Charbon : quels dangers ?

Dangers du charbon

L’industrie charbonnière est exposée et expose à des risques professionnels et environnementaux qui diffèrent selon les types de mines. (©photo)

Définition

Le charbon est une énergie d’origine fossile : il provient de la décomposition de végétaux enfouis dans le sol il y a près de 300 millions d’années (ère carbonifère) en moyenne.

Deuxième source d’énergie primaire (30,1%) après le pétrole (32,9%) et devant le gaz naturel (23,7%) en 2013, le charbon assure près de 41% de la production mondiale d’électricité(1). Il est utilisé par combustion dans des centrales électriques après extraction de gisements plus ou moins profonds.

Actuellement, le charbon apparaît comme une énergie avantageuse, avec des réserves estimées à plus de 110 ans de consommation(2) et des coûts d’exploitation stables et compétitifs. Toutefois l’industrie charbonnière est exposée et expose à des risques professionnels et environnementaux.

Les risques humains

La plupart des risques humais liés au charbon sont des risques professionnels, bien que certaines maladies, comme la fièvre charbonneuse(3), puissent être contractées dans un autre cadre. Deux types d’exploitations minières sont mises en œuvre en fonction de la profondeur du gisement : les mines à ciel ouvert et les mines souterraines. Ces dernières présentent davantage de risques en raison des problèmes de ventilation et d'éboulement. Néanmoins, toute exploitation, de l’extraction à l’utilisation du charbon, expose les travailleurs à de multiples dangers.

Les scénarios

Exposition à des agents nocifs

  • Poussières respirables

Lors de l’exploitation du charbon, les mineurs sont exposés à l’inhalation de poussières de charbon et de silice cristalline, provenant de la rupture des roches et entraînant différentes atteintes pulmonaires dont la silicose. À un stade évolué, cette maladie devient invalidante et souvent mortelle(4). L’exposition à la silice est de plus associée à un risque élevé de tuberculose et de cancer du poumon.

Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la Chine serait particulièrement concernée, avec sur un total de 6 millions de mineurs, 600 000 personnes atteintes d’affections pulmonaires en 2010. Près de 80% de ses mineurs sont des travailleurs migrants, donc difficilement identifiables : le bilan humain pourrait être beaucoup plus lourd.

  • Gaz toxiques

Les travailleurs sont exposés à des émissions de gaz en milieu confiné :

  • le méthane (CH4), le CO2 et l’azote se substituent à l’oxygène de l’air inhalé. En forte concentration, ils agissent comme des gaz asphyxiants ;
  • le sulfure d’hydrogène (H2S) est un gaz toxique présent naturellement dans le charbon, dont l’effet majeur est de provoquer des troubles neurologiques : il paralyse le système nerveux, ce qui empêche les poumons de fonctionner ;
  • un incendie dans la mine a pour conséquence de produire du monoxyde de carbone. Ce gaz toxique mortel est immédiatement absorbé par le système sanguin : il inhibe le transport d’oxygène nécessaire à l’organisme.

Éboulement

Il s’agit d’un des accidents les plus fréquents de l’exploitation des mines. Il menace l’intégrité physique des mineurs en causant fractures, entorses et parfois écrasement total. Les chutes de blocs touchent toute exploitation bien que les mines souterraines soient les plus concernées.

Inondation

Les travaux miniers perturbent généralement les circulations superficielles et souterraines des eaux car il faut éviter l’ennoyage des mines. Une panne du système de pompage ou une modification du débit des sources et des cours d’eau peut subvenir, provoquant une inondation brutale de la mine si aucune mesure de prévention n’a été prise.

Feu et incendie

Réunissant combustible, oxygène et chaleur, les mines sont un terrain propice aux incendies. Le combustible est constitué par les veines de charbon, l’oxygène est apporté par l’aérage de la mine et la source de chaleur ou la mise à feu peut par exemple provenir des équipements à moteur diesel ou électriques.

Les courants d’aérage dans les mines souterraines peuvent transporter des fumées et des résidus toxiques de combustion dans tout ou partie de la mine. Par cette voie, les feux eux-mêmes peuvent s’étendre rapidement à toute la mine et déclencher des explosions.

Explosion

Une explosion peut détruire les systèmes de ventilation, provoquer un affaissement de la mine, bloquer les issues de secours et piéger les mineurs dans une situation où l’oxygène est remplacé par des gaz asphyxiants.

  • Libération de méthane

Lors de l’exploitation minière, du grisou (gaz composé presque exclusivement de méthane) est libéré de la veine de charbon et des couches rocheuses environnantes. Il présente un risque d’explosion élevé en milieu confiné, lorsqu’il est concentré dans l'air entre 5 % à 15% (coup de grisou).

  • Poussières de charbon inflammables

La production, le transport et le traitement du charbon produisent des aérosols de poussière de charbon inflammables et explosifs (croup de poussier).

Les risques environnementaux

L’industrie charbonnière est fortement critiquée en raison de son impact environnemental.

Activités minières

L’extraction du charbon peut entraîner l’érosion des sols ou la pollution des nappes phréatiques. Si l’exploitation à ciel ouvert est moins dangereuse pour les travailleurs, elle dénature plus notablement les sites. En effet, ces mines peuvent s’étendre sur des kilomètres carrés à des dizaines de mètres de profondeur.

L’extraction minière provoque aussi l’émission de gaz dans l’atmosphère : du soufre et de l’oxyde de souffre (responsables de pluies acides) ainsi que des gaz à effet de serre (GES) : méthane, CO2, oxydes d’azote. D’ailleurs, ces émissions peuvent se poursuivre après l’arrêt de la production de charbon. Les feux et les explosions dans les mines sont également une source d’émissions de CO2.

Centrales à charbon

La combustion du charbon dans les centrales thermiques est une source de polluants atmosphériques dont le radon, un gaz naturel radioactif transporté par les fumées émises.

La combustion du charbon génère deux sortes de cendres, dites carbocendres :

  • les premières, issues des fours des centrales thermiques, enfouies dans le sol sans précaution, peuvent contaminer les nappes phréatiques ;
  • les secondes sortent des cheminées sous forme de suies acides, récupérées par pulvérisation d'eau, ce qui les alourdit et les fait tomber au sol. Elles sont alors stockées dans des bassins sous forme d’une boue concentrée en produits toxiques et en métaux lourds comme le mercure. Certaines carbocendres peuvent également être recyclées. Lors de ruptures ou de fuites au niveau de bassins de stockage, il peut se produire des catastrophes environnementales.

Les faits

La mortalité de l’industrie minière charbonnière est très variable selon les pays. C’est en Chine que les accidents dans les mines et la mortalité sont - de loin - les plus élevés :

  • 5 tués par MTec en 2000 en Chine ;
  • 0,92 en Australie ;
  • 0,82 en Russie ;
  • 0,48 en Inde ;
  • 0,17 en Afrique du Sud ;
  • 0,05 aux  Etats-Unis.

Le nombre d’accident répertoriés en 2009 a néanmoins baissé de 17% par rapport à 2008 à 1616. Dans le même temps le nombre de morts tombait à 2 631, soit une réduction de 18%.

Il y a environ 1 000 incendies dans des mines de charbon chaque année. Le nombre de victimes directes dans les mines et indirectes reste difficile à évaluer et ne se cantonne pas aux pays en développement, comme l’atteste la mort de 27 mineurs en Nouvelle-Zélande en novembre 2010 suite à un coup de grisou. Plus récemment, un autre coup de grisou dans la mine de Soma en Turquie a provoqué la mort de 301 personnes en mai 2014.

Les mines chinoises restent cependant réputées comme particulièrement meurtrières. Voici quelques chiffres propres aux trois pays possédant les plus grandes réserves au monde.

États-Unis

Le nombre de décès oscille chaque année entre 30 et 50 personnes depuis les années 2000 et plus de 100 000 mineurs sont morts dans des accidents au cours du XXe siècle. Le dernier accident majeur date d’avril 2010, en Virginie où une explosion minière a causé la mort de 29 mineurs. Il s’agit du bilan le plus lourd depuis décembre 1970, où une explosion dans l’état du Kentucky avait fait 38 morts. Pour ce site, la Commission de santé et de sécurité des mines (MSHA) avait dénombré plus de 3 000 violations des règles de sécurité depuis 1995.

En décembre 2008, les États-Unis ont également connu une catastrophe environnementale liée à l’industrie charbonnière. La rupture du bassin de stockage de cendres de la centrale électrique de Kingston (Tennessee) a déversé près de 4 millions de m³ de boues, contaminant les eaux de surface et les eaux souterraines en répandant des quantités importantes de métaux lourds comme l’arsenic et le mercure.

Russie

Les accidents dans les mines de Russie(5) sont courants en raison de la vétusté des infrastructures et des violations des règles de sécurité. En mars 2007, une explosion entraîne l’effondrement dans la galerie d’une mine à proximité de Novokouznetsk à 3 000 kilomètres à l’est de Moscou. Cet événement provoque la mort de 110 mineurs. Il s’agit de l’accident minier le plus meurtrier depuis la chute de l’URSS. En mai 2010, un autre coup de grisou dans une mine du même bassin minier fait 68 morts et 23 disparus.

Chine

Les mines chinoises sont considérées comme les plus dangereuses du monde. En 2010, les autorités officielles chinoises font état de 2 433 morts liées à cette activité.

Voici quelques accidents majeurs depuis 2005 :

  • février 2005 : 213 mineurs meurent suite à une explosion dans une mine de Fuxin (Liaoning, nord-est). Il s’agit de l’accident le plus meurtrier en Chine depuis 1942 (1549 morts) ;
  • août 2005 : une mine du Guangdong, au sud du pays, est inondée. Le bilan s’élève à 123 morts ;
  • décembre 2007 : près de Linfen, au nord du pays, une explosion dans une mine provoque la mort de 105 mineurs ;
  • avril 2010 : 115 mineurs sont remontés après 8 jours dans une mine inondée à Wanjialing. Le bilan fait état de 23 morts.

Les enjeux

Limiter les risques professionnels

Différents procédés sont installés dans les mines :

  • les systèmes de ventilation évacuent les poussières de charbon et les gaz responsables d’asphyxie. La ventilation des poussières de charbon avec neutralisation à l’eau (arrosage) prévient des risques d’explosion et d’incendie ;
  • l’utilisation d’arrêts-barrages réduit les effets d’une explosion. Il s’agit de bacs avec des poussières stériles (non combustibles) ou de l’eau, qui se répandent lorsque le contenant est brisé par le souffle de l’explosion ;
  • des canalisations, des unités de pompage et des réservoirs peuvent être prévus pour maîtriser les risques d’inondations ;
  • le renforcement des galeries grâce à des poutres (soutènement) est un moyen de parer aux éboulements de la mine.

La surveillance des infrastructures, la robotisation et l’automatisation participent aussi à la sûreté des mines de charbon. La détection d’anomalies dans les paramètres de sécurité (teneur en gaz, température, présence de fumées, etc.) permet une alerte précoce et limite les accidents.

La prévention de ces risques dépend de la modernité des équipements mais aussi des législations en vigueur qui ne sont pas les mêmes dans tous les pays producteurs de charbon. Des normes réglementaires effectives et l’application de règles de sécurité sont encore des objectifs à atteindre pour l’industrie charbonnière, surtout dans les pays en développement.

Réduire l’impact environnemental

Des techniques comme la capture et le stockage du CO2 pourraient diminuer l’impact environnemental de la filière charbon(6).

Récupération du méthane

Le méthane issu des mines est une source d’énergie, récupérable lors de l’extraction du charbon et après celle-ci. Cette pratique permet de diminuer l’émission de GES tout en réduisant le risque d’explosion dans la mine.

Amélioration du rendement énergétique des centrales à charbon

Cette méthode est actuellement la plus efficace pour réduire les émissions de CO2 liées à la combustion du charbon. Mais elle est insuffisante : les centrales à charbon restent des sources de pollution atmosphérique (oxydes d’azote, dioxyde de soufre). On qualifie de « charbon propre »(7) l’ensemble des techniques et des technologies qui visent à améliorer les rendements énergétiques de ces centrales et à réduire les émissions de polluants (NOx, SO2, etc.) et de gaz à effet de serre (CO2).

Capture et stockage géologique du CO2

Ce procédé consiste à récupérer les émissions de COissues de la filière charbon pour les injecter profondément dans le sous-sol.

Si elle n’est pas rentable économiquement aujourd’hui, la filière devrait connaître un développement industriel à l’horizon 2020.

ex : projet britannique de White Rose visant à capter 90% du CO2 issu de la centrale à charbon de Drax (Yorkshire) et de le stocker sur un site en mer du Nord (financement par le programme NER300)

Les acteurs

Centres de recherche

La réduction de l’impact environnemental fait l’objet de programmes de R&D, en particulier sur la capture et le stockage du CO2.

Ces projets sont conduits à travers le monde par des organismes de recherche tels que le BRGM (Bureau de Recherche Géologique Minière) en France ou l’ORNL (Oak Ridge National Laboratory) aux États-Unis.

Industriels

Les gestionnaires ont des responsabilités face aux risques de l’industrie charbonnière. Des groupes tels que Rio Tinto (Etats-Unis) ou Anglo American (Afrique du Sud) développent des technologies améliorant la sûreté des mines et la protection environnementale. Certains industriels comme Alstom lancent des projets d’installation d'unités de captage du CO2 sur les centrales électriques à charbon.

Organisations internationales

Le Partenariat Asie-Pacifique sur le développement propre et le climat regroupela Chine, les Etats-Unis, l’Inde, l’Australie, le Japon, la Corée du Sud et le Canada. Il vise à favoriser les échanges techniques entre les pays partenaires, dans l’objectif d’améliorer les exploitations minières et leur sûreté.

L’Organisation Internationale du Travail encourage l’adoption à grande échelle des pratiques de sécurité dans les mines. Dans cet objectif, elle publie des directives pratiques proposant des orientations sur les mesures d’élimination ou de prévention des risques.