Quand la science et l'histoire s'entremêlent : Le charbon, ... ça donne des vapeurs ! (1ère partie)

Le beau temps revient, la saison des barbecues redémarre ! Tous au charbon !
C’est le Week End dernier, entre grillades et rosé, que je me suis demandé d’où venait le charbon.
J’ai un peu creusé la question sans faire de mauvais jeu de mots !
Que de découvertes …. Je vais essayer de vous les faire partager !

2 articles seront nécessaires pour épuiser le sujet.

(Source : Pixabay, auteur : Alexas_Fotos)

1/ Qu’est-ce que le charbon ?

En premier lieu, le mot charbon désigne toute une série de matières noires riches en carbone.

On peut les classer en deux familles :

a/ Le charbon végétal :

C’est le charbon alimentaire, celui du barbecue.

Ce charbon est fabriqué à partir de la combustion incomplète de bois blanc « cuit à l’étouffée ». On brûle ce bois, on le carbonise et on place le feu en défaut d’oxygène pour stopper la combustion.

Ce procédé permet d’éliminer l’humidité et les substances végétales volatiles du bois afin de ne conserver que la partie carbonée et des minéraux.

Le charbon de bois est un combustible millénaire encore très répandu à travers le monde.

(Fabrique de charbon de bois à Coulombiers, photo : wikimedia, Rémi Jouan)

b/ Le charbon de terre

C’est le charbon extrait des mines qu’elles soient à ciel ouvert ou souterraines.
Ce charbon est une roche fossile issue d’une lente dégradation de végétaux.

Ce charbon est déconseillé pour les barbecues car il rejette à haute température des gaz et des goudrons cancérigènes.

On le classe en plusieurs catégories selon sa teneur en carbone, voici les 4 principales :

(source : wikimedia, auteur : Dosto)

Tous ces charbons ne se valent pas.
Plus le charbon a une teneur en carbone élevée, plus son pouvoir calorifique est important.

La combustion de l’anthracite produit plus de chaleur que la même quantité de lignite.
D’autres critères entrent en compte, selon leur origine, certains charbons produiront des cendres plus ou moins abrasives, plus ou moins collantes en raison de la nature des minéraux qu’ils contiennent détériorant dès lors les conduits d’évacuation des fumées.

D’une manière générale, plus le charbon est ancien, plus sa teneur en carbone est importante.
Par conséquent, la houille est plus ancienne que le lignite.

(Charbon anthracite, source : wikimedia)

Je reviendrai sur la formation géologique du charbon dans le 2ème article de la série : le charbon.

En rédigeant cet article, j’ai réellement pris conscience que l’exploitation du charbon avait littéralement contribuer à transformer notre société européenne comme aucun événement historique ne l’avait fait auparavant depuis l’Antiquité.

Notre France rurale agricole de l’après révolution de 1789 s’est transfigurée en quelques décennies pour devenir un pays industriel dont l’économie était basée sur les usines.

Comment cela a-t-il été possible ?

Watt… James Watt, ça vous parle ? Non… Vraiment pas … ? Le perfectionnement de la machine à vapeur ? Vous voyez où je veux en venir ?

source : wikimedia, auteur : Frédéric

2/ La machine à vapeur :

Allez, je fais une digression et je prends 5 min pour en expliquer le fonctionnement et sa relation avec le charbon.

Le principe de fonctionnement est assez simple :

Il s’agit d’un moteur à combustion qui transforme l’énergie thermique de la vapeur d’eau produite par une chaudière en mouvement : l’énergie mécanique.

Voici un schéma pour mieux saisir la subtilité et l’ingéniosité du système :

MathieuTechnologies: cliquez ici pour voir le GIF animé

Si vous souhaitez voir le schéma animé avec des réglages possibles, cliquez sur le lien de La Fondation de la Main à la pate:
C'est un site sur contrairement au message que vous aurez :
Fondation Main à la Pate, la Machine à vapeur

La chaudière alimentée en charbon porte une réserve d’eau à ébullition. La vapeur dégagée monte en pression et déplace un piston (placé dans le cylindre ) qui grâce à une bielle met un volant d’inertie (la roue) en mouvement.

Vous venez de transformer de l’énergie calorique en énergie mécanique.

Voici un joli film du Musée de Genève :

3/ Le XIXème siècle : le siècle de la vapeur et du charbon :

Jusqu’au XVIIIème siècle, les techniques utilisées pour l’agriculture, pour la production de matières premières, pour la fabrication d’objets et pour le transport reposaient sur deux sources d’énergies :

• Les énergies naturelles : eau, vent, feu.

• Les énergies humaines et animales : la force physique
  

  
  
  (Moulin à eau, source : Pixabay, auteur : HealthyBacon)
  

Par exemple, dans chaque village le moulin à vent ou à eau servait à moudre le grain.
Chaque village comptait des artisans qui travaillaient seuls ou en famille : un menuisier, un forgeron, …

En mettant au point la machine à vapeur, James Watt va bouleverser son époque car il parvient à utiliser une source d’énergie beaucoup plus puissante : la vapeur alimentée au charbon.

Cette invention permet de faire fonctionner plusieurs machines en même temps, de produire plus vite, en plus grande quantité et pour moins cher.

C’est la naissance de l’industrie.

Dans un premier temps c’est le charbon de bois qui est utilisé, mais une fois les forêts aux alentours des usines exploitées, le charbon de terre deviendra la source d’énergie principale.

Dans les campagnes, la lente mécanisation entraîne un chômage massif des ouvriers agricoles qui se tournent vers les villes pour devenir ouvriers : les usines offrent des millions d’emplois.
Les paysans pauvres quittent la campagne pour rejoindre la ville.

C’est un véritable exode.

La France rurale devient très rapidement une France citadine.
L’essor de l’industrie est si rapide et transforme tant la façon de travailler que l’on parle de « Révolution Industrielle ».

Le charbon est indispensable partout :

• Dans les campagnes :
  

  
  
  (tracteur à vapeur, source: Pxhere, source libre)
  

• Dans les transports:
  

  
  
  (Locomotive à vapeur, source : Pxhere, libre)
  

• Dans les usines :
  

  
  
  (Machine outil d'une usine textile à Fourmies, source : wikimedia, auteur : Chatsam)
  

Voici la mise en route d'une machine de marque Farcot, dans l'usine Singer, Bonnières-Sur-Seine :

4/ L’exploitation du charbon et la transformation des paysages

Les compagnies minières se développent les premières puisque le charbon est nécessaire au fonctionnement des machines en particulier dans le nord de la France, l’est ou le Forez (St Etienne).

L’exploitation charbonnière transforme les paysages, ces régions agricoles deviennent des « pays noirs » avec leurs « terrils » et les enchevêtrements métalliques des installations.

Les campagnes verdoyantes, souvent couvertes de forêts ou de champs, sont remplacées par des collines de résidus miniers noirs ou gris.

(Mine de Noeud-Les-Mines, source : wikimedia, auteur : Allemon, Béthune)

Voici le bassin minier de Loos-en-Gohelle : on distingue très bien les 5 terrils en arrière-plan. Le carreau ( les équipements de surface) de la mine au milieu à gauche.

(source : wikimedia, auteur : Jannick Jérémy)

De gigantesques usines s’installent dans ces régions. De hautes cheminées se dressent et crachent des fumées noires et blanches issue de la combustion du charbon vers le ciel actionnant les machines de productions.

(Paysage industriel d’Anzin, source : wikimedia, auteur : Claude Villetaneuse)

Le phénomène se reproduit aussi par-delà l'Atlantique :

(paysage industriel américain, source : wikimedia, auteur : Hardie)

L’environnement est complètement transfiguré par le développement fulgurant des mines et de l’industrie.
Mais, il n’y a pas que les paysages qui sont modifiés, les hommes aussi, ne les oublions pas !

A une génération de paysans et d’agriculteurs succède une nouvelle espèce de travailleurs : les ouvriers manutentionnaires et les « gueules noires ».

Des gueules noires américaines, 1908 : je n’ai pas trouvé de ressources libres d’usage française pour illustrer mon propos.

(source : wikimedia, auteur : Lewis Wickes Hine, domaine public, Child coal miners - drivers and mules, Gary, W. Va., mine)

Les ouvriers du tramway parisien travaillant dans un vacarme épouvantable:

(source : wikimedia, auteur : Claude Shoshany)

Les bouleversements sociaux sont immenses.

La dureté de la condition ouvrière conduira tout au long du 19ème et dans la première moitié du 20ème à des luttes pour la reconnaissance des droits des ouvriers et à l’émergence d’une nouvelle conscience politique à travers l’Internationale Ouvrière et d’autres organisations syndicales et politiques.

Mais là, ce pourrait être un autre sujet d'article

Conclusion :

Du barbecue à la Révolution Industrielle ! Avouez que le parallèle n’était pas évident !

On mesure difficilement à quel point le charbon a construit au 19ème siècle et jusqu’à la première moitié du 20 ème siècle nos paysages et notre mode de vie actuel autant d’un point de vue environnemental que sociétal.

Dans nos contrées, le pétrole et l’électricité d’origine hydraulique et nucléaire ont supplanté cette énergie.

Mais, le charbon est-il pour autant une énergie du passé partout ?

Dans le 2ème article que je prévoie sur le sujet :

Je vous expliquerai :

• La formation géologique du charbon :
• Le fonctionnement d’une mine

Je ferai :

• Le point sur l’utilisation du charbon dans le monde
• Le point sur les dommages environnementaux de son exploitation.

Et pour finir sur une note d’humour, je vous propose de vous poiler devant les shadoks :

La machine à vapeur :

Sources :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Houille
https://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon
https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/energie-forme-charbon-6216/
https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/charbon
http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-cles-pour-comprendre/Les-sources-d-energie/Le-charbon
http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-grands-debats/Quel-avenir-pour-le-charbon/Le-charbon-energie-du-21e-siecle
https://www.geo.fr/environnement/les-mots-verts/charbon-41657

charbon de bois :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon_de_bois

James Watt :
https://fr.wikipedia.org/wiki/James_Watt
https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeur

La Révolution Industrielle :
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9volution_industrielle
http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/r%C3%A9volution_industrielle/61047

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