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GIEC 2022 - Rapport des émissions de Gaz à Effet de Serre - Volume 2 - Emissions de gaz et polluants issus de l'exploitation du charbon

Parlons un peu des sources d'émissions de gaz à effet de serre issues du charbon, dont le méthane (CH4) est le gaz dominant.

Climat 25 oct. 2023

Le processus géologique de formation du charbon produit également du méthane (CH4) et du dioxyde de carbone (CO2). De fait, certaines veines de charbon peuvent également contenir ces gaz. Ils sont globalement connus sous le nom de "seam gas" ou "gaz de veine" (sous-entendu, "gaz de veines de charbon").

Ces gaz sont piégés dans les veines de charbons jusqu'au moment où elles sont exploitées : le charbon est alors exposé à l'air libre et les gaz contenus dans la veine s'échappent dans l'air ambiant jusqu'à rejoindre l'atmosphère. Le CH4 est le principal gaz à effet de serre émis par l'exploitation minière et le traitement du charbon. 

5 types d'émissions dominent dans le cas de l'exploitation minière du charbon, aussi bien dans le cas des mines de surface que des mines souterraines :

  • Les émissions minières : elles résultent de la libération du gaz stocké au moment de la fracture de la veine de charbon et des strates rocheuses avoisinantes au cours des opérations d'exploitation.
  • Les émissions post-exploitation minière : au cours de l'exploitation des veines de charbon, tous le gaz n'est pas libéré. Les émissions de gaz durant la manipulation, le traitement et le transport du charbons sont appelées des émissions post-exploitation minière. En effet, le charbon continue natuellement à émettre du gaz même après avoir été exploité, bien que cette émission soit plus lente que durant la phase de fracture de la veine.
  • L'oxydation à basse température : ces émissions se produisent parce qu'une fois que le charbon est exposé à l'oxygène de l'air, son oxydation produit du CO2. Malgré tout, le taux de formation du CO2 par ce processus est lent.
  •  La combustion non-contrôlée : parfois, quand la chaleur produite par l'oxydation basse température est piégée, la tempéarture augmente et un feu actif peut en résulter. Il s'agit de la manifestation la plus extrême de l'oxydation. La combustion non-contrôlée se caractérise par des réactions rapides, avec parfois des flammes visibles et la formation rapide de CO2. Cette réaction peut être naturelle ou anthropogénique (due à l'action de l'homme). Seule la combustion non-contrôlée induite par les activités d'exploitation minière sont considérées dans ce rapport.
  • Les émissions d'exploration/de recherche : ces émissions sont dues aux puits de forage dans les strates carbonatées à des fins d'exploration/de recherche du charbon. Cette émissions est séparée des puits de drainage des gaz faisant partie des systèmes de dégazification.

Après l'arrêt de l'epxloitation d'une mine de charbon, les mines abandonnées peuvent continuer à émettre du CH4.

Dans les mines souterraines, il y a des systèmes de ventilation permettant d'amener de l'air frais de la surface à l'intérieur des mines, ce qui permet de maintenir une atmosphère respirable. Ces systèmes de ventilation font sortir les gaz CH4 et CO2 émis par la mine vers l'atmopshère. Les émissions de méthane par ce processus sont souvent significatives.

Des systèmes de dégazification sont également mis en place dans les mines souterraines : des puits sont creusés pour drainer les gaz, essentiellement du CH4, des veines de charbon. Le gaz ainsi récupéré peut être utilisé comme une source d'énergie. Ce type de puits peut également être utilisé dans les mines abandonnées afin d'en exploiter le méthane naturellement émis. Les quantités de CH4 récupérées sont significatives et leur impact dépend de son utilisation finale.

Dans le cas des mines abandonnées, les émissions de méthane sont continues, sauf si une inondation vient remplir la mine : une fois entièrement remplie d'eau, cette-dernière évite la transmission du CH4 vers l'atmopshère. Malgré tout, sur de longues échelles de temps, même l'eau ne permet pas d'interdire l'émission de CH4 dans l'atmosphère.
Sans eau, même si la mine est obstruée par des portes, des reste de tuyaux, des fissures, des failles ou des craquelures vont entraîner une migration du CH4 vers l'atmosphère.

Dans le cas d'une combustion non-contrôlée dans des mines abandonnées, nous n'avons pas encore de moyens efficaces de mesurer les émissions de gaz induites.

Dans le cas des mines de surface, le charbon est généralement moins émetteur de CO2 et CH4 que les mines souterraines, toutefois les déchets de charbon produisent lentement mais de façon constante du CO2, ce qui peut avoir un impact notamment dans les zones où cette méthode de mine à ciel ouvert est très exploitée.

Charbon-exploitation et émissions de gaz à effet de serre et de polluants - tableau de synthèse

Référence Bibliographique

2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories : Rapport du GIEC - Emission des gaz à effet de serre - Volume 2 - Le CH4 - Boettcher, Garg, Nzomo Mbuthi, Oliver, Quadrelli, Ann Randles, Rodrigues de Souza, Kumar Singh, Strogies, Tadlya, Uvarova, Watterson, Weitz, Davidson Yamba, Yu, Zhu, Dawidowski, Kolmogortseva, Okazaki, Person Rocha e Pinho, Smyth, Witi, 2018, Chapter 4: Fugitive Emissions.

Fleck et al., 2001. Palaeoenvironmental assessment of Westphalian fluvio-lacustrine deposits of Lorraine (France) using a combination of organic geochemistry and sedimentology, International Journal of Coal Geology, Vol. 48, pp. 65-88. https://doi.org/10.1016/S0166-5162(01)00048-9

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