On distingue le charbon vapeur qui est un combustible pour la filière énergétique et le charbon à coke principalement utilisé dans les cokeries pour la production de coke à usage des hauts fourneaux de la sidérurgie.

Le charbon vapeur

Le charbon a été le combustible exclusif depuis la révolution industrielle du XIX^ième avec le développement du moteur à vapeur et l’essor de l’industrie métallurgique.
Avec l’utilisation du pétrole, du gaz naturel et du nucléaire, la filière du charbon ne représente plus que 25 % de l’approvisionnement énergétique mondial (chauffage domestique, chaudières industrielles, centrales électriques au charbon). Cependant, certains pays en phase de développement (Chine, Inde) qui ont des réserves considérables utilisent le charbon pour la production de l’électricité. Ainsi, la production mondiale d’électricité est réalisée à 40 % par le charbon.
En France, on a recours au charbon dans la production d’électricité en cas de conditions climatiques particulières ou pour apporter un complément à la production nucléaire et hydraulique. On parle d’élément de bouclage.

Les centrales thermiques au charbon utilisent du charbon broyé et séché qui est ensuite injecté (souvent sous forme de pulpe = mélange d’eau et de charbon) dans un foyer (chaudière). Même si tous les types de charbons peuvent être acceptés, une normalisation de l’alimentation existe afin de tendre vers un charbon vapeur "type" aux caractéristiques suivantes :
* PCI = 5 900 kcal.kg^-1,
* Teneur en volatiles comprise entre 20 et 35 %,
* Taux d’humidité de 7 à 15 %,
* Taux de cendres de 5 à 15 %,
* Teneur en soufre < 1 %.

La tourbe est un combustible médiocre et est exclusivement brûlée en centrale thermique. Les lignites et les charbons flambants sont destinés à la combustion.

Ainsi, le charbon alimente certaines chaufferies (industrielles et résidentielles) et des centrales électriques thermiques (Société Nationale d’Electricité et de Thermique SNET, Electricité de France EdF).

La combustion du charbon est très polluante car elle émet des rejets gazeux importants (méthane, gaz carbonique, NOx, SO₂). Pour désulfurer les effluents, du carbonate de calcium est ajouté dans le foyer de la chaudière.
De plus, pour réduire l’impact sur l’environnement, plusieurs améliorations dans le fonctionnement des centrales ont été développées. Elles consistent principalement à augmenter leur rendement pour s’assurer d’une combustion plus poussée et réduire l’émission de gaz carbonique. Nous pouvons citer les centrales super critiques, celles à lits fluidisés et la gazéification.
Ces technologies se développent au vu des réserves énormes de charbon (200 ans environ) par rapport aux autres énergies fossiles (pétrole, gaz). On parle alors de "charbon propre".

Le charbon à coke

L’industrie sidérurgique est un consommateur important de charbon. En effet, pour la filière de fabrication de la fonte, il faut environ 650 kg de charbon par tonne de fonte pour fournir la cokerie, l’agglomération et le haut-fourneau. De plus, du charbon vapeur était utilisé en sidérurgie pour fournir de l’énergie. Ainsi, la réduction du minerai de fer en hauts-fourneaux se fait grâce au carbone du charbon.
Vers 1650, la disparition progressive des forêts amène à remplacer le charbon de bois par la houille dans la métallurgie.

Les lignites et les charbons flambants restent solides au cours de la carbonisation en absence d’oxygène dans un four à coke (appelée cokéfaction) et forment des grains de carbonisat très poreux non graphitables (c’est-à-dire qu’ils ne peuvent pas se transformer en graphite).

Les charbons à coke sont des charbons gras ou bitumineux de rang moyen. Après cokéfaction, une fois la plupart de leurs matières volatiles perdue, ils donnent un coke compact à 1 000°C et riche en carbone.

Autres applications

Le charbon est un matériau irremplaçable pour certaines applications telles que la la carbochimie. La carbochimie est la transformation et l’utilisation industrielle des sous-produits de la distillation de la houille et de ses dérivés (goudrons et gaz). Ces produits sont la base de la chimie organique (parfums, engrais, résines, plastiques, pharmacie...).

Les lignites et les charbons flambants sont de bons précurseurs pour la fabrication de charbons actifs car leurs carbonisats sont très poreux, même après un traitement thermique à 3 000°C.

Les anthracites, charbons de haut rang, restent solides au cours de la carbonisation et peuvent graphitiser (se transformer en graphite) plus ou moins complètement lors d’un traitement thermique à 3 000°C. Ils servent notamment pour la fabrication d’électrodes pour l’électrolyse de l’aluminium et pour les mines de crayon.

Une technologie refait parler d’elle depuis que le prix du pétrole a considérablement augmenté. Il s’agit de la liquéfaction directe du charbon pour le convertir en kérosène (gazole ou essence). Plusieurs sociétés travaillent sur des projets "coal to liquid" à l’échelle industriel qui utilisent une gazéification et/ou une transformation en liquide selon le procédé Fisher-Tropsch. Les perspectives de rendement sont de 3 à 5 barils de pétrole par tonne de charbon.