تا حالا شده به یه بادکنک هلیومی فکر کنین و اصلاً براتون سوال شه که این گاز از کجا میاد و چقدر ارزش داره؟ خب بذار براتون بگم که داستان هلیوم خیلی از اونی که فکرشو بکنین هیجانانگیزتره!
ماجرا برمیگرده به سال ۱۹۰۳ تو یه شهر کوچولو به اسم دکستر توی کانزاس آمریکا. مردم با کلی ذوق جمع شده بودن دور یه چاه گاز جدید تا ببینن وقتی آتیشش بزنن، چه شعله بزرگی درمیاد! اما هرکاری کردن باز خبری نشد. بعداً بررسیها نشون داد بیشتر اون گازی که بیرون میومده اصلاً سوختنی نبوده؛ یه کم نیتروژن داشته، ۱۵ درصد متان و کمتر از ۲ درصد هم یه عنصر عجیب بیرنگ و بو به اسم هلیوم که اون موقعها دانشمندها تازه کشفش کرده بودن! همین یه کم هلیوم، پای این گاز رو به صنعت باز کرد.
هلیوم دومین عنصر فراوون تو کل کیهانه، ولی رو زمین اصلاً اینجوری نیست! بیشترش موقع فروپاشی (واپاشی) هستهای اورانیوم و توریم (اینم دوتا عنصر رادیواکتیو تیپ دار!) تو پوسته زمین تولید میشه. اما جمع کردن یه ذره هلیوم تو اعماق زمین هزاران سال طول میکشه. واسه همین، هلیوم رو زمین یه جورایی غیرقابل تجدید حساب میشه و راحت جاش پر نمیشه.
جنگ جهانی اول که شد، همه کشورها فهمیدن هلیوم، به درد بادکنکهای جنگی میخوره. فرقش با هیدروژن اینه که اگه دشمن بهش تیر بزنه منفجر نمیشه. تازه، هلیوم میتونه به دمای نزدیک به صفر مطلق خودش رو برسونه (یعنی نزدیک منفی ۲۷۳ درجه سانتیگراد!) که واسه خنک کردن قطعات خیلی حساس مثل موتور و آهنرباها، عالیه.
الان هلیوم یک چیز حیاتی تو تجهیزات پزشکی مثل MRI، راکتورها، موشکها و حسابی خوردنی تو دنیای فناوریه! فیبر نوری، کامپیوترهای کوانتومی، نیمههادیها (همون قطعات ریز مدارهای الکترونیکی) و کلی چیز دیگه بدون هلیوم کارشون راه نمیافته. ولی چون مصرفش خیلی بالاست و استخراجاش محدود، چند سالیه دنیا دچار کمبود هلیوم شده.
خود استخراج هلیومم داستانیه! الان عملاً فقط همراه گاز طبیعی از چاهها بیرون میاد، اما مشکلش اینه که ردپای کربن یا به قول خارجیا “Carbon Footprint” یعنی میزان آلایندگی محیط زیستش تقریباً اندازه آلایندگی سالانه کل انگلستانه! دردسر اینه.
جدیداً یه سری کشفیات جالب رخ داده که صنعت هلیوم رو دگرگون کرده! دانشمندها تو نقاط مختلف دنیا دارن دنبال مخزنهای هلیوم میگردن که بهش میگن هلیوم «اولیه» و «بیکربن» (یعنی بدون همراهی با گاز طبیعی یا متان). اگه این منابع فعال شن، هم مشکل کمبود حل میشه، هم کره زمین نفس راحتی میکشه.
حالا یه کم براتون بگم هلیوم چطوری جمع میشه. هلیوم تو ۲۵ کیلومتری اول پوسته زمین یعنی یه جایی خیلی عمیق موقع تجزیه اورانیوم و توریم درست میشه و بعد آروم آروم تو آبهای زیرزمینی جمع میشه. اما واسه اینکه به گاز تبدیل بشه و بشه استخراجش کرد، باید تراکمش بیاد بالا تا به اصطلاح به «نقطه جوشش» برسه؛ همون جایی که گاز حباب درست میکنه و بالا میاد. واسه این کار، وجود گازهایی مثل متان یا دیاکسیدکربن یا حتی نیتروژن لازمه تا هلیوم رو بغل کنن و با خودشون ببرن بالا سمت مخزنها. اگه سنگهای روش هم خوب محکم باشه، میشه یه مخزن عالی هلیوم ساخت. ولی اکثراً همه چی انقدر سفت نیست و کلی هلیوم از دل زمین فرار میکنه تو هوا!
یه مشکل دیگه اینکه خیلی از ذخیرههای هلیوم تا حالا همیشه با گاز طبیعی بودن، بعد تو بعضی مناطق مثل آمریکا فقط چاههایی با درصد بالاتر از ۰.۳ درصد هلیوم سود داشتن (خودِ آمریکا یه زمانی پادشاه هلیوم بوده!)، اما الان کشورهایی مثل قطر و الجزایر و روسیه شدن غولهای تولیدکننده. دغدغه اینجاست که اگه شرایط سیاسی به هم بریزه، امکانش هست هلیوم گیر بیاد یا نه!
ولی بازم برگردیم به کشفیات جدید. سال ۲۰۱۶ تو تانزانیا تو منطقهای به اسم “دشت شکاف رُوُکا”، هلیومی با غلظت بالای ۱۰ درصد پیدا کردن! نکته این بود که اصلاً گاز طبیعی و هیدروکربنی اونجا نیست و این، اولین کشف جدی هلیوم بدون کربن بوده. از همون موقع کلی شرکت و محقق افتادن دنبال پیدا کردن ذخایر مشابه. مثلاً شرکت «پولسار هلیوم» تو مینِسوتا آمریکا یه چاه زد، بعد تو سال ۲۰۲۴ به مخزن گازی رسید که ۱۴.۵ درصدش هلیوم خالص بود! ایول بهشون.
حالا برای اینکه چنین ذخیره هلیومِ بیکربنی به وجود بیاد، لازمه چندتا شرط مهیا بشه: زیر زمین، سنگهای پر از اورانیوم یا توریم که واقعاً خیلی قدیمی باشن (بعضیاشون میلیاردها سال سن دارن!)، منبع گرما مثل فعالیت آتشفشانی، حضور نیتروژن تو آبهای زیرزمینی برای حمل هلیوم، و بالاخره یه سقف سنگی خیلی سفت که مثل درپوش عمل کنه و باعث بشه گاز فرار نکنه. اگرم پایین مخزن، سنگها ترکخورده و پرحفره باشن، بهتر هلیوم جمع میشه.
راستی هیجانانگیزترین ماجرا اینجاست که تو مینِسوتا کل این شرایط اتفاق افتاده! هم رگههای رادیواکتیو باستانی هست، هم یه گسل قدیمی که ۱.۱ میلیارد سال پیش انفجارهای آتشفشانی ایجاد کرده، هم مخزن گاز با پوشش سنگی فوقمحکم! این یعنی دقیقاً همون منطقهای که توش فعلاً بالاترین غلظت هلیوم خالص آمریکا کشف شده.
این وسط، شرکتهای دیگه هم جاهایی مثل گرینلند (جزیره عظیم کنار شمالگان) رو بررسی کردن و تونستن ذخایر اولیه (بیکربن) پیدا کنن. تو تانزانیا هنوز در حال حفاری هستن و فعلاً مقدارهای خوب، اما غیرقطعی گزارش شده (۵.۵ درصد و ۲.۴۶ درصد). تو هند و حتی دور و بر پارک ملی یلواستون آمریکا هم دانشمندها مشکوکن که کلی هلیوم جمع شده، مخصوصاً چون اونجا سنگهای خیلی پیر با اورانیوم بالا هست. ولی مثلاً یلواستون چون هزاران راه طبیعی برای خروج گاز به هوا داره و تازه باید زیرزمینش رو تو دمای بالای ۱۳۰ درجه حفاری کنن، فعلاً لوکسِ استخراجش کار هر کسی نیست!
شرکتهایی مثل پولسار دارن برنامه میچینن که تو چند سال آینده هلیوم بیکربن رو وارد بازار کنن. حتی به فکر صادرات محدود به خود آمریکا و گرینلند برای استفاده تو اسکنرهای MRI، چیپسازی و پرتاب موشک افتادن.
اما یه نکته مهم! کلی از دانشمندها میگن راهش فقط حفاری نیست، حاجی…، باید بیایم سراغ بازیافت هلیوم و کمتر تلف کردنش. مثلاً سیستمهای ریکاوری هلیوم بسازیم یا تکنولوژیهایی پیدا کنیم که دیگه این همه هلیوم نخورن. چون هلیوم اصولاً غیرقابل جایگزین یه بار مصرفه؛ بعدِ استخراج، سخت دوباره تولید میشه.
جمعبندی: هلیوم گازی خیلی حیاتی و کمیابه که هنوزم حسابی بهش نیاز داریم و کمبودش جدیتر از چیزی هست که فکرشو کنین. ولی با کشفیات جدید امید هست که ذخایر قدیمی و بیکربن تو مناطق عجیب زمین پیدا شه و کمی آمارمون بیاد بالا. تا اون موقع، حواسمون به مصرفش باشه که خدا رو چه دیدی، بادکنکای جشنمون شاید روزی گیر نباشن! 😉
منبع: +
