Contenu
- Histoire de la gazéification du charbon
- Inconvénients et avantages du charbon
- Science de la gazéification du charbon
- Progrès en gazéification du charbon
- Points positifs et négatifs du charbon
Lorsque la société a commencé à adopter le charbon comme source de combustible, l’industrie et le secteur manufacturier en retiraient des avantages, ainsi que des problèmes d’effets sur l’environnement et de sécurité. À mesure que la science et la technologie progressaient, ces méthodes ont été perfectionnées pour répondre aux préoccupations de sécurité.Considérer le processus de gazéification du charbon comme une histoire à la fois positive et négative peut montrer la vraie nature de la situation.
Histoire de la gazéification du charbon
Bien que les scientifiques aient étudié le processus d’émission de gaz provenant de la combustion du charbon depuis 1780, il faudrait jusqu’au début des années 1900 pour que les procédés soient commercialisés et utilisables dans les industries des villes du monde entier.
La conversion du charbon en gaz dans le processus de gazéification du charbon remonte au 19e siècle en Angleterre. Au cours de ces décennies, les mineurs de charbon ont eu recours à des procédés de broyage du charbon en présence d’oxygène et de vapeur à haute température pour produire du gaz.
Dans les années 1860, les États-Unis étaient devenus un géant industriel grâce aux processus d'extraction du charbon à grande échelle dans les Appalaches, les Prairies du Midwest et même les Cascades et les Rocheuses.
Inconvénients et avantages du charbon
La nation était le plus grand producteur de charbon au monde, mais l’histoire se souvient aussi de son côté le plus sombre. Les pelles à vapeur, les tracteurs et les équipements utilisés dans les mines de charbon ont érodé le sol, tandis que les chemins de fer, les installations industrielles et les habitations ont pollué les villes du pays.
Les communautés les plus pauvres comptaient sur du charbon moins onéreux et plus sale qu’elles utilisaient directement, tandis que la classe élite des familles riches profiterait des avantages du gaz et de l’électricité, augmentant ainsi le fossé entre les pauvres et les riches. La classe ouvrière a inondé des usines avec des ouvriers non qualifiés dans des conditions de travail dangereuses, entraînant la mort de dizaines de milliers de personnes chaque année dans les chemins de fer, dans les usines et dans les mines de charbon.
Le secteur industriel qui avait tiré parti d'un moyen aussi efficace d'exploiter l'énergie de la planète présentait ces inconvénients gênants aux côtés de l'industrie du charbon. Lorsque des scientifiques et des ingénieurs ont proposé des méthodes de production de gaz de charbon à des fins industrielles et économiques, des techniques plus efficaces telles que la production de pétrole et de gaz naturel de synthèse ont ensuite été adoptées.
Lorsque les gens ont compris les avantages de la gazéification du charbon, ils ont créé ces innovations pour répondre à leurs besoins. Cela a pris la forme d'installations plus grandes et de la découverte de davantage de réservoirs de charbon dans le monde. L'amélioration pour arriver là où la gazéification du charbon est aujourd'hui n'était pas si simple, cependant.
Les inconvénients et les avantages de la gazéification du charbon ont incité les citoyens et les gouvernements concernés à réagir grâce à un militantisme syndical tel que des grèves et une syndicalisation. De nouvelles réglementations et institutions, telles que la volonté du président américain Theodore Roosevelt de renforcer la surveillance exercée par le gouvernement sur les entreprises, se sont répandues dans tout le pays au début des années 1900. Les employeurs ont résisté aux revendications des travailleurs de la classe moyenne, qui souhaitaient de meilleures conditions de travail, ainsi que des horaires de travail et des salaires plus raisonnables. L'industrialisation a amené une réforme progressive à travers ces défis du travail.
Science de la gazéification du charbon
Au début du 20e siècle, de nouvelles avancées ont eu lieu aux États-Unis et au Royaume-Uni. La conversion du charbon en gaz au moyen de réactions gaz solide a principalement consisté en la réaction du carbone dans le charbon avec de la vapeur à des pressions inférieures à 10 MPa et à des températures supérieures à 750 ° C.
Le procédé de gazéification du charbon produirait de l'hydrogène, de l'ammoniac, du méthanol et des hydrocarbures. Ils étaient également utilisés avec de la vapeur pour créer du gaz naturel de synthèse (SNG). Ces réactions produiraient des gaz synthétiques généralement composés de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H2).
Dans les années 1930, la gazéification souterraine du charbon a également pris racine. UCG a notamment utilisé une méthode de circulation d'agents de gazéification tels que l'air, l'oxygène et l'eau dans le charbon lui-même. Ce processus convertissait le charbon en gaz utiles provenant du charbon lui-même sans avoir à extraire le matériau.
Il faudrait un apport de chaleur pour démarrer ces réactions endothermiques en utilisant une source de chaleur provenant d'un autre processus ou en brûlant une partie du charbon lui-même. La chaleur dégagée par les gaz pourrait alimenter les moteurs ou être utilisée pour créer des produits chimiques, dont certains seraient transportés à la surface de la Terre depuis les mines avec moins de capital de démarrage nécessaire, des coûts de fonctionnement plus faibles et moins de temps de construction.
Cependant, les applications pratiques de l'UCG étaient et continuent d'être limitées par l'absence de connaissances quantitatives sur le processus chimique lui-même. Néanmoins, les ingénieurs ont tiré parti de la taille de la cavité utilisée pour contenir le charbon afin de maximiser l’énergie thermique dégagée en comprenant la perméabilité du matériau de la cavité sans que celle-ci ne se désintègre.
Progrès en gazéification du charbon
Les progrès de la gazéification du charbon au cours de l'histoire garantiraient que les avantages l'emporteraient sur les inconvénients du charbon tel qu'il serait utilisé dans toutes les applications. Les réformes entreprises dans les domaines politique, social et autre amèneraient les fabricants à prendre en compte le travail humain en tant que ressource en capital de l’économie pour éviter des pertes en vies humaines parallèlement aux progrès de la science et de la technologie.
Les avancées viendraient avec des conflits tels que le massacre de Ludlow de 1914 dans le sud du Colorado, dans lequel la garde nationale du Colorado a tué 18 hommes, femmes et enfants alors que les mineurs étaient en grève.
Dans les années 1930, des essais sur le terrain visant à trouver les meilleurs moyens d'utiliser le charbon pour produire de la vapeur commençaient à se répandre sur la planète. L'URSS avait été un pionnier dans les technologies dans les années 1930 et elles se sont rapidement répandues au Royaume-Uni, en Espagne, en Chine, en Belgique et aux États-Unis au cours des prochaines décennies. Les études de faisabilité effectuées par les chercheurs visaient à tirer parti du charbon pour améliorer l'efficacité et l'efficience.
En réponse aux pénuries de gaz naturel dans les années 1970 et 1980, les chercheurs ont expérimenté l'utilisation d'autres gaz tels que l'air ou le dioxyde de carbone, ce qui conduirait à l'utilisation de l'hydrogène gazeux parallèlement à des températures élevées avec un catalyseur.
Les méthodes de gazéification du charbon ont également cherché à éliminer les impuretés telles que le soufre et le mercure du charbon pour en faire une source d’énergie plus efficace. Ces méthodes d'utilisation plus efficace de l'énergie permettent de recycler les cendres issues de la gazéification du charbon dans un agrégat de béton plutôt que de les envoyer dans une décharge.
Les cycles combinés utilisaient la vapeur générée par la gazéification du charbon pour alimenter un second générateur et fonctionnaient à une efficacité de 45 à 50%, soit un taux de 10 à 15% supérieur à celui des usines de fabrication traditionnelles. Le cycle combiné réduirait les émissions de dioxyde de carbone et conduirait à des développements encore plus économiques, tels que la séparation du dioxyde de carbone des autres gaz produits.
Points positifs et négatifs du charbon
Les innovations dans le processus de gazéification du charbon ont cherché à apporter des améliorations à chaque étape. Déterminer la température appropriée à laquelle un gazogène devrait fonctionner conduirait les chercheurs à surveiller l'enveloppe extérieure des chambres de gazéification à l'aide de caméras infrarouges.
Ils pourraient ensuite analyser la température en utilisant une source continue de données de température aux côtés d'autres facteurs tels que la forme des gazéifiants et les matériaux utilisés. La technologie du fabricant Pepperl + Fuchs utilise actuellement des systèmes comprenant jusqu'à 13 caméras dans chaque gazogène pour enregistrer cela.
Ces progrès montrent à quel point la société peut peser les avantages et les inconvénients du charbon à travers l’histoire.