В мире не хватает гелия, но его добыча - не праздник

Больше ученых должны перерабатывать этот благородный газ.

Отредактировано 2023-17-06
В мире не хватает гелия но его добыча - не праздник

На прошлой неделе одна из самых популярных в стране компаний по производству воздушных шаров для вечеринок, Party City из Нью-Джерси, объявила о закрытии 45 из 870 своих магазинов по всей стране. По словам компании, в среднем она уже закрывает от 10 до 15 своих магазинов каждый год (по крайней мере, в последние несколько лет) из-за целого ряда факторов. Последний всплеск закрытия магазинов связан, в частности, с падением продаж в первом квартале.

Но, возможно, была и другая причина: Глобальная нехватка гелия.

Хотя в официальном заявлении нет прямой связи между нехваткой гелия и закрытием розничных магазинов, в нем говорится, что ограниченные поставки гелия были учтены при рассмотрении итогов прибыли за первый квартал. В магазине для вечеринок есть далеко не только гелий, но наполнение воздушных шаров благородным газом входит в число его основных обязанностей. В эпоху онлайн-заказов гелий также физически приводит людей в магазин, обеспечивая косвенный способ получения еще большей прибыли, побуждая людей покупать больше вещей, когда они туда приходят.

Подобные публикации, а также упоминания о каждом Дне благодарения, когда парад в честь Дня благодарения Мэйси переполняет телевизионные экраны американских гостиных, создают впечатление, что человечество переживает глобальный кризис нехватки гелия. Гелий действительно является редким веществом, и его ресурсы ограничены. Но ситуация с запасами гелия в мире гораздо более сложная.

У нас действительно заканчивается гелий?

Правда в том, что на самом деле гелий на Земле не заканчивается. Но наша способность использовать имеющийся у нас гелий действительно ограничена.

По словам Кристофера Ритнера, старшего научного сотрудника Университета штата Колорадо, с точки зрения Вселенной, гелия невероятно много. Но на Земле его запасы относительно ограничены. Главная причина этого - простая физика. Наша планета, по сути, представляет собой большой камень с расплавленным ядром, состоящим из различных элементов. Но гелий не соединяется ни с одним из них. Поэтому, как и во вселенной за пределами Земли, он остается в свободном плавании. Гелий настолько легок, что земной гравитации недостаточно, чтобы удержать его. Он достигает собственной скорости убегания и легко покидает нашу атмосферу.

Причина, по которой мы еще не потеряли весь наш гелий, заключается в том, что такие вещества, как уран, распадаются очень медленно и образуют благородный газ, который затем оказывается в ловушке под скалами и другими окружающими минералами. Это обеспечивает приличные запасы гелия, но они находятся в таких районах, как Катар (на который приходится около 79 процентов нашего импорта), которые труднее добывать из-за политических и экономических проблем. Таким образом, с научной точки зрения, мировые запасы гелия не так уж малы, но они ограничены, как и наши возможности получить к ним доступ.

Насколько сильное воздействие оказывают воздушные шары?

Воздушные шары, безусловно, являются самыми заметными формами использования гелия - их ярко окрашенные резиновые и латексные шары буквально парят в воздухе. Но на другие, менее заметные виды использования приходится большая часть запасов гелия в нашей стране. Когда вы погружаете твердые предметы в чан с жидким гелием, они становятся сверхпроводящими, что позволяет электричеству течь непрерывно без выделения тепла или сопротивления. Это уникальное свойство делает гелий популярным в различных научных сферах, включая производство топлива для ракетных двигателей, которые отправляются в космос, и в аппаратах МРТ, где он эффективно охлаждает магниты для визуализации.

В 2018 году, по данным Геологической службы США (USGS), на "подъемный газ" (который включает в себя воздушные шары, дирижабли и другие плавучие устройства в дополнение к воздушным шарам для вечеринок) пришлось 17% от всего объема использования гелия. Воздушные шары, по мнению Ритнера, составляют еще меньший процент от этого количества. Между тем, МРТ съели около 30 процентов от общего объема использования гелия в 2018 году. Другие лабораторные приложения использовали 14 процентов; сварка потребляла 9 процентов; 6 процентов ушло на инженерные и научные приложения; а обнаружение утечек и производство полупроводников - по 5 процентов.

Как же сохранить то, что у нас есть? Ритнер и ряд других ученых, регулярно использующих гелий, начали перерабатывать свой собственный гелий. Для экспериментов гелий поставляется в больших бутылках, похожих на термосы. Чтобы не допустить утечки в атмосферу (где земная гравитация навсегда отправляет его в космос), исследователи устанавливают компрессор, который забирает газ, нагнетает давление и хранит его. Очистив его и сконденсировав в жидкую форму, ученые могут использовать гелий повторно. В целом, этот метод улавливания позволяет повторно использовать около 80 процентов всего первоначального гелия в контейнерах.

По словам Ритнера, не все ученые утилизируют свой гелий таким образом. В докладе Геологической службы США за 2019 год говорится, что в Соединенных Штатах "гелий, используемый в больших объемах, редко подвергается вторичной переработке... В остальном мире вторичная переработка гелия практикуется чаще". Но Ритнер говорит, что надеется, что эта техника, которая постоянно совершенствуется, привлечет больше ученых и, возможно, даже крупных пользователей воздушных шаров в будущем.