コークス炭 | 75～90 | 32,000 – 37,000 |
| 燃えるような | 70～80 | 32,700 – 34,000 |
| 亜炭 | 50～60 | <25,110 |
| 泥炭 | <50 | 12,555 |
石炭の用途
現在では主に石炭が使用されています。
- 発電または地域暖房に使用される火力発電所。
- 鉄鋼業界では、主に高炉で使用されるコークスの製造に使用されます。 1トンの鉄鋼を生産するには、600 ～ 700 kg の石炭が必要です。
- 個別の石炭暖房は他のエネルギー源と比較して減少していることに注意する必要があります。
発電
火力発電所での石炭の使用は非常に重要です。これらの発電所は世界の電力生産量の 40% を供給しており、その半分は米国とドイツにあります。長い間時代遅れだと考えられてきましたが、エネルギー需要が石油や天然ガスの生産能力の最大値に達すると石炭への関心が戻り、コストが上昇します。特に発電所における石炭の使用は、硫黄、窒素酸化物、微粒子などの汚染物質の排出削減において大きな進歩を遂げ、現在も進歩し続けています。一方、温室効果ガスの排出量に関しては、何も、あるいはほとんど変化がありません。現在の石炭火力発電所は、発電量 1 キロワット時あたりの CO 2排出量が古い発電所に比べて (効率が向上しているため) 大幅に少なくなりますが、ガス火力発電所の 2 倍になります。したがって、石炭の帰還は 地球温暖化の観点からは大惨事となるでしょう（そしてすでにそうなっている）。 CO 2隔離は興味深い解決策であるように見えますが、大規模に利用できるようになるまでには何年もかかるでしょう。
米国 –
したがって、電力会社がガス火力発電所の建設を好んだため、1990年代に米国が新たに建設した石炭火力発電所は数件のみであった。現在、アメリカの生産量の減少によりガス価格が上昇し、非常に不安定になっているため、2005年から2013年の間に、合計約60ギガワットとなる約100の新しい石炭火力発電所が計画されています。しかし、これは中国に比べれば少ない。研究は、石炭のより環境に優しい利用と、石炭から作られる合成燃料の生産に向けて進んでいます。 2003 年、米国エネルギー省は環境要件を満たすために、FutureGen 研究プログラムをさらに開始しました[ 1 ] 。
中国 –
2003 年、中華人民共和国は電力の 79% を石炭から生産していました[ 2 ] 。中国政府は年間約70の新たな石炭火力発電所を追加する計画だ。 2006 年には、週に 5 つの石炭火力発電所が建設されました[ 3 ] 。この国は2009 年までに最大の二酸化炭素排出国になると予想されています[ 4 ] 。実際、ほとんどの火力発電所は石炭の粉砕技術を使用して運転されているため、老朽化しており、非常に汚染されています。 2007 年、中国は世界の石炭埋蔵量の 13%、または 1,180 億トンを保有していました[ 5 ] 。最大の石炭会社は神華集団と燕光である。
回収によるガス生産
場合によっては、放棄された地下採掘鉱脈から自然に脱気された天然ガスが回収されることもあります。このガスは地下水面の上昇によって自然に上方に押し上げられます。フランス北部では、メタミンとガゾノールの施設がそれを回収し（採鉱盆地の東端と西端を除く）、ガス・ド・フランスのネットワークに再注入しています。これは、大量のメタン (重要な温室効果ガス) が燃焼して CO 2に変換されることなく大気中に流入しないようにする方法でもあります。
炭化水素およびその他の化合物の合成
石炭は化学薬品や合成燃料の製造に使用でき、この使用はさらに増える可能性があります。
1931 年以来、さまざまなプロセス (特にフィッシャー・トロプシュ プロセス) を使用して石炭を液化することで、石炭を燃料に変えることができました。しかし、石油由来の燃料がはるかに安価だったため、この生産量は依然としてわずかでした。 2005 年、このプロセスを使用して炭化水素を工業用量で生産したのは南アフリカのSasol社だけでした。
同様に、私たちは石炭をガス化し、得られたガスからメタノール、アンモニア、水素、プロピレンなどの石油化学製品を製造する方法を知っていますが、天然ガスまたは石油を使用することを好みます。
石油とガスの供給が困難になる中、多くの国、特に米国と中国がこれらの生産部門を再び真剣に受け止め始めている。
石炭採掘
2000 年頃まで、世界の石炭生産量は全体としては比較的安定しており、開発途上国では増加しましたが、汚染の性質や気体燃料や液体燃料に比べて実用性が低いこと、あるいは資源の枯渇により、裕福な西側諸国では減少していました。しかし、近年、主に中国による生産が大幅に増加しており、1990年の19％と比較して、2005年には生産の45％を占めています。
生産 ：
- 1990年には35億6,400万トン（石炭のみ）。
- 2000年には36億5,000万トン。
- 2005 年には 49 億 7,300 万トン、さらに褐炭が 900 トンでした。
国際エネルギー機関によると、「黒」石炭と褐炭を含む、2005 年の石炭生産上位 8 国の生産量は次のとおりです。
| 国 | マウントプロダクション | 注意事項 |
|---|---|---|
| 中国 | 2226 | |
| 米国 | 1028 | 1990 年までは最大の生産者 |
| インド | 430 | 低品位石炭（ヒ素、硫黄） |
| オーストラリア | 372 | 大手輸出業者 |
| 南アフリカ | 315 | |
| ロシア | 220 | |
| インドネシア | 318 | 褐炭の大部分 |
| ポーランド | 160 |
石油とは異なり、石炭は主に石炭を生産する国で消費され、世界生産量の約 15% のみが輸出されます。 1 つ目はオーストラリア (2 億 3,100 万トン)、インドネシア、ロシア、南アフリカです。中国の輸出は近年減少しており、生産は3年間で50％増加したにもかかわらず、中国の発電所からの巨大な需要に追いついていない。
健康
炭鉱では依然として事故（崩落や火災による爆発）のリスクが高いことに加えて、鉱山やその周囲での石炭粉塵やラドンへの慢性的な曝露は、 職業別表に記載されている珪肺や肺がんのリスクの要因となっています。 病気。かつて鉱山労働者は檻に入れられたカナリアを使用していましたが、カナリアが死ぬと、酸素不足や二酸化炭素や二酸化炭素の過剰により緊急浮上の信号が発せられました。
下流では、石炭の燃焼から生じる煙も酸性で汚染しており、特に特定の石炭には微量の水銀蒸気と一部の重金属および/または放射性金属が含まれています。石炭火力発電所からの灰には、重金属が含まれていることもあり、微量の放射能、PAH、その他の汚染物質が含まれていることもあります。これらの灰は、しばしば数メートルの高さのスラグの山に蓄積されますが、一部は風や雨によって運ばれます。これらは、地下水面を汚染する危険性がある道路基礎、埋め戻し、または建設資材として使用されることがあります。
ラドンは、採掘が終了した後もずっと、鉱山内や鉱山の沈下によって亀裂が入った地盤内でガスを放出し続ける可能性があります。
19世紀以来、石炭は、炭素化学や冶金を含む、重く非常に汚染の多い産業活動と関連付けられており、多くの場合、輸送上の理由から川、運河沿い、または海岸で使用されてきました。環境への影響は、これらの活動が停止した後も長期間にわたって残り、健康に深刻な影響を及ぼします。たとえば、フランス北部の鉱山盆地では、平均寿命が全国平均より 10 歳低く、1980 年代から 1990 年代にかけても 5 歳低いままでした。