Lignite
Le lignite est une roche sédimentaire composée de restes fossiles de plantes (vient de lignine). C'est une roche intermédiaire entre la tourbe et la houille.
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Caractéristiques
Le lignite est un charbon composé de 65 à 75 % de carbone. Il est utilisé pour le chauffage et pour produire de l'électricité. Le lignite à l'état naturel contient un grand pourcentage d'eau (50 %). Il est broyé et séché de façon à réduire la teneur en eau à environ 11 %. En deçà , les substances volatiles contenues dans le lignite sont trop instables pour une application sécurisée (risque d'auto-inflammation).
Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) du lignite séché se situe aux alentours de 20 MJ/kg, ce qui fait qu'il est considéré comme un combustible peu rentable (le PCI de la houille se situe aux alentours de 29 MJ/kg). Sa forte teneur en eau résiduelle et le PCI faible rendent le transport du lignite rapidement onéreux, son utilisation restant donc limitée aux alentours immédiats des exploitations.
| Produits | Teneur en carbone (en %) |
Pouvoir calorifique (en kJ/kg) |
Pouvoir calorifique (en kWh/kg) |
|---|---|---|---|
| Anthracite | 93 - 97 | 33 500 - 34 900 | 9,3 - 9,7 |
| Charbon maigre et houille anthraciteuse | 90 - 93 | 34 900 - 36 000 | 9,7 - 10,0 |
| Charbon demi-gras ou semi-bitumineux | 80 - 90 | 35 000 - 37 000 | 9,7 - 10,3 |
| Charbon gras ou bitumineux Ă coke | 75 - 90 | 32 000 - 37 000 | 8,9 - 10,3 |
| Flambant | 70 - 80 | 32 700 - 34 000 | 9,1 - 9,4 |
| Lignite | 50 - 60 | < 25 110 | < 7,0 |
| Tourbe | < 50 | 12 555 | 3,5 |
Impacts environnementaux et sanitaires
Extraction
Les mines à ciel ouvert utilisent beaucoup d'espace : 170 000 ha en Allemagne, dont 68 % ont été rendus à l'agriculture[1].
Ces mines sont aussi des sources de radon et de descendants radioactifs du radon[2], impliqués dans la genèse de nombreux cancers du poumon[3]. Les travailleurs y sont plus exposés dans le cas de mines souterraines. Les taux peuvent fortement varier selon les lieux et moments. Par exemple, dans trois mines de lignite étudiées en Turquie, les concentrations de radon dans les mines varient de 50 ± 7 à 587 ± 16 Bq/m3 d'air, en dessous des seuils d'action en vigueur en Turquie, selon les expositions au radon telles qu'évaluées pour les travailleurs des mines de lignite de Tunçbilek, Ömerler et Eynez à respectivement 1,23, 2,44 et 1,47 mSv par an[2].
Combustion
La combustion du lignite est source de plusieurs polluants, notamment[4] :
- de particules fines ;
- de dioxyde de soufre — le lignite, étant riche en sulfures — et d'oxyde d'azote, responsables de pluies acides. La teneur en soufre du lignite dépend fortement de l'origine du gisement. Il existe des gisements relativement pauvres en soufre, dont le gisement rhénan fait partie ;
- de éléments-traces métalliques ;
- de dioxyde de carbone.
Le faible rendement énergétique du lignite (comparé à celui du gaz ou des autres formes de charbons) fait de lui une des sources d'énergies les plus polluantes sur quasiment tous les aspects (CO2, particules fines, radioactivité[5], etc.)[4].
Provenances
L'Allemagne est, en 2016, le premier producteur mondial avec 17,3 % de la production mondiale de 990 Mt, en baisse de 2,1 % (et de 3,7 % en Allemagne). Les autres grands pays producteurs sont alors la Chine (14,1 %), la Russie (7,4 %), les États-Unis (6,7 %), la Pologne (6,1 %), l'Indonésie (6,1 %), l'Australie (6,0 %) et la Turquie (5,7 %). Les réserves de lignite sont estimées à 317 Gt (milliards de tonnes) en 2016, dont 28,7 % en Russie, 24,2 % en Australie, 11,4 % en Allemagne, 9,5 % aux États-Unis et 3,5 % en Turquie[6]. L'Allemagne produit 22,6 % de son électricité à partir de lignite en 2017[7], et encore 16,2 % en 2020[8].
En Allemagne, le groupe RWE-RHEINBRAUN, filiale du holding RWE, en extrait environ 100 millions de tonnes par an dans trois mines à ciel ouvert dans la Rhénanie-du-Nord-Westphalie (entre Cologne, Aix-la-Chapelle et Mönchengladbach). Ces mines sont celles de Hambach I, Inden I et II et Garzweiler I, qu'il est, par une loi décidée le 16 janvier 2020, votée le 3 juillet 2020 par le Bundestag et entrée en vigueur le 14 août 2020, prévu d'exploiter jusqu'en 2038, malgré le faible rendement énergétique du lignite et donc une contribution surproportionnelle à l'émission de gaz à effet de serre. Les excavatrices descendent jusqu'à 450 m de profondeur dans des excavations de plusieurs kilomètres de large. Les engins avancent en creusant d'un côté et en comblant de l'autre, ce qui explique que la mine se déplace dans le paysage.
En Australie, l'État du Victoria disposerait de 38 milliards de tonnes de lignite extractibles (estimation de 2002), alors que la production annuelle est de 65 millions de tonnes provenant à 98 % de la vallée Latrobe (à l'est de Melbourne)[9].
| Pays | 1970 | 1980 | 1990 | 2000 | 2011 | % | 2016 | % | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 |  Allemagne | 369,3 | 388,0 | 356,5 | 167,7 | 176,5 | 16,5 % | 171,5 | 17,3 % | |
| 2 |  Chine | 13,0 | 22,0 | 38,0 | 40,0 | 136,3 | 12,7 % | 140,0 | 14,1 % | |
| 3 |  Russie | 127,0 | 141,0 | 137,3 | 86,4 | 77,6 | 7,3 % | 73,7 | 7,4 % | |
| 4 |  États-Unis | 5,4 | 42,3 | 82,6 | 83,5 | 67,7 | 6,3 % | 66,2 | 6,7 % | |
| 5 |  Pologne | 32,8 | 36,9 | 67,6 | 61,3 | 62,9 | 5,9 % | 60,2 | 6,1 % | |
| 6 |  Indonésie | NC | NC | NC | NC | 51,3 | 4,8 % | 60,0 | 6,1 % | |
| 7 |  Australie | 24,2 | 32,9 | 46,0 | 65,0 | 65,7 | 6,1 % | 59,7 | 6,0 % | |
| 8 |  Turquie | 4,4 | 15,0 | 43,8 | 63,0 | 70,0 | 6,5 % | 56,9 | 5,7 % | |
| 9 |  Inde | NC | NC | NC | NC | 43,1 | 4,0 % | 45,3 | 4,6 % | |
| 10 |  Tchéquie | 67,0 | 87,0 | 71,0 | 50,1 | 46,8 | 4,4 % | 38,6 | 3,9 % | |
| 11 |  Serbie | 26,0 | 43,0 | 60,0 | 35,5 | 40,3 | 3,8 % | 38,0 | 3,8 % | |
| 12 |  Grèce | 8,1 | 23,2 | 51,7 | 63,3 | 58,8 | 5,5 % | 32,3 | 3,3 % | |
| 13 |  Bulgarie | NC | NC | NC | NC | 34,5 | 3,2 % | 31,2 | 3,2 % | |
| 14 |  Roumanie | 14,1 | 27,1 | 33,5 | 17,9 | 32,9 | 3,1 % | 23,0 | 2,3 % | |
| 15 |  ThaĂŻlande | NC | NC | NC | NC | 21,3 | 2,0 % | 17,0 | 1,7 % | |
| ... | ||||||||||
| Total monde | 804,0 | 1 028,0 | 1 214,0 | 877,4 | 1 069,8 | 100 % | 990,2 | 100 % | ||
Utilisateurs
Dans l'Union européenne, les principaux consommateurs de lignite sont, en 2021, l'Allemagne avec 126 Mt (45,66 %), la Pologne avec 52,6 Mt (19,02 %), la République tchèque avec 28,9 Mt (10,45 %) et la Bulgarie avec 28,3 Mt (10,23 %)[10] - [11].
Commerce
La France est importatrice nette de lignite, d'après les douanes françaises (15 400 tonnes par mois). En 2014, le prix moyen à la tonne à l'import était de 60 €[12].
Résidus revalorisés
Lors de l'extraction du lignite, on tombe parfois sur des veines de xylit, bois non encore totalement fossilisé. Ce matériau, même séché, ayant un pouvoir calorifique inférieur (PCI) faible le classe comme un combustible très peu rentable, il n'est donc pas utilisé comme générateur d'énergie par combustion. Grâce à ses caractéristiques (plus élastique et robuste que le bois, il résiste beaucoup mieux à la dégradation biologique avec un rapport C/N de 215/1), le xylit est utilisé à des fins de décoration (sous forme de copeaux) ou de filtration d'eau pour ses qualités remarquables dans ce domaine.
Notes et références
- (de)Braunkohle - Umweltauswirkungen, sur le site du ministère fédéral de l'Économie.
- S. Çile, N. Altınsoy et N. Çelebi, « Radon concentrations in three underground lignite mines in Turkey », Radiation Protection Dosimetry, vol. 138, no 1,‎ , p. 78-82 (résumé).
- D. Laurier, B. Vacquier, K. Leuraud, S. Caer, A. Acker et M. Tirmarche, « Risques associés au radon : l'apport des études de mineurs », OPAC - INVS, BEH Thématiques,‎ , p. 18-19 (lire en ligne [PDF], consulté le ).
- (en) « Lignite coal - health effects and recommendations from the health sector » [PDF], .
- (en) Mara Hvistendahl, « Coal Ash Is More Radioactive Than Nuclear Waste : By burning away all the pesky carbon and other impurities, coal power plants produce heaps of radiation », Scientific American,‎ (lire en ligne).
- (en) Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe - Agence Fédérale pour les Sciences de la Terre et les Matières Premières, « BGR Energy Study 2017 - Data and Developments Concerning German and Global Energy Supplies » [PDF], sur bgr.bund.de, (consulté le ), p. 62-63 et 144-145.
- (de)[xls]Ministère Fédéral de l'Économie et de l'Énergie (BMWE), « Gesamtausgabe der Energiedaten (Statistiques énergétiques du Ministère Fédéral de l'Économie et de l'Énergie) », BMWE, , onglet 22
- (de)Destatis (Office Allemand de la Statistique), « Bruttostromerzeugung in Deutschland (Statistiques énergétiques de l'Office Allemand de la Statistique) »,
- Sources : Australian R&D Review Oct. 2006.
- (cs) „PĹ™es vĂkend zmizelo 30 tun“. Poláci berou ÄŤeskĂ© uhlĂ Ăştokem (Les Polonais prennent d'assaut le charbon tchèque), seznamzpravy.cz, 16 septembre 2022.
- Approvisionnement, transformation et consommation des combustibles fossiles solides, Eurostat, 27 juin 2022.
- « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=27022000 (consulté le )