Sí, hay escasez de helio y afectará a más que solo globos

Si hay escasez de Helio y afectará a más que solo globos.

El helio es el segundo elemento más abundante del universo, pero no es tan abundante aquí en la Tierra, al menos no en una forma que podamos usar.

Durante las últimas dos décadas, la preocupación por la escasez de helio se ha vuelto cada vez más alarmante. De 2011 a 2013, la industria del helio enfrentó déficits del 20%, y lo mismo sucedió nuevamente en 2019, lo que demuestra que este problema está lejos de resolverse.

Nos estamos quedando sin helio, y esto no solo significará menos globos de fiesta; El helio se utiliza en varias industrias importantes, incluidas las imágenes médicas; nuestras IRM no funcionan sin él.

¿Dónde se encuentra el helio?

Fue el 18 de agosto de 1868 cuando los investigadores dirigieron su telescopio hacia un eclipse, descubriendo un elemento entonces desconocido que se llamaba helio. Resulta que el helio es un gas tan inerte y elusivo que les llevó varias décadas aislarlo en un laboratorio (en un artículo histórico publicado en 1920 en Nature ). Desde entonces, hemos aprendido bastante sobre el helio. Es el segundo gas más abundante del universo, se utiliza para una amplia gama de actividades científicas (incluida la búsqueda del escurridizo Bosón de Higgs) y, sin embargo, es muy difícil de conseguir aquí en la Tierra.

El helio se extrae exclusivamente como subproducto de la extracción de gas natural . Se cree que la mayor parte del helio que se extrae del gas natural se forma a partir de la desintegración radiactiva del uranio y el torio en las rocas de granito de la corteza continental de la Tierra.

El helio tiene el radio atómico más pequeño de todos los elementos, por lo que es muy fácil que se mueva hacia arriba, encajando a través del más pequeño de los poros dentro de las rocas. Sin embargo, hay algunas rocas (como la halita, la forma mineral de la sal) que pueden bloquear la migración ascendente del helio, actuando como una trampa. Este mismo tipo de trampa también es eficaz para atrapar petróleo y gas natural, que son livianos y también tienden a fluir hacia arriba.

Por lo tanto, se pueden encontrar bolsas de helio donde se cumplen tres condiciones geológicas principales:

  • el basamento rocoso está formado por granitos o rocas tipo granito ricas en uranio y torio ;
  • no es un sistema de fracturas o fisuras que permite helio a fluir hacia la superficie ;
  • la estructura tiene un impermeable tapa que consiste de rocas tales como halita o anhidrita.

Lo bueno de esto es que la extracción de helio se puede realizar mediante los mismos métodos aproximados que el gas natural, y luego los gases se pueden separar. Sin embargo, el proceso de separación es caro.

El helio generalmente constituye una porción minúscula del gas natural, pero en algunas áreas, puede representar hasta el 10% del gas natural. Se considera necesario un contenido de helio de al menos el 0,3% ; de lo contrario, el proceso de separación cuesta demasiado. El helio también se puede acumular sin gas natural, pero no tiene mucho sentido económico extraerlo, especialmente porque es muy difícil de almacenar.

Helio imparable

Es extremadamente caro y difícil almacenar helio; simplemente desaparece, no importa lo que hagamos.

Para almacenarlo y transportarlo, primero debe enfriarse a una temperatura de -452 grados Fahrenheit (-270 Celsius), lo que la convierte en la sustancia más fría del planeta. Pero empeora aún más: incluso a estas temperaturas extremadamente frías, el líquido se evapora lentamente y, debido a su estructura, el helio gaseoso escapará de cualquier recipiente que conozcamos. Es un gas noble y es maestro del escape.

Entonces, si desea almacenar helio, su mejor opción es volver a recurrir a la geología. En la Reserva Federal en Amarillo, el helio se comprime en la superficie y se inyecta en una capa de roca dolomita, 3,000 pies (914 metros). Sobre estas cerraduras de dolomita, hay una capa de halita (sal) que atrapa el helio en su lugar. Este es el mejor proceso que tenemos disponible en este momento para almacenar helio y, como puede imaginar, es caro y requiere mucho tiempo.

Para 1995, Estados Unidos había reunido mil millones de metros cúbicos de helio. Sin embargo, el Congreso comenzó a eliminar gradualmente la reserva en 1996, ya que la reserva estaba endeudada. La resultante "Ley de Privatización de Helio de 1996" ordenó a la reserva vender su helio en 2005. A modo de comparación, EE.UU. (el mayor productor de helio del mundo) totalizó 73 millones de metros cúbicos en 2014, alrededor del 30% de la producción mundial, pero aún una fracción de lo que estaba en reserva antes.

Amarillo fue elegido porque tiene la geología adecuada y su logística adecuada, especialmente debido a su proximidad a campos ricos en helio. Incluso en los EE. UU., Hay solo unos pocos campos de gas natural conocidos que sean ricos en helio.

Sin embargo, la Ley de privatización del helio fue solo el primer paso. Para 2007, se informó que el gobierno federal estaba subastando partes de la Planta de Helio de Amarillo, y se informó que la Reserva Nacional en sí misma estaba “siendo retirada lentamente y vendida a la industria privada. La instalación debe privatizarse por completo para septiembre de 2021, lo que se suma a la incertidumbre con respecto a la actual crisis del helio.

En Amarillo, a los lugareños no parece importarles mucho. Un artículo reciente de Laura García en Express News cita al Gerente de Operaciones Barry Stoll diciendo:

“A veces la gente se sorprende al saber que todavía estamos operando”, dijo Samuel Burton, gerente de campo de la oficina de Amarillo. "Pensaron que cerramos en el 96" cuando el Congreso intentó por primera vez cerrar la reserva de helio "

Entonces, ¿hay escasez de helio?

La respuesta corta es sí.

En 2017, llenar una docena de globos de helio le habría costado alrededor de US$12. Hoy, eso cuesta casi el doble. No solo los precios del helio han aumentado en los últimos años, sino que el suministro también es problemático en algunos puntos.

Además del aspecto político y empresarial, existen muy buenas razones físicas por las que hay escasez de helio. El helio puede ser abundante en el universo, pero aquí en la Tierra simplemente se aleja flotando. Las rocas de tipo granito que lo producen no son tan abundantes en primer lugar, especialmente debajo de rocas impermeables que pueden atraparlo en su lugar. Por lo tanto, el lado de la oferta es escaso para empezar, ya que requiere condiciones geológicas inusuales.

Hay otro problema: en todo el mundo, la cantidad de campos de gas natural que también son ricos en helio está disminuyendo; no estamos encontrando nuevos campos grandes e idealmente, el consumo de gas natural también se eliminaría gradualmente en las próximas décadas. Luego, como se mencionó, está el problema del almacenamiento y la incertidumbre con respecto a la reserva de Amarillo, con mucho la reserva más grande del mundo, no es que haya tantas reservas globales de helio para empezar.

Entonces, en el gran esquema de las cosas del gas natural, el helio es poco más que una ocurrencia tardía. Alrededor del 97% de todo el helio recolectado se produce como "producto de desecho", durante la purificación del gas natural.

Las reservas también se están agotando, mientras que el consumo se mantiene constante o incluso aumenta. No es de extrañar entonces que los precios y la disponibilidad se vuelvan problemáticos.

La demanda de helio está superando a la oferta, hasta en un 15% según algunas estimaciones. Muchos temen que la privatización de la reserva de helio de Estados Unidos creará más incertidumbre y provocará aún más caos en un mercado ya incierto.

No nos vamos a quedar sin helio ni hoy ni mañana, pero todas las señales apuntan a un período de escasez de helio. Pero, ¿qué tan grande es ese problema?

Para que se usa el helio

Si fueran solo globos de fiesta y voces divertidas, no habría mucho problema para empezar. Pero las cosas no son tan simples con el helio.

Debido a que el estado líquido del helio es el más frío de todos los elementos, se usa en imanes superconductores, como los de los escáneres de resonancia magnética. De hecho, los escáneres de resonancia magnética no pueden funcionar sin helio, aunque esta es un área de investigación activa. La máquina de resonancia magnética promedio utiliza alrededor de 1.700 litros de helio.

Tampoco se trata solo de resonancias magnéticas. Las piezas cruciales del equipo de laboratorio de química no funcionan a menos que se enfríen con helio líquido. Entre otras cosas, el helio se utiliza para enfriar y limpiar motores de cohetes, en investigación de física y química (incluido el Gran Colisionador de Hadrones), buceo en aguas profundas, pronóstico del tiempo, criogenia, ingeniería de cohetes y fabricación avanzada como chips de computadora y líquidos. pantallas de cristal. No hay sustituto para el gas, y la falta de suministro puede afectar a los investigadores en múltiples niveles, provocando la pérdida de equipos y materiales de investigación.

La escasez de helio no es una broma. De hecho, dado que alrededor del 10% del suministro actual se usa para globos, David Cole-Hamilton, profesor emérito de química en la Universidad de St Andrews, dice que su uso para globos es “absurdo” y debería prohibirse.

"Si le dice a la gente, quiere un globo de helio o una resonancia magnética para su hija, es una opción obvia", le dijo a la BBC.

Por lo tanto, si nos quedamos sin helio, podría significar un verdadero problema, especialmente teniendo en cuenta lo generalizadas que se han vuelto las herramientas de imágenes médicas.

¿Nuevos suministros? La Tierra y más allá

Durante muchos años, Estados Unidos ha producido más del 90% del helio comercial del mundo. Una planta de gas natural en Arzew, Argelia, comenzó a producir cantidades masivas de helio a mediados de la década de 1990, suficiente para cubrir toda la demanda europea. En 2004-2006, se construyeron otras dos plantas, una en Qatar y la otra también en Argelia, convirtiendo al país en el segundo productor de helio.

Se espera que los próximos 5 años traigan un aumento masivo en la producción de helio. Se espera que un pozo próximo de Rusia y otro de Qatar alivien la escasez durante la mayor parte de la próxima década, pero eso solo retrasa la escasez, sin las instalaciones de almacenamiento adecuadas.

Es de destacar que varios países (sobre todo China) también están considerando extraer helio en la luna , pero eso no es helio 'normal', es un isótopo llamado Helio-3 que podría crear plantas de fusión nuclear que no son radiactivas.

¿Qué sucede con el helio una vez que (con suerte) hagamos la transición a la energía renovable? Por ahora, no hay mucho plan para esa situación, y la escasez de helio se está abordando paso a paso.

 

Fuente: ZME Science

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