Come si produce lelio

L'elio – il gas inerte incolore, inodore e insapore – è il secondo gas più abbondante nell'universo dopo l'idrogeno gassoso. Tuttavia, il tipo di gas elio utilizzato in applicazioni, come la gascromatografia, viene estratto dal gas naturale, un problema di diminuzione delle risorse che porta alla scarsità di gas elio.

Il gas elio è abbondante nello spazio: è un sottoprodotto delle reazioni di fusione che avvengono all'interno delle stelle. Tuttavia, il gas elio che possiamo trovare sulla terra, che viene poi immagazzinato in serbatoi di gas elio per l'utilizzo in molte applicazioni critiche, è limitato. Questo tipo di gas elio, denominato helum-4, viene prodotto naturalmente nel sottosuolo attraverso la decomposizione radioattiva e il decadimento di alcuni elementi come l'uranio e il torio. Il risultato di questa reazione sono particelle alfa contenenti due neutroni e protoni. Questi piccoli frammenti raccolgono poi elettroni da L'elio che li circonda e forma, che in seguito si fa strada attraverso la crosta terrestre e fino allo spazio.

Fortunatamente per noi, parte dell'elio-4 rimane intrappolato e si mescola con il gas naturale che si trova sotto gli strati sotto la superficie terrestre. L'elio-4 viene quindi estratto dal terreno con pozzi perforati per rilasciarlo. La quantità di elio gassoso che si può trovare nel gas naturale varia da quasi trascurabile al 4% in base al suo volume. Il gas naturale contenente elio-4 subisce quindi un processo di distillazione criogenica per ottenere le particelle di elio. Una volta separato dal gas naturale, l'elio-4 passa attraverso un altro processo di raffinazione dopo il quale viene portato al 99,99+% di purezza per la vendita sul mercato.

Riserve di gas elio e catena di approvvigionamento

La domanda globale di elio continua ad aumentare, causando grandi preoccupazioni per la risorsa finita di gas elio, rendendo così la catena di approvvigionamento fragile. Il problema con l'estrazione dell'elio gassoso è che non molti giacimenti di gas naturale hanno alte concentrazioni di elio gassoso e l'estrazione dell'elio da tali giacimenti sarebbe troppo costosa per i magri livelli di gas ottenuti. Secondo Gas World, il 75% dell'elio globale consumato a livello globale è in gran parte limitato a tre località: Ras Laffan Industrial City in Qatar, ExxonMobil nel Wyoming e la National Helium Reserve in Texas. 

Come un'altra opzione per l'approvvigionamento di elio tra i timori per la sua scarsità, alcuni ricercatori hanno suggerito di produrre elio attraverso l'aria liquefatta, ma la spesa dietro la produzione per l'elio prodotto non sarebbe fattibile, poiché la quantità di elio contenuta nell'aria è troppo bassa.

Alternative al gas elio per la gascromatografia

Allora perché l'elio è così prezioso? Tutto dipende dalle caratteristiche uniche del gas elio che lo rendono così prezioso per una varietà di applicazioni in tutti i settori. Tuttavia, a causa dell'incertezza sulla futura fornitura di elio gassoso e dell'inevitabile inflazione dei costi coinvolti, molte industrie stanno ricorrendo ad altre fonti per le loro applicazioni. La
gascromatografia è una di queste applicazioni che utilizza altri gas come gas di trasporto al posto dell'elio. Sebbene la scelta del gas di trasporto dipenda dal contenuto del campione, l'idrogeno gassoso è uno dei principali contendenti come sostituto dell'elio. Avendo una viscosità molto bassa, l'idrogeno gassoso può fornire il più alto tasso di mobilità di tutti i gas di trasporto, riducendo i tempi per l'analisi dei campioni.

Anche i vantaggi del risparmio sui costi sono un altro fattore da considerare quando si opta per un'alternativa al gas di trasporto. L'idrogeno gassoso, a differenza dell'elio, può essere prodotto in loco attraverso l'elettrolisi dell'acqua deionizzata utilizzando un generatore di idrogeno, fornendo la purezza necessaria per analisi efficiente. A differenza dello stoccaggio di elio o idrogeno gassoso in bombole, l'idrogeno può essere utilizzato su richiesta con un generatore di idrogeno, garantendo che l'idrogeno gassoso generato corrisponda alla quantità richiesta per l'applicazione e che non sia necessario ordinare in anticipo il gas in eccesso.

La sicurezza dell'idrogeno gassoso è spesso una preoccupazione per i ricercatori alla ricerca di un'alternativa al gas di trasporto. Le bombole di gas pressurizzate, sia per l'idrogeno che per l'elio, possono rappresentare una minaccia per la sicurezza a causa dell'elevato volume di gas immagazzinato in un serbatoio di idrogeno o elio. Tuttavia, queste preoccupazioni sono mitigate dal basso volume di gas stoccato e dalla solida tecnologia di sicurezza dei generatori di idrogeno in loco. Al giorno d'oggi, i generatori di idrogeno interni sono dotati di rilevatori di sicurezza che garantiscono l'arresto del sistema in caso di perdita e la riduzione dei rischi al minimo indispensabile.

Con crescenti timori per la scarsità di risorse per l'estrazione di Gas elio e un prezzo destinato ad aumentare, i laboratori stanno ricorrendo ad altre opzioni per la scelta del gas di trasporto. I generatori di idrogeno sono spesso la scelta migliore per la gascromatografia, in quanto offrono un flusso di gas affidabile e sicuro. 

Referenze

Gasworld - Il Qatar valuta le possibilità dell'impianto di elio 4

National Geographic - Il gas versatile si trova al centro di un mercato globale complesso e fragile.

Made How - Elio

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