Que sont les énergies fossiles et comment se forment-elles ?

Il a fallu des millions d’années pour former les combustibles fossiles que nous utilisons aujourd’hui. Charbon, pétrole ou gaz, ces ressources fossiles sont utilisées massivement aujourd’hui, notamment dans les transports ou la production d’énergie. Présents dans les sous-sols, ils sont utilisés depuis des siècles, et même depuis l’Antiquité, pour l’huile. Leur utilisation s’est développée depuis l’ère industrielle. Mais comment se forme l'énergie fossile?

Les énergies fossiles : qui sont-elles ?

L’énergie fossile est l’énergie produite à partir de la combustion de charbon, de pétrole ou de gaz naturel, de lignite, de tourbe ou de gaz de schiste. Les combustibles fossiles sont constitués d’atomes d’hydrogène et de carbone. Ils appartiennent donc à la famille des hydrocarbures. Ces combustibles sont appelés combustibles fossiles, car ils proviennent de la méthanisation de substances organiques enfouies dans le sol depuis des millions d’années. Leur formation est très lente, puisqu’il s’agit de l’aboutissement de processus géologiques durant des millions d’années. Ainsi, l’innovation des combustibles fossiles se déroule à une échelle de temps géologique. Toutefois, il est important de comprendre comment se forme l'énergie fossile. Les combustibles fossiles sont tous les combustibles qui dérivent de la transformation de la matière organique, selon des réactions naturelles développées au cours de millions d'années. Cette catégorie de composés comprend : le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Ce sont des matériaux dont la production nécessite de très longs délais et qui restent enfouis sous terre au fil des ères géologiques successives, se transformant en formes moléculaires de plus en plus stables. L'une de leurs principales caractéristiques est qu'ils contiennent de fortes concentrations d' atomes de carbone , qui est l'un des principaux composés présents dans la biosphère. Les combustibles fossiles permettent également d'accumuler de grandes quantités d'énergie sous terre provenant de diverses sources, qui sont :

• le soleil, sous forme d'énergie rayonnante ;
• les plantes, par la fonction chlorophyllienne ;
• les organismes unicellulaires, tels que les protozoaires et les algues ;
• animaux tout au long de la chaîne alimentaire.

La répartition mondiale des énergies fossiles est extrêmement inégale et dépend avant tout du type de substrat sur lequel elles ont pu se former ; par conséquent, les gisements de charbon sont situés dans des zones différentes par rapport aux gisements d'hydrocarbures liquides ou gazeux.

Les origines des énergies fossiles: qu'où viennent-elles et comment se forment-elles ?

De nombreuses conditions géologiques sont nécessaires pour que le méthane chimique organique ait lieu. Il faudra plusieurs millions d’années pour que les réserves soient constituées et découvertes, avant d’être exploitées jusqu’à épuisement. Alors, comment le charbon se forme? L’énergie fossile est formée par la décomposition et la minéralisation des plantes et des animaux. Les roches se forment à partir de la fossilisation d’organismes vivants qui produisent des combustibles fossiles tels que le gaz naturel, le pétrole et le charbon. Le charbon comme le pétrole proviennent de la minéralisation, alors que le gaz naturel est issu de la décomposition de la matière organique. Cependant, avec son taux de formation rapide, le gaz naturel est considéré comme un type d’énergie renouvelable. Il est difficile de connaître le moment de la formation des combustibles fossiles. Il s’agit d’un produit non renouvelable et limité en quantité.

Qu'est-ce que le charbon ?

Le charbon est un combustible fossile appartenant aux roches sédimentaires, qui est extrait de mines (souterraines ou à ciel ouvert) dont la formation remonte à environ 345 millions d'années. Grâce au climat chaud et humide et à la forte concentration de dioxyde de carbone, des arbres aux proportions gigantesques se sont développés à cette époque et donc d'abondants réserves de bois. Du fait de l'absence de bactéries et de champignons, pas encore présents sur terre, le bois ne pouvait se dégrader et était donc comprimé sous des couches successives de sol, se transformant en carbone fossile. Il s'est formé dans des roches sédimentaires où le manque d'oxygène a facilité le processus. Composé presque exclusivement de carbone, il contient également des traces d'hydrocarbures et de minéraux soufrés. Le terme "charbon" dérive d'un mot grec "karfo" qui signifie "sec, aride", lié à sa fonction de combustion et donc d'élimination de l'humidité.

Processus de formation du charbon

Issu de la transformation de vestiges végétaux d'anciennes ères géologiques, le charbon est composé à 50% de son poids d' atomes de carbone. Les plantes dont il est issu appartenaient probablement à des écosystèmes marécageux, où leur biomasse a pu se fixer dans des milieux anaérobies (sans oxygène) qui ont empêché le déclenchement de processus de décomposition oxydative. Sur de tels substrats, d'autres végétaux se sont ensuite développés qui ont formé des dépôts successifs de matière ligneuse, responsables du compactage des couches sous-jacentes, jusqu'à la formation d'abondants dépôts carbonés tels que l'anthracite, la tourbe et le bitume. Parmi les principaux types de roches à l'origine du charbon, on pense que les plus courants étaient les grès et les schistes, du moins d'après ce qui ressort des nombreuses recherches géologiques à ce sujet. La période au cours de laquelle la production de ce combustible s'est développée remonte à une période comprise entre 280 et 345 millions d'années, correspondant à l'ère dite du Carbonifère. C'est précisément au Carbonifère qu'une véritable explosion végétale s'est développée sur terre. Ce combustible a toujours été l'une des principales formes d'énergie pour l'homme, à la fois dans les temps anciens où les poêles à charbon étaient utilisés , et plus récemment lorsque plus de 40% de l' électricité mondiale provient de sa combustion.

Utilisations et types de charbon

En plus d'être sous forme solide, le charbon pouvait autrefois être transformé en gaz d'éclairage ou pour chauffer des pièces ; le procédé de gazéification reste encore une option viable aujourd'hui car sous forme de gaz , il brûle à des températures plus élevées et est donc plus propre que le charbon solide. Grâce à des spécifications techniques, il est possible de transformer le produit en carburants liquides tels que le diesel et l'essence, même si les procédures ne sont pas généralisées en raison du pourcentage élevé de dioxyde de carbone qui est libéré. Son usage principal reste donc l'usage traditionnel, à travers lequel le charbon sous forme solide est largement utilisé comme combustible à des fins diverses. Les types de charbon sont les suivants :

•  la tourbe : d'aspect filandreux et souvent spongieux, cette matière est extraite de gisements souterrains (tourbières) puis principalement utilisée en agriculture ;
• le lignite : comme son nom l'indique, il a un aspect proche de celui du bois et est extrait de gisements à ciel ouvert et de mines à ciel ouvert ; n'étant pas un bon combustible, il est utilisé presque exclusivement pour alimenter les centrales électriques ;
• Litanthrax : c'est le charbon le plus répandu et le plus utilisé dans la nature aussi bien industriellement que pour des usages caloriques ; on en obtient du coke, une variété artificielle très compacte et résistante;
• anthracite : dur, lourd et très fragile, ce composé répond à d'excellentes normes de qualité et est principalement utilisé pour un usage domestique, également grâce à son pouvoir calorifique considérable.

Qu'est-ce que le pétrole ?

Le pétrole , littéralement défini comme "l'huile de roche", consiste en un mélange liquide de divers hydrocarbures trouvés dans les dépôts superficiels de la croûte terrestre. C'est un liquide noir, visqueux et dense, facilement inflammable, qui est extrait sous forme brute (brut) et subit ensuite divers processus de travail. Si au départ le combustible le plus utilisé était sans aucun doute le charbon, à partir du 21ème siècle près de 90% des besoins mondiaux en combustibles étaient couverts par le pétrole. C'est vers les années 1970, avec la crise énergétique mondiale, que l'opinion publique a commencé à prendre conscience du problème des stocks de ce carburant, voués à s'épuiser du fait d'une utilisation inappropriée. Le principal avantage offert par le pétrole est lié à la remarquable facilité de transport et à son excellente puissance énergétique, qui peut également être utilisée par les véhicules. D'un point de vue chimique, il est composé d'un mélange d'hydrocarbures, molécules contenant de l'hydrogène et du carbone, et d'eau, dont les pourcentages dépendent du réservoir d'où il est extrait. Il existe des centaines d'huiles différentes dont le rendement est étroitement lié aux différentes compositions notamment en fonction de leur acidité. Ce combustible provient également de la transformation de matériaux biologiques en décomposition, tels que des organismes marins unicellulaires, des plantes et des animaux, qui sont enfouis sous terre depuis des centaines de millions d'années. Suite au chevauchement imparable des sédiments, il y a probablement eu une élévation de la température jusqu'à 150 degrés, avec pour conséquence une dégradation thermique du matériau.

Problèmes liés à l'utilisation du pétrole

La crise énergétique des années 1970 a mis en évidence le grave problème de l'épuisement des réserves de pétrole, découlant de l'utilisation souvent inconsidérée de ce carburant. En effet, les gisements pétroliers ne sont pas aussi nombreux que l'humanité le souhaiterait et il existe donc un risque réel de crise d'extraction. Il faut aussi tenir compte du fait que l'extraction de ce produit est très coûteuse et souvent responsable de dommages considérables à l'environnement : il suffit de penser aux dommages causés au milieu marin du fait de l'extraction offshore. La combustion du pétrole est l'une des principales causes de la production de dioxyde de carbone sur l'ensemble de la planète, contribuant également à stimuler l' effet de serre. C'est pourquoi il est nécessaire de sensibiliser de plus en plus le public à l'utilisation consciente de ce carburant, en tenant compte du rapport bénéfice/risque pour notre écosystème.

Qu'est-ce que le gaz naturel ?

Issu de la décomposition anaérobie de la matière organique, le gaz naturel est considéré comme un combustible fossile au même titre que le charbon et le pétrole. Les principales sources dont il dérive sont :

• gisements de gaz naturel;
• décomposition des matériaux en milieu liquide ;
• digestion chez les animaux;
• fumées dans les marais;
• transformation des matières solides dans les décharges ;
• activité volcanique.

Son utilisation contribue à augmenter significativement le phénomène de l'effet de serre, impliqué dans les crises climatiques qui affligent l'environnement depuis des années. Le constituant principal du gaz naturel est le méthane, un petit hydrocarbure composé d'un atome de carbone et de 4 atomes d'hydrogène, auquel sont alors associés du butane, du propane et du pentane en plus petites concentrations. La difficulté considérable de son utilisation est liée à son transport, étant donné que les gazoducs ne peuvent pas traverser les océans et donc atteindre les différentes parties du monde. Le gaz comprimé est généralement utilisé dans des bouteilles, facilement transportables, même si elles contiennent des quantités limitées de produit. Son utilisation vise les finalités suivantes : production d'électricité ; carburant automobile; emplois domestiques; usages industriels et commerciaux. Comme pour les autres combustibles fossiles, le gaz naturel ne dispose pas non plus de réserves illimitées et pose donc le problème de l'épuisement progressif qui, en raison d'une utilisation excessive, pourrait également se produire en peu de temps.

Problèmes liés à l'exploitation du gaz naturel

Un pourcentage des réserves de gaz naturel prévoit, pour son extraction, des coûts d'infrastructure trop élevés pour être supportés même par les pays pauvres, hypothéquant ainsi son utilisation. C'est une ressource potentiellement utile car elle est encore disponible, mais difficile à atteindre. Même si dans une moindre mesure que les autres énergies fossiles, la combustion du gaz naturel produit beaucoup de dioxyde de carbone, impliqué dans le phénomène néfaste de l'effet de serre. Le méthane lui-même est considéré comme l'un des gaz à effet de serre les plus puissants, quoique dans une moindre mesure que le dioxyde de carbone. Selon des sources fiables, ce carburant, même avec toutes ses limites, pourrait représenter une alternative valable à la fois au pétrole et au charbon, à condition qu'il soit utilisé selon des protocoles spécifiques. C'est pourquoi de nombreuses recherches scientifiques sont actuellement en cours visant à une utilisation propre du gaz, à limiter les émissions polluantes et à préserver l'écosystème. Parmi tous les combustibles fossiles, celui-ci est unanimement considéré comme l'espoir pour l'avenir, également en relation avec le fait que ses performances sont à certains égards supérieures à celles du pétrole et du charbon.

La nature des différents combustibles fossiles

L"être humain a toujours besoin d'énergie pour n'importe quelle activité qu'in envisage d'entamer. Les maisons doivent être chauffées, l'énergie est requise pour l'industrie et l'agriculture, le transport et même, à l'intérieur de notre corps, nous ne pouvons plus vivre sans des besoins en énergie. Cet un procédé industriel qui est réalisé en utilisant diverses sources. Ces sources peuvent être renouvelables ou non-renouvelables. Les sources d'énergie renouvelable sont sans cesse remplacées et, ainsi, ne s'épuiseront pas aisément. Cependant, les sources d'énergie non-renouvelable sont menacées de s'épuiser si nos utilisations deviennent trop importantes. Les énergies fossiles sont ainsi des énergies non renouvelables. Les ressources sont limitées en quantité, même si tous les gisements n'ont pas encore été découverts jusqu'ici. - L'extraction, la transformation et le transport des ce type d'énergie entraînent l'émission d'une grande quantité de CO2 et autres gaz à effet de serre.

Les alternatives aux énergies fossiles

L’énergie fossile est généralement renouvelable, mais à une échelle bien au-delà de la durée de vie humaine (plusieurs millions d’années). Il n’est donc pas possible de produire du pétrole ou du charbon sans attendre quelques centaines de milliers d’années. Bien au-delà de son cycle d’utilisation actuel, bien sûr. Ainsi, l’énergie durable est une énergie qui dispose d’une réserve soit inépuisable, soit régénérante par l’action humaine dans un délai modeste. Ainsi, le soleil est considéré comme une source d’énergie inépuisable, car son extinction surviendra longtemps après que l’on pense que notre espèce est éteinte. Le vent, la géothermie ou les cours d’eau sont également considérés comme renouvelables tant que ces ressources ne diminuent pas avec le temps. Le boisement et la fabrication de charbon de bois à partir des forêts peuvent également être considérés comme renouvelables, car il est possible de le faire en un temps relativement court. Par conséquent, il peut y avoir des combustibles fossiles renouvelables.

Énergies fossiles et renouvelables : les différences