Système carbonifère

“ Evidemment l'époque de la formation carbonifère fut tranquille, car les végétaux eurent besoin de calme pour absorber et s'assimiler une quantité aussi énorme de carbone, et pour se déposer par couches dans le sol.
Nous n'avons aucune manière certaine d'apprécier la durée de cette période de formation. D'après les calculs qu'on peut établir sur le développement annuel du bois, un acre de forêt produirait annuellement environ 10 quintaux de charbon, qui, répartis sur toute son étendue, ne donneraient qu'une couche fort mince. L'accroissement des tourbières est plus rapide ”

“ La température de carbonisation varie beaucoup d'une substance organique à l'autre, d'un tissu à l'autre. La carbonisation est un stade par lequel passent les matières animales soumises à l'action de la chaleur croissante, mais ce stade n'a rien d'assez important et surtout d'assez précis, pour qu'il convienne d'en tenir compte en chimie physiologique.
Il n'en est pas de même de l'incinération. Une matière est incinérée lorsque ses composés organiques sont totalement détruits, lorsqu'il ne reste plus qu'un résidu purement minéral. ”

“ Avec le carbonifère commencent, au contraire, des plissements, qui ont affecté les États-Unis, l'Europe, l'Asie Centrale et la Chine, l'Australie, l'Afrique du Sud, etc., et qui se sont passés, par suite, dans des régions beaucoup plus abordables à nos investigations. ”

“ La carbonisation, c’est-à-dire l’extraction du charbon, du bois qui le renferme, consiste à placer le bois à l’abri de l’oxygène de l’air, afin qu’il ne brûle pas ; puis à le porter à une température telle que les nombreux composés des quatre corps simples cités plus haut, ne pouvant résister à l’élévation de la température, se dissocient, et forment des combinaisons d’un ordre plus simple, en général gazeuses, en laissant comme résidu fixe et infusible, le charbon. ”

“ Mais, puisque le carbone est la seule substance qui possède dans le charbon cette propriété absorbante et décolorante que nous cherchons , pourquoi rejeter ceux qui nous la présentent en plus grande abondance, comme, par exemple, les charbons de hêtre, de bouleau, de schiste? Il n'y a qu'à en séparer les corps étrangers au carbone, tels qu'un peu de potasse et quelques parcelles terreuses et métalliques dans les uns, du soufre et des sulfures dans les autres. ”

“ La carbonisation d’un combustible quelconque, — c’est-à-dire le chauffage hors du contact de l’air, contrairement à ce qui se fait dans la combustion — a pour but d’expulser toutes les matières volatiles, gazeuses ou liquides, que la substance contient, et le résidu solide de cette opération, si elle est suffisamment prolongée à une température convenable, est le charbon. ”

“ L'Amérique du Nord possède la succession la plus prolongée de dépôts carbonifères. Pour se faire une idée, par la puissance des dépôts, de la longueur de la période carbonifère, il faudrait donc accumuler la moyenne de tous les terrains qui se suivent et s'enchaînent dans l'ordre chronologique. Je me figure qu'on arriverait à une épaisseur de plus de quinze kilomètres pour les dépôts consécutifs rapportés les uns au-dessus des autres; il faudrait estimer ensuite le temps de dépôt d'une unité de hauteur de
roches avec la proportion ordinaire de houille ”

“ Enfin, à une température plus élevée encore, voisine de la température du rouge sombre, le résidu de la carbonisation est brûlé : le charbon donne du gaz carbonique, et il reste un résidu blanc grisâtre de nature minérale : ce sont les cendres. On peut donc considérer trois stades de transformation des substances de l'organisme, sous l'influence de la chaleur : une dessiccation, une carbonisation et une incinération. ”

“ Par contre, on se figure très volontiers que le carbone, engagé dans la matière organisée ou vivante, est tout à fait comparable à celui de la molécule non saturée dont certaines attractions et affinités ne sont pas satisfaites. Nous ne pouvons guère songer à assimiler le carbone qui, sous l'action de la chlorophylle, se dégage de l'oxygène avec lequel il était si solidement uni dans l'acide carbonique de l'air, à celui qui, sous forme de diamant, se trouve être réfractaire à toute combinaison compatible avec la vie. ”

“ En effet, on comprend que, si une partie du bois étant déjà carbonisée, la partie non décomposée dégageant de la vapeur d’eau, qui passe sur le charbon incandescent, il puisse se former beaucoup d’oxyde de carbone et d’hydrogène qui réduisent d’autant le pouvoir éclairant du gaz. ”

“ Les gaz qui s'échappent font connaître le degré auquel est arrivée la carbonisation en général, qu'on les enflamme ou non. La baguette témoin qu'on extrait de temps en temps, indique le degré de carbonisation aux divers points de la longueur du cylindre. — Au commencement l'eau s'éloigne sous forme de fumée bleuâtre; lorsque la température croît, il sort de l'acide carbonique avec de la suie en nuages obscurs, qui brûlent avec une flamme rouge quand on les allume. ”

“ Ce dégagement continuel d'acide carbonique par la respiration et la combustion pourrait, avec le temps, vicier toute l'atmosphère, si, par un phénomène dans lequel on ne peut trop admirer la sagesse et la bonté du Dieu créateur, le gaz acide carbonique n'était absorbé par
les plantes, qui s'approprient le charbon et rejettent dans l'air l'oxygène nécessaire à l'homme.
L'oxyde de carbone, encore plus nuisible que l'acide carbonique, est un gaz qu'on voit brûler avec une flamme bleue sur les fourneaux remplis de charbon, dans les cuisines où l'air ne se renouvelle qu'imparfaitement. ”

“ Bien qu'il soit capable de produire une grande chaleur — ce degré de chaleur dont nous avons besoin parfois, dans nos fourneaux et dans nos chaudières, — le combustible qui a donné ce résultat ne saurait se dégager de la partie inférieure qui ne brûle pas parce qu'elle n'arrive pas à se trouver en contact avec l'atmosphère. Quelle différence entre ce corps et le carbone ! Le carbone brûle absolument de la même façon que ce plomb et émet une chaleur intense dans le foyer où il se consume ; seulement le produit de sa combustion s'en va dans l'air et le résidu du carbone reste pur. ”

“ Si l'on réfléchit que tout le carbone que nous brûlons est de provenance organique (et il n'en est guère d'autre, sans excepter le diamant) , cette force n'est autre que celle qui a lentement rapproché les molécules de carbone ; or, puisque le carbone a vécu, celle-ci même était déjà de la chaleur.
Les substances à la combustion desquelles nous demandons la chaleur artificielle, renferment comme éléments essentiels le carbone et l'hydrogène, dont la combinaison avec l'oxygène aboutit à l'acide carbonique et à l'eau. La chaleur de combustion du charbon de bois est de 8,080 ”

“ Les produits gazeux incondensables obtenus par la carbonisation du bois sont des mélanges à proportion variable d’acide carbonique, d’oxyde de carbone, d’hydrogène, d’hydrogène carboné et d’azote, provenant des rentrées d’air dans l’appareil lors des changements. ”

“ Nous avons vu, n° 26, qu'il se produit une absorption de chaleur lorsque l'acide carbonique, en s'unissant à une quantité de carbone égale à celle qu'il contient, se transforme en oxyde de carbone. Il suit de là que dans tout appareil de chauffage où l'on se propose uniquement de produire de la chaleur, il faut transformer le carbone du combustible en acide carbonique, et empêcher que celui-ci ne puisse repasser à l'état d'oxyde de carbone. ”

“ Dans tous les cas, la carbonisation du bois en vue de l'obtention de charbon de bois est aussi ancienne que l’usage des métaux, et bien que dans d’autres parties de l’ancien monde la civilisation ne parut que plus tard, il est cependant certain que la carbonisation en fosses ou en meules a été partout pratiquée en même temps que l’exploitation des mines. ”

“ Le maintien de températures déterminées ainsi que l’allure de chauffage de l’appareil de carbonisation exercent en outre une influence sur l’opération de carbonisation et sur les rendements, et on a ainsi en main, dans une certaine mesure, la possibilité d’agir sur les rendements dans un sens ou dans un autre. Ainsi, une haute température du foyer, et par conséquent un travail rapide, donne toujours beaucoup de gaz, mais relativement peu d’acide acétique, d’alcool méthylique et de charbon. ”

“ Le premier donne environ 15 pour 100 de carbone; on en obtient de 25 à 30 pour 100 par le second. Dans le premier cas,
le charbon est meilleur, mais on perd les gaz et liquides (acide acétique, esprit de bois, matières goudronneuses) qui se dégagent et que l'on recueille dans le second cas.
La science, par les expériences de MM. Fournet, Cagniard de la Tour, Gœppert, Violette, Daubrée et Bazoulier, a fait un pas en avant par la carbonisation, toujours à haute température, des bois et matières organiques renfermés dans des tubes hermétiquement fermés. ”

“ Si on condense l'eau et qu'on conduise l'acide carbonique dans des cornues remplies de menu charbon incandescent, il sera encore absorbé 156 k° carbone et nous aurons besoin, comme plus haut, de 70,8 m2 de surface de contact correspondant à 1 m3 de menu charbon que pour plus de sûreté, nous porterons à 2 mètres 3. ”

“ Le carbone est le nom que les chimistes modernes on donné au charbon pur, qui est le résidu ordinaire de la combustion des substances végétales et animales qu'on a chauffées à l'abri de l'air. Ainsi obtenu, le charbon 4 de précieuses ' propriétés : il est noir, très poreux, capable d'absorber les gaz en les condensant dans ses pores, de purifier l'eau corrompue et-de clarifier les liquides, en enlevant, soit leurs couleurs, soit les matières pulvérulentes qui s'y trouvent suspendues. Le charbon se trouve dans le sein de la terre à l'état de houille, d'anthracite, de lignite ”

“ Dans chacun des deux degrés successifs de la combustion du carbone, le fait chimique est exactement le même, savoir la combinaison du carbone ou de l'oxyde de carbone avec la même quantité d'oxygène.
Mais les circonstances physiques ne sont pas les mêmes dans les deux cas : dans le premier cas le carbone est à l'état solide, et dans le second, il est à l'état gazeux. Lorsqu'il est à l'état solide, il y a une cause de destruction de chaleur qui n'existe pas lorsque le carbone a déjà pris l'état de gaz. ”

“ L'analyse chimique a démontré que les gaz produits par la fermentation putride sont : le gaz hydrogène carboné, le gaz acide carbonique, l'azote, et quelquefois, mais rarement, l'ammoniaque et le gaz hydro - suliurique. Le résidu, ou terreau végétal, varie suivant les principes constituans des plantes. Il contient du carbone dans le plus grand état de division, du carbonate et du phosphate de chaux; de plus , la silice, la magnésie, l'alumine, le fer, le manganèse, etc. Exposé à l'action de l'air, il en absorbe l'oxigène. ”

“ Bien que les fours en question fournissent un bon travail, ils ne peuvent pas cependant être considérés comme des appareils de carbonisation tout à fait irréprochables, parce que, par suite du long temps pendant lequel on doit les laisser refroidir, pour que l’on puisse, après le tirage du charbon, y pénétrer, afin de les charger à nouveau, on perd un temps très considérable, de sorte que ces dispositifs, malgré les grandes charges qu’ils peuvent recevoir, fournissent un rendement plus faible qu’une cornue avec une capacité de charge de 2 mètres cubes environ. ”

“ Quant au carbone, il est l'élément essentiel de presque tous les combustibles. Toutefois cette remarque doit faire supposer que les corps composés employés pour le chauffage sont des corps riches en carbone et en hydrogène. C'est ce qui existe en effet. Le nombre en est considérable et on les a divisés en : Combustibles naturels (tels que le bois, la tourbe, les houilles) et combustibles artificiels. Ces derniers comprennent à la fois : Des produits de calcination (charbon de bois, charbon de tourbe, coke) ; Des produits de distillation (gaz, carbures d'hydrogène, goudron, etc.) ”

“ La carbonisation en cylindres, par distillation, donne comme rendement 27 pour 100 d’un charbon léger, homogène, recherché pour la fabrication des poudres explosives, pour le filtrage, la réduction des métaux, comme désinfectant et absorbant des gaz en médecine, mais il brûle trop vite dans les fourneaux. ”

“ Le procédé de carbonisation dans les fours prend chaque jour plus d'extension. Il est pratiqué par les établissements métallurgiques et les administrations de chemins de fer. Les fours sont disposés de telle sorte que les gaz provenant de la distillation de la houille sont ramenés sur la sole du four avant de se rendre dans la cheminée de l'usine. Ces gaz y brûlent et la chaleur qu'ils dégagent dans leur combustion produit une économie notable de combustible. ”

“ Quand la suée est terminée, on prolonge la couverte jusqu'au sol : pour généraliser la carbonisation on perce circulairement de distance en distance des évents, et au fur et à mesure on rebouche ceux qui ont servi à brûler le charbon supérieur, et on agit ainsi jusqu'à ce que toute la masse soit carbonisée. ”

“ Dans ce dernier cas, il peut devenir très-utile de concentrer, dans des limites plus étroites et de temps et d'espace, la provision de carbone diffusée par la nature sur une surface plus étendue et un terme plus prolongé. ”

“ Le carbone brûlé avec l'oxygène donne de l'acide carbonique qui trouble l'eau de chaux.
Ses usages. — Les usages du carbone impur ou du charbon proprement dit sont très multipliés ; partout on l'emploie comme coin bustible. On s'en sert dans les usines, non-seulement pour se procurer la chaleur dont on a besoin , mais encore pour extraire les métaux de leurs mines , pour les désoxygéner et les réduire. Mèié au soufre et au salpêtre, il constitue la poudre à canon; incorporé à l'état de noir de fumée avec des corps gras, il forme l'encre d'imprimerie. ”

“ Quand il est libre sous forme de charbon, le carbone est très peu propre à nourrir les êtres organisés ; il n'agit que lorsqu'il est divisé, dénaturé par les combinaisons qu'il subit.
Les plantes le tirent du sol, de l'humus et de l'air ; elles l'absorbent notamment à l'état d'acide carbonique. Les composés qui fournissent ce gaz ne sont pas toujours très commun ; cependant nous ne croyons pas qu'il soit nécessaire de chercher particulièrement à en incorporer dans le sol; nous lui en fournissons suffisamment sous forme de fumier et d'engrais enfouis verts. ”