Heliul este al doilea cel mai abundent element din univers, reprezentând aproximativ 25% din toată masa, dar este relativ rar pe Pământ. Și deși este tehnic regenerabil, emis lent pe măsură ce uraniul se descompune, este, de asemenea, unul dintre puținele elemente suficient de ușoare pentru a se scurge literalmente de pe planetă. Aerul nostru tinde să conțină 5,2 părți pe milion.
A avea atât de puțin heliu s-ar putea să nu conteze dacă l-am folosi doar pentru a umfla baloane și a distorsiona vocile. Acestea sunt două dintre cele mai cunoscute aplicații ale sale, dar îndeplinește și multe alte sarcini mai practice pentru omenire. Și având în vedere cererea mare de heliu din ultimii ani, unii experți au început să se îngrijoreze cu privire la penurii.
Speranțele cresc, însă, datorită unei descoperiri anul trecut a unei rezerve uriașe de heliu în Tanzania. O nouă analiză din 2017 arată că zăcământul ar putea conține chiar mai mult heliu decât se credea inițial. Inițial, experții au estimat dimensiunea rezervei la aproximativ 1,53 miliarde de metri cubi, sau aproximativ o treime din rezervele cunoscute la nivel mondial. Dar Thomas Abraham-James, geolog și CEO al Helium One, spune pentru Live Science că noile măsurători indică o valoare mai apropiată de 2,77 miliarde de metri cubi — aproape dublu.
„Aceasta schimbă radical viitorul securității nevoilor societății în materie de heliu”, spune unul dintre descoperitori, geochimistul Chris Ballentine de la Universitatea Oxford, într-o declarație. Și pe lângă acest zăcământ, adaugă el, „descoperiri similare în viitor s-ar putea să nu fie departe”.
De ce este heliul atât de important?
Pe lângă faptul că este netoxic și inert din punct de vedere chimic, heliul are o combinație unică de trăsături — cum ar fi densitatea scăzută, punctul de fierbere scăzut și conductivitatea termică ridicată — care îl fac util pentru o varietate de aplicații de nișă. Acestea s-ar putea să nu fie la fel de vizibile ca baloanele care plutesc, dar câteva sunt mai importante pentru viața modernă, cum ar fi:
• Imagistica prin rezonanță magnetică (IRM): Aproximativ 20% din tot heliul utilizat de oameni merge la IRM, o tehnică valoroasă de imagistică utilizată în diagnosticarea, analiza și cercetarea medicală. Scanerele IRM dispun de magneți supraconductori, care generează multă căldură, și se bazează în mare măsură pe heliul lichid pentru răcire. Datorită căldurii specifice scăzute, punctului de fierbere scăzut și punctului de topire scăzut, „nu există niciun substituent prevăzut pentru heliu în această utilizare foarte importantă”, conform Geology.com.
• Păstrarea științei la rece: Heliul lichid servește, de asemenea, ca agent de răcire în multe alte aplicații, inclusiv sateliți, telescoape, sonde spațiale și colisionatoare de particule precum Large Hadron Collider. Gazul de heliu este, de asemenea, utilizat în unele motoare de rachetă alimentate sub presiune și ca gaz de purjare care poate deplasa în siguranță lichide extrem de reci din rezervoarele de combustibil sau sistemele de livrare a combustibilului fără a îngheța.
• Detectarea scurgerilor industriale: Datorită modului în care heliul se deplasează rapid către o scurgere, este adesea utilizat ca „gaz trasor” în sistemele industriale de vid înalt sau de presiune înaltă, ajutând operatorii să detecteze rapid breșele după ce acestea apar.
• Baloane meteorologice și dirijabile: Pe lângă decorațiunile de petrecere și carele de paradă, heliul menține la plutire o mulțime de lucruri diferite, și fără infama inflamabilitate a hidrogenului. Gazul de heliu încă transportă baloane meteorologice, de exemplu, și încă ridică dirijabile utilizate pentru vederi aeriene, publicitate și știință.
• Gaz respirator: Heliul poate fi amestecat cu oxigen pentru a crea gaze respiratorii precum helioxul, care este utilizat în mod obișnuit în asistența medicală, precum și în scufundările subacvatice. Elementul este potrivit pentru acest rol, deoarece este inert din punct de vedere chimic, are viscozitate scăzută și este mai ușor de respirat sub presiune decât alte gaze.
• Sudare: În sudarea cu arc, un proces care sudează materiale folosind un arc electric, heliul servește adesea ca gaz de protecție pentru a proteja materialele de contaminare sau deteriorare.
• Producție: Datorită reactivității scăzute, densității scăzute și conductivității termice ridicate, gazul de heliu este, de asemenea, un gaz de protecție popular în alte domenii, de la creșterea cristalelor de siliciu pentru semiconductori la fabricarea fibrelor optice.
Cum obținem heliul?
Pe măsură ce descompunerea radioactivă eliberează heliu în scoarța Pământului, o parte din gaz se deplasează în atmosferă, unde poate pluti în sus și chiar se poate scurge în spațiu. O parte rămâne, de asemenea, prinsă în scoarță, formând depozite subterane similare cu alte gaze precum metanul. De aici provine tot heliul pe care îl folosim.
Până acum, rezervele de heliu nu fuseseră niciodată găsite în mod intenționat — doar ca un bonus în timpul forajelor de petrol și gaze naturale, și chiar și atunci doar în cantități mici. Dar cercetătorii de la universitățile Oxford și Durham, împreună cu o companie norvegiană numită Helium One, au dezvoltat o nouă modalitate de a căuta heliu ascuns. Și conform raportului lor, prima utilizare a acestei metode a dus la o descoperire „de clasă mondială” și „salvatoare de vieți” în Valea Marelui Rift din Africa de Est, partea tanzaniană.
De ce este această descoperire atât de importantă?
Cercetătorii estimează că au găsit aproximativ 1,53 miliarde de metri cubi de heliu doar într-o parte a văii, ceea ce este suficient pentru a umple 1,2 milioane de scanere IRM. Și având în vedere toate lucrurile pe care le poate face IRM-ul — cum ar fi permiterea medicilor să examineze neinvaziv organele interne ale unui pacient, să monitorizeze creșterea tumorilor, să studieze inflamația sau să verifice un făt în curs de dezvoltare — relevanța doar pentru asistența medicală pare destul de semnificativă.
„Pentru a pune această descoperire în perspectivă”, scrie Ballentine, „consumul global de heliu este de aproximativ 0,23 miliarde de metri cubi pe an, iar Rezerva Federală de Heliu a Statelor Unite, care este cel mai mare furnizor din lume, are o rezervă actuală de doar 0,685 miliarde de metri cubi. Rezervele totale cunoscute în SUA sunt de aproximativ 4,33 miliarde de metri cubi.”
Pe lângă heliul în sine, aceasta ar putea pregăti scena pentru mai multe descoperiri în alte regiuni vulcanice. Cercetătorii au descoperit că vulcanii pot furniza căldura intensă necesară pentru a elibera heliu din rocile străvechi și au legat acest proces de formațiunile de rocă care captează gazul subteran. În această parte a Tanzaniei, vulcanii au eliberat heliu din rocile de adâncime și l-au prins în zăcăminte de gaz mai aproape de suprafață.
Există însă o capcană: dacă aceste „capcane de gaz” sunt prea aproape de un vulcan, heliul ar putea fi diluat de gazele vulcanice. „Acum lucrăm pentru a identifica ‘zona Goldilocks’ între scoarța antică și vulcanii moderni, unde echilibrul dintre eliberarea heliului și diluția vulcanică este ‘tocmai potrivit'”, spune Diveena Danabalan, doctorand la Departamentul de Științe ale Pământului de la Universitatea Durham.
Odată ce acest echilibru devine mai clar, heliul ar putea deveni mai ușor de găsit.
„Putem aplica aceeași strategie în alte părți ale lumii cu o istorie geologică similară pentru a găsi noi resurse de heliu”, explică geochimistul Pete Barry de la Universitatea Oxford, care a prelevat mostre de gaze în studiu. „Este interesant faptul că am legat importanța activității vulcanice pentru eliberarea heliului de prezența unor structuri potențiale de captare, iar acest studiu reprezintă un alt pas către crearea unui model viabil pentru explorarea heliului. Acest lucru este extrem de necesar având în vedere cererea actuală de heliu.”
A avea mai mult heliu ar fi un motiv de sărbătoare, dar mai întâi, merită menționat că, indiferent ce conțin, baloanele de petrecere de unică folosință nu sunt atât de binevoitoare pe cât par. Așadar, chiar dacă se dovedește că putem economisi puțin heliu în plus, să nu ne lăsăm purtați de val.
