Egy váratlan felfedezés a múltból
A héliumot először 1903-ban fedezték fel a Kansas állambeli Dexter kisváros új gázkútjánál. Az új lelőhelyet ünneplő tömeg „óriási lángoszlopra” számított, ám a gáz nem gyulladt be — ugyanis főként nitrogén, 15% metán és kb. 2% ismeretlen, színtelen, szagtalan anyag volt: így azonosították a természetes hélium első lelőhelyét.
A felfedezés a héliumipar megszületését hozta el, ami az első világháborúban gyorsan nőtt, mivel a héliummal töltött léghajók nem robbantak fel, ellentétben a hidrogéntartalmúakkal. A hélium emellett kiváló hűtőközeg is: az abszolút zérus közelében is folyékony, így mágneseket, atomreaktorokat és rakétákat hűtenek vele, de elengedhetetlen MRI-berendezésekhez, félvezetőkhöz és kvantumszámítógépekhez is.
Kibogozhatatlan ellátási láncok és környezeti árnyoldalak
Ma a hélium kizárólag földgázkitermelés melléktermékeként kerül piacra. Ez óriási problémákat okoz: egyrészt hatalmas a héliumipar szén-dioxid-lábnyoma (évente 80 millió tonna — nagyobb, mint számos országé), másrészt a kitermelés szabályozása teljes mértékben néhány földgáztartalékkal rendelkező ország vagy vállalat kezében van. Az USA egykor uralta a piacot, ma Katar vezet, de Oroszország és Algéria is jelentős szereplők. A kínálat azonban rendkívül törékeny — egyetlen mező kiesése is globális hiányt okozhat.
A bajt tetézi, hogy a földgázban általában nagyon kevés a hélium. Az Egyesült Államokban legalább 0,3% kell a gazdaságos kitermeléshez, de a vezető exportőr, Katar mezőiben mindössze 0,04% található.
Áttörés Tanzániától Minnesota-ig
2016-ban a tanzániai Rukwa-árokrendszernél a kutatók 10,5%-os héliumkoncentrációjú, szénhidrogénmentes gázfeltörést találtak. Úgy tűnik, hogy ez az első igazolt olyan mező, amelyben nincs sem metán, sem más szénhidrogén — ezzel pedig új korszak kezdődött a héliumkutatásban.
Azóta világszerte folyik a vadászat: az amerikai Pulsar Helium 2024 elején Minnesotában fúrt le 670 méterre, ahol 13,8% volt a héliumarány — minden eddigi észak-amerikai rekordot megdöntve. Ez a lelőhely szintén mentes minden szénhidrogéntől, páratlan ipari alapanyagot kínálva. Ráadásul a mellékgáz, a szén-dioxid is hasznosítható italok, élelmiszerek vagy medicinális célokra.
Mi kell a tiszta héliumhoz?
Esetünkben ez azt jelenti, hogy öt tényező szükséges egy nagy, tiszta héliumtározó kialakulásához:
1. Héliumot termelő mélyrétegi kőzetek (főként gránit, magas urán- vagy tóriumtartalommal).
2. Hőforrás, amely felszabadítja a héliumot a kristályszerkezetből — ez lehet vulkanizmus vagy geotermikus aktivitás.
3. Nitrogén a talajvízben, amely a héliumot „buborék formájában” felhozza a felszínhez, miközben nem keletkezik metán- vagy szén-dioxid-kibocsátás.
4. Légmentesen záró fedőkőzet (gyakran só vagy agyag), amely megakadályozza a gáz elszökését.
5. Porózus és repedezett, „raktározó” kőzet a mélyben, ahol a hélium összegyűlhet.
Minnesotában például a Midcontinent Rift System ősi törésvonala mentén, majd vulkáni tevékenység révén alakult ki ideális „zárókupola”, amely akár 1,1 milliárd éve tárolja a héliumot.
Kitekintés: Grönlandtól Yellowstone-ig
A Pulsar Helium Grönlandon, Ittoqqortoormiit közelében is talált ígéretes helyszínt, ahol akár a helyi energetikai függetlenséget is megalapozhatja a hélium- és geotermikus energia együttes hasznosítása. Innen várhatóan főleg a helyi közösség fog profitálni a kitermelt héliumból.
Afrikában, Tanzániában is aktív két vállalat (Helium One Global és Noble Helium), 4,7% és 2,5% közötti héliumkoncentrációval, míg Indiában a Bakreswar–Tantloi geotermikus térségben is keresik a nagy potenciálú gránitkőzeteket.
A Yellowstone Nemzeti Park alatt is vizsgálják a lehetőségeket, ahol több milliárd éves, urán- és tóriumban gazdag kőzetek, valamint intenzív vulkáni és geotermikus folyamatok vannak jelen. Azonban a magas hőmérséklet és a bizonytalan kitermelési esélyek miatt itt valószínűleg a felszínre törés során el is távozik a hélium.
Van kiút a héliumhiányból?
Az USA-ban rövid távon enyhült a héliumválság, főleg újabb földgázmezők révén, de hosszú távon saját, szénhidrogénmentes forrásokra lesz szükség. A világpiacot geopolitikai bizonytalanságok is fenyegetik — így a független, tiszta héliumforrások döntő jelentőségűek lehetnek.
Úgy tűnik, hogy hamarosan Minnesota lehet az első amerikai helyszín, ahol a szénhidrogénmentes hélium termelése beindulhat, akár orvosi eszközök, félvezetőgyártás vagy űripar számára. A hiányt azonban véglegesen csak a fogyasztás csökkentése és a hulladékhélium visszanyerése, illetve új technológiák bevezetése oldhatja meg. Mivel a hélium nem megújuló erőforrás — és bolygóméretben újratölteni gyakorlatilag lehetetlen —, a kitermelés bővítése csak átmeneti megoldás.
