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Caractéristiques - Article "aliment et développement"   Janvier 2016 - Mis à jour  le 10/10/2017

Le charbon utilisé par le"s industries, «charbon de terre », est une matière solide de couleur noire et riche en carbone. Il constitue avec le pétrole et le gaz naturel  les trois combustibles fossiles. Le charbon, exploité depuis le XIII ème siècle à nos jours, provient des formations géologiques de l’avant dernière période de l’ère primaire appelée période carbonifère.  Il supplanta peu à peu le charbon de bois  à partir du XVIéme siècle. Son exploitation règlementée en France dès le XVIIéme , connut son essor dès le début du XVIIIè avec  la production de la fonte brute (métal obtenu en sortie de haut fourneau ) de l’invention de la machine à vapeur. Ainsi, la révolution industrielle commencée en Grande-Bretagne au xviiie siècle a pour base la disponibilité en charbon pour produire la fonte en quantité et pour faire marcher les outils de production industrielle et les moyens de transport (la locomotive et les navires au long cours). La Compagnie d´Anzin (Nord), fondée en 1756, est la première mine à dépasser le stade de la production artisanale en France. La fermeture des puits fut progressive et porta sur la période du début des années 1960 à l'an 2005. Toutefois, dans de nombreuses régions du Monde, l’extraction de la houille est toujours d’actualité. De nouvelles technologies ont été développée, la rendant moins polluante et ses produits plus caloriques et d'utilisations diverses

 Le  charbon extrait de la terre se présente sous diverses formes et teneurs en carbone: la tourbe (50  à 60 %) , la lignite (65 à 75%), la houille (78 à  90%), l’anthracite ou charbon dur (>90%) et le graphite (>98%) qui est la forme cristallisée du carbone est  avec le diamant l’une des quatre formes allotropiques du carbone. Le coke résulte de la « distillation » de la houille. Au Nymex le prix du charbon est donné en dollars US par tonne, l'unité de négociation est de 1550 tonnes. 

Le coke résulte de la « distillation » de la houille .

Gaz Naturel

1 BTU =1,05 kilojoul

Le gaz naturel est essentiellement composé de méthane. Il est utilisé à des fins domestiques et industrielles (le gaz de ville) de même que ses composants liquéfiés (propane et butane conditionnés en bouteilles ou en bonbonnes).

*BTU (British thermal unit : mesure énergétique correspondant à 1,05 kilojoule. 

Contrairement aux bouteilles de gaz à usage industriel ou hospitalier dont la couleur obéit à une réglementation stricte, la forme, la couleur et la contenance des  bouteilles de ces gaz dépendent du fournisseur. La bouteille de 13 kg est celle utilisée par les ménages (une famille de 4 personnes utiliserait en moyenne 3 à 4 bouteilles par an). Le mélange liquide de butane et de propane utilisé pour les véhicules est appelé gaz de pétrole liquéfié carburant (GPLc),

Bouteilles de gaz  

Bouteille de propane      

Quantité de gaz propane 13,00 kg     

Quantité d’énergie disponible (P.C.S.**) 180,00 kW

Bouteille de butane   

Quantité de gaz butane 13,00 kg            

Quantité d’énergie disponible (P.C.S.**) 178,00 kW

*BTU (British thermal unit : mesure énergétique correspondant à 1,05 kilojoule.                              **Pouvoir Calorique Supérieur : quantité totale d'énergie produite par la combustion d'une quantité donnée de combustible. 

Le pétrole 

1 baril (bl) = 158,9 litres 

Le produit en bourse est le pétrole brut et son unité de cotation est le baril (bl). Les principales références en termes de pétroles bruts sont le WTI (West Texas Intermediate) et le Brent issu d'un mélange de la production de nombreux champs de pétrole situés en mer du Nord.  Les deux pétroles bruts diffèrent par la densité et le marché. La production circonstancielle (la crise pétrolière des années 1970), les conditions drastiques d'exploitation du Brent en mer du nord et les politiques de l'emploi en  font, le plus souvent, le brut le plus cher.                      

Le WTI (West Texas Intermediate), habituellement plus léger que le Brent, est aussi appelé Texas Light Sweet Crude Oil. Plus  facile à raffiner, le WTI, est pauvre en soufre (0,24%).  De nombreux gisements exploités en Afrique du nord et en Afrique de l'ouest offrent un pétrole brut d'une qualité comparable à celle du WTI

L’unité pour caractériser la densité du pétrole brut est le degré API (American Petroleum Institute).      

Densité en  °API = (141,5/densité à 60°F) – 131,5 

La  densité  (d) = masse volumique du pétrole brut/masse volumique de l’eau à  60°F (15,5556 °C)                            

Plus un brut est léger, plus sa densité (d) est faible, plus sa densité en °API est élevée. 

Les bruts légers ont une densité supérieure à 33°API              

Les bruts moyens ont une densité comprise entre 22 et 33 °API 

Les bruts lourds ont une densité inférieure à 22 °API

Production d'un baril de brut

Le tableau ci-dessous indique la composition  d'un baril de brut  produit

 Uranium

1 livre (unité de masse)   équivaut à 0,5 kg

Combustible des centrales nucléaires dans la production de l'électricité, l'uranium ne se trouve jamais à l'état libre, mais sous forme d'oxyde ou de complexe de sel, dans les minéraux de pechblende et carnotite.                           

Le produit en bourse  est l'octaoxyde de triuranium, également appelé octooxyde de triuranium ou octoxyde de triuranium, composé chimique de formule brute U₃O₈.  L'unité de cotation est la livre

L’uranium naturel est composé de trois isotopes : l’uranium 238 (99,2743 % ),  l’uranium 235 (0,7202 %) et de  l’uranium 234 (0,0055%). Seul l’uranium 235 est fissile et utilisable dans les réacteurs nucléaires comme source d'énergie dans la production d'électricité. La teneur de l'uranium naturel en uranium 235 étant trop faible pour alimenter un réacteur nucléaire, aussi il est enrichi  en augmentant la proportion d'uranium 235  de 0,7 %  à 3 - 5 %.                           

 Éthanol

1 gallon impérial (gal GB ou gal Imp) = 4,546 09 litres

1 gallon américain (gal US) =3,785 

L'éthanol est produit soit par  synthèse chimique à base de produits du pétrole soit par fermentation de sucres. L'unité de cotation est le gallon "liquide"

1 baril équivaut à 35 gallons impériaux ou à 42 gallons américains

Production d'éthanol

L'éthanol, combustible domestique et industriel ou carburant  est aussi un intermédiaire de synthèse de nombreux produits chimiques industriels comme le caoutchouc synthétique.

1- Produit de synthèse                                    

L'éthanol de synthèse est obtenu par hydratation catalytique de l’éthylène C₂H₄ (obtenu par craquage et distillation fractionnée du pétrole ou à partir du gaz naturel riche en éthane C₂H₆).

    H₂C=CH₂ + H₂O ⇒ H₃C-CH2OH                   Éthylène + Eau ⇒  Éthanol          

Une réaction parasite produit de l'acétaldéhyde. L'éthanol est également obtenu par hydrogénation catalytique de l'acétaldéhyde.

 2- Produit de dégradation, en anaérobiose, de sucres simples par la levure (certaines bactéries également)

La fermentation d'une mole de glucose par la levure de boulanger fournit 2 moles d'éthanol,  2 moles de dioxyde de carbone  et  une faible quantité d'énergie sous forme d'ATP    

 C₆H₁₂O₆ ⇒ 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 ATP        Glucose ⇒ 2 Éthanol + 2 dioxyde de carbone + énergie

3 - La combustion d'une mole d'éthanol fournit deux moles de dioxyde de carbone, de l'eau et de la chaleur                                      

CH₃CH₂OH + 3 O₂ ⇒  2 CO₂  + 3 H₂O

La production et  la combustion d'éthanol obtenu par fermentation d'une mole de glucose ⇒ 6 moles de dioxyde de carbone.