Perché siamo a corto di elio e cosa possiamo fare al riguardo

Siamo davvero a corto di elio? originariamente apparso su Quora-la rete di condivisione della conoscenza in cui domande avvincenti trovano risposta da persone con intuizioni uniche.

Risposta di Inna Vishik, fisico, su Quora.

Sì, stiamo esaurendo. Tutti usano prodotti delle molte industrie che richiedono elio, e non c’è modo di fare di più a buon mercato.

Molte persone non si rendono conto che l’elio è una risorsa non rinnovabile. È fatto sulla terra tramite decadimento nucleare dell’uranio, ed è recuperato dalle miniere., Una volta rilasciato nell’atmosfera, diventa antieconomico riconquistarlo, e alla fine l’elio atmosferico sfuggirà completamente alla terra perché è così leggero. Questo è un problema di cui molte persone al di fuori delle industrie che usano l’elio non sono a conoscenza, ma che alla fine li influenzerà comunque.

Il primo articolo collegato riassume bene perché questo è diventato una preoccupazione pressante negli ultimi anni.,

In risposta alla scarsità dell’elemento, gli Stati Uniti hanno accumulato elio dal 1960 in una Riserva nazionale di elio chiamata Bush Dome, un profondo serbatoio sotterraneo al di fuori di Amarillo, Texas. Verso la metà degli anni 1970 vi erano immagazzinati 1,2 miliardi di metri cubi di gas. La riserva attuale è di circa 0,6 miliardi di metri cubi, o circa 4 volte l’attuale mercato mondiale.

Ma, osserva Chan, nel 1996 la legge sulla privatizzazione dell’elio ha imposto che il Dipartimento degli Interni vendesse tutto l’elio accumulato entro il 2015., “Di conseguenza”, dice, ” il governo degli Stati Uniti sta vendendo l’equivalente del 40 per cento del mercato mondiale dell’elio a un prezzo inferiore al mercato.”

” Questa azione scoraggia l’esplorazione attiva dell’elio”, spiega Chan

Fonte: Sondaggio Domanda: Stiamo finendo l’elio?. Pochi mesi dopo che questo articolo è apparso, il congresso ha approvato un disegno di legge per mantenere le riserve.,

Ci si concentra sull’impatto negativo che la cattiva politica ha sugli utenti scientifici dell’elio, ma voglio sottolineare che ci sono molti altri usi dell’elio nell’industria e nella medicina, e alcuni sono elencati di seguito:

• L’elio è usato come criogeno per raffreddare i magneti superconduttori per macchine MRI. Questo è il più grande uso di elio criogenico., Questa è un’applicazione in cui un altro criogeno può eventualmente essere sostituito perché ci sono diversi nuovi superconduttori che possono produrre il campo magnetico richiesto quando vengono raffreddati con criogeni a temperatura più elevata come idrogeno liquido, ossigeno o neon. Tuttavia, dubito che ospedali e produttori di macchine MRI faranno questa mossa in qualunque momento presto.
  

• L’elio viene utilizzato come gas inerte per la saldatura. In queste applicazioni, penso che potrebbero sostituire un altro gas nobile se dovessimo esaurire l’elio.,
  

• L’elio viene utilizzato nell’industria dei semiconduttori come gas inerte per la crescita di cristalli semiconduttori, per raffreddare rapidamente i componenti e per controllare il trasferimento di calore.
• L’elio viene utilizzato per il rilevamento di perdite per testare contenitori che saranno sottoposti ad alta pressione o basso vuoto per crepe. Questa è un’applicazione che un altro gas non può essere sostituito, almeno per pressioni estremamente elevate ed estremamente basse, perché l’elio può fluire attraverso le fessure più piccole.,

La comunità scientifica è forse più vocale su questa carenza perché:

1. Molti esperimenti scientifici richiedono elio liquido perché permette agli scienziati di raggiungere le temperature più basse di qualsiasi criogeno. La bassa temperatura è spesso richiesta per osservare i fenomeni meccanici quantistici in modo pulito (vedi: La risposta di Zhun-Yong Ong a Perché gli scienziati bramano raggiungere lo zero assoluto?). Non v’è alcun sostituto per questa applicazione.
2. Gli istituti di ricerca hanno spesso una priorità inferiore quando vi sono carenze., Ho avuto molti esperimenti in ritardo perché non siamo riusciti a ottenere elio liquido per settimane, e questa è un’esperienza abbastanza normale.

Cosa possiamo fare:

• Implementare una politica ragionevole di esplorazione/stoccaggio dell’elio in modo tale che le compagnie minerarie siano costrette ad estrarre questa risorsa e gli utenti non siano soggetti a costi / forniture erratici. Nel 2013, il Congresso degli Stati Uniti ha approvato un disegno di legge per mantenere le riserve e non vendere elio al di sotto del tasso di mercato (Wyden, Murkowski Applaudire passaggio finale della legislazione elio)., Questo rende per una fornitura più stabile, ma non cambia il fatto che questa risorsa non è rinnovabile.
• Limitare l’uso dispendioso di elio e riciclare ciò che usiamo. Per le applicazioni criogeniche, ciò significa installare un sistema di ricircolo chiuso per ricomprimere l’elio che esce dallo scarico di un sistema criogenico. Per gli utenti su larga scala come LHC, questa è sempre stata la procedura operativa. Tuttavia, con i recenti aumenti dei costi e le interruzioni delle forniture, i singoli laboratori di ricerca stanno iniziando a implementare tali sistemi (incluso il laboratorio in cui lavoro)., I costi di avvio sono enormi (oltre $100K), ma i risparmi sui costi emergono in pochi anni e la convenienza diventa immediatamente evidente. In futuro, penso (e spero) che tali sistemi non saranno opzionali per la ricerca e gli utenti medici di elio liquido.

Cosa non possiamo fare:

Non possiamo produrre più elio una volta che è tutto estratto dalla terra., Tutti i metodi per produrre più elio sono così ridicolmente costosi che non vale la pena discutere: 1) fusione dell’idrogeno 2) bombardare altri atomi (come litio o boro) con protoni energetici in un acceleratore di particelle 3) estrarlo sulla luna è una proposta ridicola in termini di volumi che sono necessari per essere trasportati sulla terra (estrarre Elio-3 sulla luna è probabilmente economicamente fattibile comunque). In questo senso, il problema dell’esaurimento dell’elio è diverso dal problema dell’esaurimento del petrolio., Per quest’ultimo, le persone possono e fanno sintetizzare alternative come il carburante etanolo, per non parlare della miriade di opzioni energetiche non emettitori di carbonio là fuori.

Tuttavia, per molte applicazioni in cui viene utilizzato l’elio, non esiste un’alternativa all’elio.

Modifica: Nel 2008, il 78% dell’elio mondiale è stato estratto negli Stati Uniti e gli Stati Uniti hanno storicamente fornito la maggior parte dell’elio mondiale, motivo per cui ho presentato una risposta così centrata sugli Stati Uniti a una domanda su un problema globale. Una frazione sostanziale (25%) del restante elio non estratto si trova nel golfo Persico.,

Questa domanda è originariamente apparsa su Quora. – la rete di condivisione della conoscenza in cui domande avvincenti trovano risposta da persone con intuizioni uniche. Puoi seguire Quora su Twitter, Facebook e Google+.

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