Ressources énergétiques à partir du XIXe siècle

Avec le développement des machines à vapeur, l’industrie du charbon s’est développée au cours du XIX^ème siècle. La houille (charbon) a progressivement remplacé le charbon de bois utilisé jusque-là.
Le charbon résulte de l’enfouissement de la biomasse (résidus de forêt notamment) dans les sédiments. Ces résidus se décomposent. Sous l’effet de l’augmentation de la pression et de la température, ils se transforment progressivement en un milieu réducteur, de plus en plus riche en carbone (sans oxygène). Ainsi, le carbone s’accumule dans les formations de charbon (les plus anciens datent de 350-300 millions d’années : au Carbonifère). Les milieux actuels de formation sont voisins des mangroves tropicales.

Les charbons sont classés en fonction de leur teneur en carbone, la partie restante étant de l’eau :

Le pétrole est considéré dans la littérature géologique comme une roche liquide. Dans certaines conditions de température, il peut être solide comme dans les schistes bitumineux.

Le pétrole est connu depuis l’Antiquité (par exemple en tant que combustible pour les lampes à huile) mais c’est en 1859 que Edwin Drake fait un forage productif en Pennsylvanie d’où jaillit du pétrole. Ce dernier participe alors à la croissance économique du monde occidental.
Le pétrole est un mélange d’hydrocarbures, de molécules appelées résines et asphaltènes. Il peut être présent sous trois formes (gazeux, liquide ou solide) et résulte de la dégradation thermique de matières organiques.

Lors de l’enfouissement des sédiments, la température augmente suivant un gradient géothermique local, en moyenne de 30°C par km et conduit à la dégradation des matières organiques contenues dans les roches mères (roches contenant de la matière organique). Cette matière organique est d’origine variée, aquatique ou terrestre, et déposée dans divers environnements, tels que les océans, les lacs ou les deltas. Ces résidus (appelés kérogène) sont préservés dans les milieux aquatiques dépourvus d’oxygène. Ils se transforment d’abord en pétrole liquide accompagné de gaz. A grande profondeur, seul le gaz subsiste.
Le pétrole généré dans les roches mères migre vers les roches perméables (migration primaire) puis dans les roches poreuses (migration secondaire). Il s’accumule dans les pièges pétroliers qui résultent soit d’environnements de dépôt successifs (argiles, évaporites, calcaires) soit de mouvements tectoniques qui bloquent la remontée du pétrole ou du gaz.

Si la roche mère est très faiblement perméable, une partie du pétrole et du gaz reste piégée dans celle-ci. On l’appelle improprement « le pétrole ou le gaz de schistes ». Le terme exact est « pétrole et gaz de roche-mère ».
Les conditions d’exploitation de ces gisements sont très largement discutées (aspects technique, économique et environnemental) en particulier parce que, dans les conditions actuelles, il est nécessaire d’augmenter la perméabilité de la roche par la fracturation hydraulique.

Les utilisations du pétrole peuvent être classées en deux catégories :

• en tant que combustible
• en tant que matière première.

Dans le premier cas, il sert aux transports (voiture, avion, bateau) et à la production d’électricité (bouteille de gaz, GPL ou encore fioul).
Le pétrole est aussi une matière première de l’industrie pétrochimique. Il sert de base à la production des matières plastiques, de colorants, d’engrais, de peintures, de cosmétiques ou encore à la production des revêtements routiers (nommés enrobés, bitume ou asphalte).

En 1789, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth découvre l’oxyde d’uranium (qui sera dénommé plus tard pechblende), de formule UO₂, dans un minerai de la mine de Joachimsthal (République Tchèque). Ce nouvel élément, l’uranium, va plus d’un siècle plus tard accompagner une révolution dans le domaine de la physique et conduire à des applications énergétiques majeures.

Entre temps, ses propriétés radioactives n’ayant pas encore été mises en évidence, l’uranium a servi de colorant, jaune et vert en particulier, dans l’industrie de la céramique, de la vaisselle, du verre et la fabrication d’émaux.

En France, le premier minéral d’uranium, l’autunite : Ca(UO₂)₂(PO₄)₂,10-12 H₂O, est découvert en 1800 à Saint-Symphorien-de-Mortagne près d’Autun. En 1896, Henri Becquerel découvre les « rayons uraniques » en étudiant ce minéral, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses découvertes dans le domaine de la radioactivité.

La teneur moyenne en uranium (U) de la croûte terrestre étant de l’ordre de 3 à 4 mg par kilogramme de roche (4 ppm ou « parties par million »), il est nécessaire de trouver des endroits plus riches pour son exploitation. Les minerais sont exploités en mines souterraines ou en mines à ciel ouvert. Récemment, la production d’uranium par lessivage in-situ a pris de l’ampleur. Une eau acide est injectée dans la zone uranifère, cela permet de solubiliser l’uranium et cette solution est pompée dans un deuxième forage. Elle est enfin conduite dans une usine pour récupérer l’uranium.

L’uranium fut extrait dans un premier temps majoritairement dans l’ancien Congo Belge. Les principaux pays producteurs actuels sont le Kazakhstan, le Canada, l’Australie, l’Afrique et les Etats Unis. Il n’y a plus aucune mine d’uranium en activité en France depuis 2001, date de la fermeture de la mine de Jouac, en Haute Vienne.