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Les Énergies Fossiles : de Leur Origine à Leur Impact sur la Planète

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Chaque jour, l’homme utilise les énergies fossiles pour se déplacer, faire fonctionner les usines, se chauffer ou encore fabriquer des vêtements. Sans la découverte et l’utilisation du charbon, du pétrole et du gaz, les progrès humains auraient été plus limités durant ces derniers siècles. Aujourd’hui ces énergies sont décriées. Elles participent activement aux émissions de gaz à effet de serre qui détruisent les écosystèmes planétaires. Mais, savez-vous quelles sont les origines des énergies fossiles et comment elles se sont formées ? Et finalement, comment l’activité humaine a pu transformer des ressources naturelles en poison pour notre planète ?

La lente formation des énergies fossiles

Pour bien comprendre la formation des énergies fossiles, il faut remonter le temps à environ 350 millions d’années avant notre ère. C’est à cette époque lointaine que le charbon, le gaz et le pétrole se sont formés dans des processus très lents et naturels. Le plus incroyable reste que les énergies fossiles n’auraient jamais pu voir le jour sans deux éléments clés : les espèces animales et végétales.

La formation du charbon : de l’ère du carbonifère à nos jours

Il faut bien imaginer qu’aux périodes du Carbonifère et du Permien, la Terre était alors composée d’immenses régions tropicales, très humides et à la végétation dense. Au fil du temps, les débris d’arbres, de fougères et d’autres végétaux se sont déposés naturellement sur le sol. Rapidement, ces résidus se sont enfouis sous une couche d’eau.

Illustration d'un paysage à l'époque du carbonifère.
Représentation d’une forêt à l’époque du Carbonifère. Crédit photo : Adobe Stock

Puis, cette matière organique végétale s’est ensevelie plus profondément dans le sol au gré de l’apport en nouveaux sédiments, pour ensuite se mélanger et recouvrir totalement la couche. Ainsi, un nouveau support apparaît à la surface pour donner vie à une nouvelle végétation.

Sous terre, le mélange formé de sédiments et de végétaux a commencé sa transformation. Il est passé progressivement à l’état de roche, sous l’effet de trois actions :

  • l’augmentation de la température au fil de l’enfouissement,
  • la transformation des molécules organiques par des bactéries. En effet, celles-ci ont libéré l’oxygène (O2), l’hydrogène (H2) et l’azote(N2) contenus dans les tissus des végétaux et augmenté leur concentration de carbone (C),
  • et la faible teneur en dioxygène dans l’eau qui a empêché la décomposition et favorisé la fossilisation.

C’est ainsi que le charbon s’est formé durant plusieurs millions d’années. Au fil des temps géologiques, une succession de couches se sont déposées pour former aujourd’hui le sous-sol terrestre, alternant entre strates de charbon et roches sédimentaires.

Schéma présentant la formation et l'origine du charbon.
Les différentes étapes de la formation du charbon. Crédit photo : Adobe Stock

Durant ces différents stades de sédimentation et d’enfouissement, la teneur en carbone du charbon évolue avec la profondeur. Ainsi, on peut retrouver :

  • la tourbe, au plus proche de la surface (50 à 55 % de carbone),
  • le lignite, entre 0 et 2 mètres de profondeur (55 à 75 % de carbone),
  • la houille, de 4 à 8 mètres (75 à 90 % de carbone),
  • et l’anthracite, du carbone presque pur, à environ 12 mètres du sol (plus de 90 % de carbone).
Schéma présentant la teneur en carbone du charbon au fil de son enfouissement.
Le charbon augmente sa teneur en carbone au fil de son enfouissement. Crédit photo : Dosto, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Le charbon reste là où il est né. Parfois, les formations géologiques vont former des veines qui peuvent faire varier l’épaisseur du charbon de quelques centimètres à une centaine de mètres.

D’où viennent le pétrole et le gaz ?

Pour le pétrole et le gaz, le processus est légèrement différent. Tout commence par la mort d’organismes vivants, il y a 20 à 350 millions d’années. Théoriquement, à cette époque reculée, lorsqu’un être meurt, il se décompose de deux manières :

  • soit il est mangé par des bactéries ou des charognards,
  • soit il est exposé à l’air ambiant ou à des eaux chargées en oxygène et il se transforme en engrais naturel qui permettra la croissance de nouvelles plantes.

Toutefois, 0,1 % de ces êtres vivants ne rentrent pas dans ce schéma. À la fin de leur existence, ils viennent se déposer au fond de l’océan, très pauvre en oxygène et avec peu de courant. Cette matière organique, presque totalement préservée, vient se mêler à des minéraux (argile, sables fins, etc.) et au plancton marin mort. Ce mélange forme des couches successives de boue qui vont durcir et se transformer à terme en roches sédimentaires.

Sous le poids des différentes couches, cette roche s’enfonce de plus en plus dans la croûte terrestre. Plus elle descend, plus la température et la pression augmentent. L’azote et l’oxygène disparaissent progressivement. La matière se transforme alors en kérogène, une matière liquide composée d’eau, de dioxyde de carbone et d’hydrogène.

Arrivé entre environ 3 800 et 5 000 mètres sous terre et sous l’effet de fortes chaleurs, le kérogène devient plus léger. Il a tendance à remonter. Si rien ne l’arrête, il peut suinter à la surface de la Terre ou se transformer en bitume. Parfois, il peut se retrouver piégé dans une roche étanche qui forme un réservoir. C’est à ce moment-là que le mélange décante lentement et que trois matières se distinguent : le gaz, plus léger, remonte en premier, suivi du pétrole et enfin de l’eau. Ce sont ces poches qui vont être forées par l’homme pour en extraire le gaz ou le pétrole.

Les origines du pétrole et du gaz présentées en cinq illustrations.
Des millions d’années sont nécessaires pour que se forment pétrole et gaz. Crédit photo : Adobe Stock

Les énergies fossiles n’auraient jamais pu voir le jour sans deux éléments clés : les espèces animales et végétales.

L’homme et les hydrocarbures

L’histoire de l’homme et des hydrocarbures est très récente. Leur extraction et leur utilisation sont intimement liées à l’activité industrielle humaine depuis quelques siècles seulement.

Une brève histoire de l’exploitation du charbon

Le charbon est exploité dans des mines souterraines ou à ciel ouvert, creusées sur plusieurs centaines de mètres de profondeur. Selon son taux de carbone, le charbon est utilisé dans différents domaines :

  • En sidérurgie, le coke (du charbon quasiment pur), sert à fabriquer la fonte.
  • L’anthracite est utilisé pour le chauffage domestique.
  • Le lignite est utilisé surtout pour des chaudières industrielles.
  • La tourbe, sous forme de briques séchées, sert au chauffage de certaines maisons (en Irlande, par exemple).

Au milieu du XIXème siècle, le déclin du charbon se fait sentir. Son extraction est difficile, ses rejets de particules sont trop importants et s’avèrent nocifs pour la santé et l’environnement. Il est remplacé d’abord par le pétrole, puis progressivement par le gaz. Aujourd’hui, il est utilisé principalement pour la production d’électricité, dans des centrales thermiques, notamment en Chine.

Une mine de charbon à ciel ouvert permet de comprendre les origines des hydrocarbures.
Un mine de charbon à ciel ouvert. Crédit photo : Adobe Stock

Gaz et pétrole, des énergies récentes et omniprésentes

Extraction et transport

Le gaz et le pétrole sont extraits grâce à des forages ou des puits. De grands tuyaux vont creuser le sol jusqu’à atteindre le réservoir. La pression naturelle est couplée aux machines pour éjecter le liquide ou le gaz convoité. Le plus compliqué est ensuite de déplacer ces ressources naturelles qui se trouvent généralement assez loin de leur lieu d’utilisation final.

Le pétrole est acheminé par voie maritime ou par oléoduc. Le gaz, quant à lui, a longtemps été impossible à transporter et à exploiter. Aujourd’hui il transite via des gazoducs ou par liquéfaction grâce à un réseau de 4 millions de kilomètres de conduites dans le monde.

Un plateforme pétrolière en mer.
Exploitation de gaz et de pétrole sur une plateforme offshore. Crédit photo : Adobe Stock

Usages

Le pétrole, une fois raffiné, fournit une base indispensable à de nombreux produits : matières plastiques, solvants, cosmétiques, textiles, détergents, caoutchoucs, adhésifs, certains médicaments, bitume, engrais, pesticides, etc. En 2011, 59 % de la production mondiale de pétrole servait exclusivement aux transports. Le fioul, un dérivé du pétrole, est largement consommé pour le chauffage, dans certaines centrales thermiques et comme carburant pour les bateaux et certaines machines agricoles.

Le gaz sert à la production électrique, au chauffage des maisons et bureaux, aux chaudières industrielles. Il intervient en tant que matière première pour la chimie et dans les transports sous forme de GNL (Gaz Naturel Liquéfié).

Le côté sombre des énergies fossiles et leurs impacts sur l’environnement

Un danger pour l’homme…

L’exploitation du charbon à ciel ouvert défigure les sites et pollue l’atmosphère locale par ses rejets de poussières et de particules fines.

Les galeries des mines souterraines de charbon sont de véritables pièges pour l’homme. La liste des accidents est longue : inondations, effondrements, élévation mortelle de la température (les coups de poussière), et le tristement fameux  » coup de grisou « . Il s’agit de poches de méthane impossibles à détecter qui se mélangent à l’air des galeries et explosent au contact du feu.

De plus, le forage et le transport du pétrole provoquent de nombreux accidents graves comme les marées noires. Mais au-delà des incidences sur l’homme, l’autre problème de taille des énergies fossiles tient à leur combustion.

Les effets de la pollution au pétrole en pleine mer.
Pollution maritime au pétrole. Crédit photo : Adobe Stock

… et pour la planète

Pour délivrer leur énergie, le pétrole, le gaz et le charbon doivent être brûlés. Cette combustion rejette du gaz carbonique (CO2) dans l’atmosphère. Le CO2 fait partie des émanations plus connues sous le nom de « gaz à effet de serre ».

Il est important de savoir que les émissions de gaz à effet de serre existent sur Terre depuis la nuit des temps, avant même que l’espèce humaine n’apparaisse. Un cycle naturel permet de garder leur concentration stable. Par exemple, la photosynthèse régule la teneur en CO2 et la pluie vient équilibrer les émissions de vapeur d’eau. Le CO2 est donc indispensable à l’épanouissement de la vie sur Terre.

Mais, depuis les débuts de la révolution industrielle, l’activité humaine a considérablement modifié ces concentrations de gaz. En effet, lors de la combustion des énergies fossiles, d’énormes quantités de CO2 sont rejetées dans l’atmosphère. Ces gaz artificiels ne sont pas réutilisés dans le cycle naturel des écosystèmes de notre planète. Ils restent piégés dans l’atmosphère. Ainsi, 65 % de l’effet de serre additionnel vient du gaz carbonique. Le charbon représente à lui seul plus de 40 % de ces émissions, 31 % pour le pétrole et le gaz, 20 %.

Les effets visibles de la pollution au CO2 dans l'air.
Les rejets de CO2 liés aux activités humaines sont à l’origine du réchauffement climatique. Crédit photo : Adobe Stock

Le véritable problème est que le surplus de gaz carbonique met un siècle environ avant de disparaître de l’atmosphère. En découvrant et en utilisant les énergies fossiles, l’homme a mis la main sur un trésor empoisonné. Depuis l’ère industrielle, pas moins de 2 500 milliards de tonnes de CO2 ont été rejetées dans l’air par l’utilisation croissante de gaz, de pétrole et de charbon. En conséquence, notre planète subit un phénomène désormais bien connu et inquiétant : le réchauffement climatique. Voilà pourquoi désormais de nouvelles solutions sont de plus en plus plébiscitées pour remplacer les hydrocarbures. Les énergies renouvelables comme le solaire, l’éolien ou encore la géothermie, par exemple, constituent des alternatives sérieuses pour la survie de la vie sur terre.


RETENEZ


  • Les espèces végétales et animales sont à l’origine de la formation des gisements d’hydrocarbures (énergies fossiles).
  • Le formation du gaz, du pétrole et du charbon a débuté il y a environ 350 millions d’années. Il s’agit de ressources naturelles épuisables.
  • La combustion des énergies fossiles par les activités humaines dégage des émissions de gaz à effet de serre (GES).
  • Les GES participent au réchauffement climatique global.
  • 65 % de l’effet de serre additionnel provient du gaz carbonique (C02).

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