- bár gyakran használják léggömbök lebegésére, a hélium valójában értékes, nem megújuló erőforrás.
- hélium nélkül sok tudományos kutatás nem végezhető el, és az olyan technológia, mint az MRI gépek, nem fog működni.
- a hélium iránti kereslet óriási és növekszik; nincs mód mesterséges hélium létrehozására gazdaságosan, és nincs mód arra, hogy a Föld héliumraktárai fenntartsák a keresletet.
a hélium az univerzum második leggyakoribb eleme, amely az összes normál anyag 23%-át teszi ki. De annak ellenére, hogy rendkívül gyakori az egész univerzumban, rendkívül ritka a Földön. A légkörünk Minden millió részecskéjére csak körülbelül 5,2 hélium van.
amikor egy gyermek születésnapi partiján hélium léggömböket engednek ki, az a hélium a felső légkörbe távozik. A hélium kivételesen könnyű elem, ezért a légkör legmagasabb szintjére emelkedik, ahol a legkevésbé sűrű. Azt gondolhatnánk, hogy egy könnyű gáz, mint a hélium, itt ragad, az alatta lévő sűrűbb levegő nyomja fel, és a Föld gravitációja nyomja le. De a hélium molekulák ilyen magasan a légkörben könnyen ki vannak téve a napszél-a nap nagy energiájú részecskéinek -, amelyek visszavonhatatlanul fújják a héliumot az űrbe.
Ez a sorsa annak a 6,2 milliárd köbméter Héliumnak, amelyet egy év alatt felhasználunk. Egyszerűen fogalmazva, a hélium véges erőforrás a földön, és kifogyni belőle azt jelenti, hogy sokkal többet kell feladni, mint a léggömbök és a nyikorgó hangok.
mi olyan különleges a héliumban?
a Héliumnak olyan egyedi tulajdonságai vannak, amelyek sok kutató és tudós számára kritikus anyaggá teszik. A legfontosabb, hogy fagyás nélkül egyetlen más elem sem lehet olyan hideg, mint a hélium. Valójában a hélium egyáltalán nem fagy meg. Miután a héliumot körülbelül 4 Kelvinre hűtjük, folyadékká válik. A Kelvin-skála a hőmérséklet abszolút mértéke a molekulák mozgásának mértéke alapján, tehát a 0 Kelvin a lehető leghidegebb. Bizonyos szempontból, hogy milyen hideg 4 Kelvin van, úgy működik, hogy -452.47 Fahrenheit — vagy -269,15 Celsius.
Ez egy másik felfedezés miatt fontos, amelyet a tudósok tettek: bizonyos anyagok elveszítik az összes elektromos ellenállást, ha megfelelően lehűlnek. Ezeket szupravezetőknek nevezik, és számos csúcstechnológiás eszközben használják őket-részecskegyorsítókban, bizonyos atomreaktorokban, tömegspektrométerekben és MRI gépekben. Folyékony hélium nélkül ezek a technológiák nem lehetségesek, és nincs életképes helyettesítő anyag.
Honnan szerzünk héliumot?
az Egyesült Államok főbb gázmezőinek térképe, amely bemutatja azokat, amelyek gazdaságilag életképes hélium koncentrációt tartalmaznak, és azokat, amelyek nem. Kép forrása: American Physical Society, Materials Research Society, American Chemical Society
a Földön található hélium valójában a radioaktív bomlás terméke. Az uránból és tóriumból készült radioaktív ásványok alfa-részecskéket bocsátanak ki, amelyek két protonból és két neutronból álló részecskék. Ezek az alfa-részecskék gyorsan vonzzák az elektronokat, hélium atomokká alakulnak. Ily módon becslések szerint évente 3000 tonna hélium keletkezik. Ez azonban alig csökkenti az éves fogyasztásunkat. Az a 6,2 milliárd köbméter hélium, amelyet a fent említett évben fogyasztunk, körülbelül 32 000 tonnára változik (feltételezve, hogy a köblábot 70 köbméter F-en mérik, a Föld normál légköre alatt). A héliumtartalékok túlnyomó többsége, amelyekre támaszkodunk ennek a szokásnak a támogatására, több millió éves fokozatos felhalmozódás eredménye.
nem minden, a földben keletkező hélium könnyen hozzáférhető, és még akkor is, ha könnyen hozzáférhető, gyakran gazdaságilag nem megvalósítható. Miután a héliumot radioaktív elemek hozzák létre mélyen a föld alatt, a gáz ugyanolyan lerakódásokhoz jut, mint a földgáz. Ennek eredményeként a hélium nagy részét a földgáztársaságok kiegészítő előnyként gyűjtik össze. Sajnos a jelenlegi technológia korlátai azt jelentik, hogy az egyetlen érdemes gázvállalatok ideje a hélium gyűjtésére, ha 0,3 százaléknál nagyobb a koncentráció. Következésképpen meglehetősen jelentős mennyiségű héliumot egyszerűen szellőztetnek.
ha a hélium annyira létfontosságú, miért olyan olcsó?
amikor a léghajók és más hélium alapú léghajók létfontosságúnak tűntek a nemzetvédelem szempontjából, az amerikai kormány annyi héliumot gyűjtött össze, amennyit csak tudott. Ezt a héliumot a Texasi Amarillában tárolták a szövetségi Héliumtartalékban (FHR). Ma a nemzet héliumának mintegy 40 százalékát az FHR biztosítja. Azonban az USA. a kormány olyan törvényeket fogadott el, amelyek előírják, hogy a Federal Helium Reserve 2021-ben eladja tartalékait, annak érdekében, hogy megtérítse a tartalék felmerült adósságait és privatizálja a piacot.
ennek eredményeként a hélium ára meglehetősen alacsony maradt — elég alacsony ahhoz, hogy ne érezzük magunkat túl rosszul, ha hagyjuk, hogy ezt az értékes dolgot ballonokba pazaroljuk születésnapi partikra.
ennek ellenére azonban a hélium valójában nem olyan olcsó, különösen nem azoknak a kutatóknak, akik arra támaszkodnak, hogy kísérleteket végezzenek. Egy 2016-os jelentés szerint a hélium ára 250 százalékkal nőtt az azt megelőző öt évben. Valójában egyes kutatóknak támogatási pénzeszközeik több mint egynegyedét folyékony hélium vásárlására kellett költeniük.
a héliumhiány nem csak a kutatókat fogja bántani; a hélium hiánya a high-tech alkalmazásokban mindenki számára megnehezíti az életet. Az USA Today — nek adott interjújában William Halperin, az Északnyugati fizika professzora azt mondta: “a hélium hiánya, amely jelenleg jelen van — és amely várhatóan növekedni fog-széles körben mindenkit érint.”