Ж ивотът ни изненадващо зависи от този изключително лек и нереактивен газ, но запасите от него са изключително оскъдни.
Криза
В началото на 2022 г. екипът от химици в Тихоокеанската северозападна национална лаборатория в САЩ са уведомени от техния доставчик, че няма да получат обичайната си пратка газ, който използват в различни експерименти. През първите седмици на тази година доставките на лабораторията спадат под 2500 литра, които обикновено получават. Лабораторията няма друг избор, освен да пожертва част от уредите с голяма консумация.
Избраният от Вашингтон инструмент е ядрено-магнитен резонансен спектрометър – огромна, масивна кула, способна да надникне в молекулярната структура на атомите. Такива измервания могат да допринесат например за разработването на нови батерии и системи за съхранение на енергия.
Спектрометърът е единствен по рода си в Северна Америка и участва в разработка на системи за поглъщане на въглероден диоксид. Скоростта, с която спектрометърът консумира хелий, го прави проблемен. В процес, който Уоштън по-късно описва като "травматизиращ", инструментът е изключен от електрическото захранване и консервиран, а експериментите с него са спрени. Ще остане инертен и безполезен няколко месеца, докато не се осигури повече хелий. Днес устройството отново работи – лабораторията разполага с необходимия хелий. За момента.
Приложение
Хелият е инертен газ, което означава, че не реагира лесно с други вещества. Той има най-ниската точка на кипене от всеки елемент при -269 градуса C и ниска плътност.
Космическата индустрия използва хелий за охлаждане на сателитните инструменти и за почистване на ракетни двигатели. Използва се и за херметизиране на горивните резервоари на космически ракети.
Хелият също така охлажда оборудването в Големия адронен колайдер (LHC), както и свръхпроводящите магнити в медицинските ЯМР скенери.
Хелият често се използва за пълнене на балони за партита, метеорологични балони и дирижабли поради ниската си плътност. Дълбоководните водолази разчитат на хелий, за да контролират пропорциите на кислород и азот, които получават от дихателния си апарат, тъй като това помага да се избегне декомпресионна болест.
Това показва колко уязвими са доставките на хелий и защо сега има отчаяна борба по света за намиране на начини за запазване и рециклиране на този изключително важен газ.
Магичен
Недостигът през 2022 г. не засегна само изследователите. Може да не го осъзнавате, но много от продуктите и процесите, които срещате всеки ден, зависят от хелия.
Болниците например са най-големите потребители на хелий в света, представляващи около 32% от световния пазар. Газът се използва за охлаждане на магнити в жизненоважни диагностични инструменти като скенери за магнитен резонанс. Хелият се използва в производството на компютърни чипове, заваряване и дори в резервоарите за гориво на космическите ракети. Участва и във въздушните възглавници за безопасност на автомобила.
Хелият е без мирис, изключително лек и за разлика от водорода той никога няма да избухне в пламъци. Втечнява се при изумително ниската температура от приблизително 4,2 келвина, или -269 градуса C. При нормални атмосферни условия хелият няма да замръзне дори при ниски температури като абсолютната нула.
„Хелият е магически елемент“, казва София Хейс, професор по химия във Вашингтонския университет в Сейнт Луис. „Няма нищо друго подобно във Вселената.“
Тъй като не можем изкуствено да произвеждаме хелий с днешната технология, това означава, че по същество той е с ограничен ресурс. Обикновено се добива заедно с природния газ чрез пробиване на дълбоки кладенци в земята, но само шепа компании по света в момента правят това.
Безценен
Добивът и изгарянето на изкопаеми горива са причинили нарастващи количества хелий да се натрупват в земната атмосфера през последните десетилетия, изчерпвайки ресурса. Това води до четири световни кризисни недостига само през последните двадесет години.
До 2023 г. промишлената продажна цена на хелия почти се е удвоила за предходните пет години. САЩ осигуряват около 46% от световните доставки на хелий, следвани от Катар (38%) и след това Алжир (5%).
Един ЯМР скенер ползва 2000 литра течен хелий. Ако инцидент с охлаждането причини по-сериозна повреда, тогава цялата машина за ЯМР може да се нуждае от подмяна с големи разходи. Разработват се нови модели, изискващи само литър от ценния газ. Те са много скъпи и трябва да подменят 35 000 MRI машини по целия свят. Търсят се и варианти за улавяне на излитащия газ.
Но има и светлина в тунела. Катар е на път да отвори нов завод за хелий до 2027 г., докато други компании са започнали да търсят неизползвани досега подземни полета. През 2016 г. в Танзания беше открит най-големият резерв на хелий в света. Очаква се производството да започне през 2025 г.
Иван Петрински
