• Ciência Surpreendente

Chega de vozes estridentes: estamos ficando sem hélio

Sua escassez pode impactar a pesquisa científica, bem como a indústria de alta tecnologia.

• Embora seja comumente usado para fazer os balões flutuarem, o hélio é, na verdade, um recurso precioso e não renovável.
• Sem o hélio, muitas pesquisas científicas não podem ser realizadas e tecnologias como as máquinas de ressonância magnética não funcionarão.
• A demanda por hélio é enorme e crescente; não há como criar hélio artificial economicamente e nem como os estoques de hélio da Terra sustentam a demanda.

O hélio é o segundo elemento mais comum no universo, respondendo por 23% de toda a matéria normal. Mas apesar de ser extremamente comum em todo o universo, é extremamente raro na terra. Para cada milhão de partículas de ar em nossa atmosfera, apenas cerca de 5,2 deles são hélio.

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Sempre que balões de hélio são lançados em uma festa de aniversário de criança, esse hélio escapa para a atmosfera superior. O hélio é um elemento excepcionalmente leve, por isso sobe até o topo da atmosfera, onde é menos denso. Alguém poderia pensar que um gás leve como o hélio ficaria preso aqui, empurrado para cima pelo ar mais denso abaixo dele e empurrado para baixo pela gravidade da Terra. Mas as moléculas de hélio tão altas na atmosfera podem ser facilmente expostas ao vento solar - fluxos de partículas de alta energia do nosso sol - que irrevogavelmente leva o hélio para o espaço.

Este é o destino do 6,2 bilhões de pés cúbicos de hélio que usamos em um ano. Simplificando, o hélio é um recurso finito na Terra e ficar sem ele significa desistir de muito mais do que balões e vozes estridentes.

O que há de tão especial no hélio?

O hélio possui algumas características únicas que o tornam uma substância crítica para muitos pesquisadores e cientistas. Mais importante ainda, nenhum outro elemento pode ficar tão frio quanto o hélio sem congelar. Na verdade, o hélio não congela. Uma vez que o hélio é resfriado a cerca de 4 Kelvin, ele se torna um líquido. A escala Kelvin é uma medida absoluta de temperatura com base no grau de movimento das moléculas, então 0 Kelvin é o mais frio fisicamente possível. Para alguma perspectiva sobre o quão frio é 4 Kelvin, resulta em –452,47 Fahrenheit - ou –269,15 Celsius.

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Isso é importante por causa de outra descoberta que os cientistas fizeram: certos materiais perdem todas as resistências elétricas quando suficientemente resfriados. Eles são chamados de supercondutores e são usados ​​em uma ampla variedade de dispositivos de alta tecnologia - aceleradores de partículas, certos reatores nucleares, espectrômetros de massa e máquinas de ressonância magnética. Sem o hélio líquido, essas tecnologias não são possíveis e não existe uma substância substituta viável.

De onde estamos obtendo o hélio em primeiro lugar?

O hélio que encontramos na Terra é na verdade o produto da decomposição radioativa. Minerais radioativos feitos de urânio e tório emitem partículas alfa, que são partículas compostas por dois prótons e dois nêutrons. Essas partículas alfa atraem elétrons rapidamente, transformando-se neles em átomos de hélio. Desta forma, uma estimativa 3.000 toneladas de hélio são gerados por ano. Isso, no entanto, quase não afeta nosso consumo anual. Esses 6,2 bilhões de pés cúbicos de hélio que consumimos no ano mencionado acima se convertem em cerca de 32.000 toneladas (assumindo que os pés cúbicos são medidos a 70 ° F e sob a atmosfera normal da Terra). A grande maioria das reservas de hélio das quais contamos para sustentar esse hábito é o produto de milhões de anos de acumulação gradual.

Nem todo o hélio gerado na Terra é facilmente acessível e, mesmo quando é fácil de acessar, muitas vezes não é economicamente viável para coletar. Depois que o hélio é criado por elementos radioativos no subsolo, o gás encontra seu caminho para os mesmos depósitos que o gás natural. Como resultado, a maior parte do hélio é coletada por empresas de gás natural como um benefício auxiliar. Infelizmente, os limites da tecnologia atual significam que só vale a pena o tempo das empresas de gás para coletar o hélio se houver uma concentração superior a 0,3%. Conseqüentemente, uma quantidade bastante significativa de hélio é simplesmente expelida.

Um mapa dos principais campos de gás nos EUA, mostrando aqueles que contêm uma concentração economicamente viável de hélio e aqueles que não. Fonte da imagem: American Physical Society, Materials Research Society, American Chemical Society

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Se o hélio é tão vital, por que é tão barato?

Na época em que os dirigíveis e outras aeronaves baseadas em hélio pareciam que seriam vitais para a defesa nacional, o governo dos Estados Unidos coletou o máximo de hélio que pôde. Este hélio foi armazenado em Amarilla, Texas, na Reserva Federal de Hélio (FHR). Hoje, sobre 40 por cento do hélio da nação é fornecido pelo FHR. No entanto, o governo dos EUA aprovou leis determinando que a Reserva Federal de Hélio vendesse suas reservas e fechasse em 2021, em um esforço para recuperar as dívidas que a reserva havia incorrido e para privatizar o mercado.

Como resultado, os preços do hélio permaneceram bastante baixos - baixos o suficiente para que não nos sintamos mal por deixar esse material precioso desperdiçar em balões para festas de aniversário.

Apesar disso, no entanto, o hélio não é tão barato, especialmente para os pesquisadores que dependem dele para realizar experimentos. De acordo com um Relatório de 2016 , os preços do hélio aumentaram 250% nos cinco anos anteriores. Na verdade, alguns pesquisadores tiveram que gastar mais de um quarto de seus fundos de bolsas na compra de hélio líquido.

A falta de hélio não prejudicará apenas os pesquisadores; a falta de hélio para uso em aplicações de alta tecnologia tornará a vida mais difícil para todos. Em uma entrevista com EUA hoje , O professor de física do noroeste, William Halperin, disse: 'A escassez de hélio que está presente agora - e que podemos antecipar aumentará - afetará, amplamente, a todos.'