Charbon liquide: à la recherche d'un combustible

1989/07/01 Aizpurua Sarasola, Joxerra Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Energia

Depuis que le charbon était utilisé dans nos maisons, il n'y a pas longtemps. Le charbon étant trouvé à l'état solide, il n'était pas possible de l'utiliser dans des moteurs ou dans des applications diverses. Pour cette raison, il a été pratiquement exclu. En outre, les substances jetées dans l'air par la combustion du charbon polluaient beaucoup plus l'atmosphère que celles émises à partir de la combustion du pétrole.

D'autre part, on constate une tendance croissante vers l'état liquide des combustibles. Les recherches menées dans le domaine du charbon ont donc cherché à transformer le charbon en liquide à partir d'un état solide.

La technique de liquéfaction exige des moyens très coûteux et avec le niveau de connaissance existant une si petite partie des réserves de charbon est liquidée qui n'est pas réalisable économiquement. La gazéification a les mêmes inconvénients que la liquidation.

Pour la liquéfaction ou le gazéification du charbon, une modification de la structure moléculaire du solide doit être produite. Dans les suspensions, au contraire, il n'en est pas de même. Dans ce cas, il faut moudre le charbon jusqu'à ce que la taille moyenne des grains soit celle de la farine et répandre cette poudre dans un fluide. Les produits ainsi obtenus présentent tous les avantages des technologies de combustibles liquides. Les suspensions de charbon peuvent être divisées en deux groupes principaux en fonction du type de fluide mélangé, c'est-à-dire que le fluide est gaz ou liquide.

Le mélange de poudre de charbon et un gaz inerte est déjà bien connu et utilisé dans de nombreuses zones industrielles. Le procédé consiste schématiquement à accumuler de la poussière de charbon dans des réservoirs, à transporter dans des tuyaux par des moyens pneumatiques et à disperser dans une chambre de combustion avec un brûleur approprié. La flamme ainsi produite ressemble beaucoup au fouel, de sorte que certaines chaudières de fouel peuvent être transformées pour cette fonction sans coût élevé.

Cependant, ceux qui peuvent rivaliser avec les dérivés du pétrole sont des mélanges de charbon et de liquide. Par conséquent, les lignes suivantes vous informeront des incidences de ce type de mélanges.

Les mélanges de charbon et de liquide ont commencé à travailler au début de l'industrie pétrolière. À cette époque, des mélanges de charbon et de fouel ont été travaillés, mais l'expansion des dérivés du pétrole a mis de côté ces œuvres.

Face à la pénurie de pétrole ou aux difficultés pour la fourniture de pétrole, on a insisté sur les mélanges charbon/liquide. À l'occasion de la crise économique autour de 1920, quelques bateaux utilisant le fuel ont été reconvertis pour employer le mélange charbon/fuel et pendant la dernière guerre mondiale les Allemands ont alimenté les moteurs Diesel avec le mélange charbon/eau. Cependant, il a fallu attendre la dernière décennie pour redémarrer ce type de mélanges.

Avec le début des recherches en 1974, l'objectif était d'économiser le fouel, de sorte que dans le mélange charbon/fuel on devait obtenir la plus grande proportion de charbon. Par ailleurs, il faut tenir compte du fait que le pouvoir calorifique du charbon (30.000 kJ/kg) est inférieur à celui du fouel (41.800 kJ/kg). En outre, le mélange solide/liquide doit répondre à un certain nombre d'exigences pour éviter les pertes de fluidité. La concentration volumétrique des composants du mélange varie en fonction du broyage du solide. Si le solide est divisé en particules sphériques de même taille et que l'on souhaite maintenir la fluidité, sa concentration doit être inférieure à 65%.

Les États-Unis ont accueilli la première exposition du mélange charbon/fuel. La concentration massique du charbon n'a pas atteint 30%. La chaudière était de 80 MW et l'exposition a duré un an (1979-1980). Suite à cette exposition réussie, d'autres nouvelles ont été réalisées au cours des prochaines années, en particulier aux États-Unis. et le Japon. Ces essais ont montré que la masse de charbon ne devrait pas dépasser 45%. L'économie de fouel ainsi obtenue était inférieure à 30%. En outre, la chaudière devrait ajouter un équipement aussi spécial que cher pour que les poudres de charbon brûlé ne soient pas dans l'atmosphère.

Face à ce problème économique, il existe deux solutions possibles : soit réduire les investissements de reconversion soit trouver un mélange plus économique que celui de charbon/fuel. En partant du premier chemin, il serait possible de déminéraliser le charbon par une étape préalable (ce sont les minéraux présents dans les charbons, qui produisent de la poussière dans la combustion). En partant de la deuxième voie, on sait que le fouel est le plus cher dans le mélange charbon/fouel. Le fouel devrait donc être remplacé par un liquide abondant et économique, comme l'eau.

La tendance actuelle est de traiter ces deux voies ensemble. En outre, la réglementation antipollution actuelle limite les résidus de poussière de charbon à 0,8%. La façon d'y parvenir est d'abord jusqu'à ce que le diamètre moyen des grains de charbon moulu soit de 4 microns. La poudre de charbon est dispersée à travers une grande quantité d'eau. Le mélange résultant est une suspension aqueuse du charbon et de quelques substances minérales.

Une certaine quantité de liquide hydrophobe est ajoutée à cette suspension et les particules entrent en collision par agitation mécanique. Le liquide hydrophobe se lie principalement aux particules de charbon et les particules de charbon commencent à adhérer à l'union formant agglomérés. Initié l'agglomération, ce processus est de plus en plus rapide. À la fin de cette étape, un tamis recueille les agglomérés, en passant l'eau et les substances minérales par le filet du tamis. Enfin, les agglomérés sont nettoyés à l'eau.

Par conséquent, le charbon est prêt à être mélangé avec de l'eau. Pour maintenir la fluidité de ces mélanges, la concentration de charbon ne peut pas dépasser 50%.

Une proportion d'eau d'au moins 50% représente des barrières importantes tant dans le stockage que dans le transport. Ainsi, après plusieurs études, la proportion de composants des mélanges charbon/liquide est restée de la manière suivante : 45%-55% charbon, 6- 20% fuel et 30-35% eau. Les méthodes utilisées pour obtenir cette composition sont différentes. Cependant, l'objectif est d'obtenir la méthode la moins chère pour que le prix du produit soit similaire à celui d'autres combustibles.

Cependant, le principal avantage réside dans l'abondance du charbon. Dans beaucoup de nations il y a du charbon. Par conséquent, il ose certains des obstacles que présente le pétrole et les pays en développement ne supporteraient pas la dépendance énergétique.