זה סופו של כל בלון? משבר ההליום העולמי  

הגז הזמין בכדור הארץ הולך ואוזל ומחירו מאמיר. דרושים צעדים מיידיים כדי למנוע אסון טכנולוגי אפשרי

האם בלוני יום הולדת ניצבים בפני איום קיומי? בתקופה האחרונה מסתמן שהעולם עומד בפני מחסור חמור בגז ההליום, שמאגריו הזמינים מידלדלים משנה לשנה. היעלמות ההליום מאיימת לא רק על עסקי בלוני המסיבות, אלא עלולה לפגוע גם בתעשיית הרתכות, ברפואה ובמדע, שתלויים מאוד ביסוד הזה. איך נעשה ההליום יסוד כל כך שימושי וחיוני והאם אנו באמת בפתחו של משבר ההליום הגדול?

במבט על היקום כולו, אנו רחוקים שנות אור ממשבר כזה. 24 אחוז מהאטומים ביקום הם אטומי הליום - היסוד השני בשכיחותו אחרי המימן - שנוצר ברובו בכוכבים חמים כמו השמש. לעומת זאת, בכדור הארץ עצמו ההליום נדיר ביותר ואינו אלא אלפית האחוז מהחומר. הפער נובע בין השאר מכך שמדובר ביסוד קל במיוחד, וכוח הכבידה של כדור הארץ אינו חזק מספיק כדי לשמר אותו באוויר. הגז צף לשכבות העליונות של האטמוספרה ומשתחרר משם בקלות לחלל החיצון.

כדי להפיק הליום משתמשים במאגרים תת-קרקעיים של גז טבעי. הוא נוצר בתהליכי פירוק רדיואקטיביים של יסודות כבדים יותר, כמו אורניום, בליבת כדור הארץ. בשל משקלו הקל, ההליום שנוצר מתחיל מיד לצוף אל פני השטח דרך סדקים בקרום היבשתי, אך לעתים נתקל במבוי סתום באדמה ונאגר שם. מאגר ההליום הראשון התגלה בשנת 1903 בקנזס, והפך את ארצות הברית ליצרנית הכמעט בלעדית של הגז. 30 אחוז מהאספקה העולמית שלו מאוחסנת במתקן ייעודי בטקסס.

תכונות ייחודיות

מעבר למשקלו הקל, העניין האנושי הרב בהליום נובע גם מהשתייכותו למשפחת הגזים האצילים. אלו יסודות שקיימים כאטומים בודדים ואינם נוטים להגיב עם אטומים אחרים, ולכן אינם נדלקים ואינם נוטים להתפרק. תכונות אלו של ההליום הקנו לו תפקיד חשוב כגז חלופי לחנקן במכלי צלילה, שהחלפתו או דילולו של בהליום מונעת מצוללנים לחוות שיכרון מעמקים כתוצאה מעודף חנקן בגוף וכן מקצרת את הזמן הדרוש להשוואת לחצים בדרך אל פני שטח המים.

גילוי ההליום בכדור הארץ הוביל את תעשיית ספינות האוויר והצפלינים שפרחה בתחילת המאה ה-20 להחליף את גז המימן הדליק שהיה בשימוש עד אז בהליום הבטיחותי יותר. למעשה, זה היה התמריץ העיקרי להפקת הליום בארצות הברית, וכבר ב-1927 החל להתעורר החשש שההליום יאזל עקב השימוש בו בספינות אוויר ענקיות.

ההליום זכה מאז לשימושים פורצי דרך גם במדע, בזכות טמפרטורת הרתיחה הנמוכה שלו העומדת על 4 מעלות קלווין בלבד, או 269 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, נמוך יותר מכל יסוד אחר. מעבר לכך, ההליום אינו הופך למוצק פרט לתנאים קיצוניים במיוחד. בטמפרטורות נמוכות מאוד הוא מפגין תכונות של נוזל-על חסר חיכוך - תופעה שנוגדת לחלוטין את חוקי הפיזיקה הרגילה. כך ההליום איפשר את פיתוחן של טכנולוגיות מתקדמות כמו מכשיר ה-MRI, שדורש הליום נוזלי לקירורו ולשמירה על עוצמתו המגנטית, או מאיץ החלקיקים הידוע CERN בשווייץ

היצע וביקוש

אם כך מאין נובע משבר ההליום? עיקר מלאי ההליום הזמין בעולם נמצא כאמור בארצות הברית, ועד שנות ה-90 הוא נמכר במחיר קבוע וזול יחסית. השינוי המהותי חל בשנת 1996, כשהממשל האמריקני החליט לחדול מהפקת הגז ולהעלות את מחירו כדי לכסות חובות.

יציאת השחקנית הראשית מתעשיית ההליום, יחד עם העלייה בביקוש לגז הנדיר, הביאו להאמרת מחירים חדה גם אצל יצרניות אחרות. למעשה, קיימים מאגרי הליום גדולים גם באלג'יריה, קטאר ואוסטרליה, אך המדינות הללו אינן מוכנות עדיין להתאים את התפוקה שלהן לביקוש העולמי. המצב הזה מעמיד בפני משתמשי ההליום אתגר משמעותי במימון רכישתו, ומכאן המשבר - ההליום עצמו לא נעלם, אלא רק היכולת לממן את הפקתו.

הפתרון הפשוט הוא מציאת מאגרי הליום נוספים ובניית מפעלים להפקתו - צעד שעשוי להיות רווחי יותר בשל עליית המחירים. מאגר נוסף אכן נמצא לאחרונה בטנזניה שבאפריקה, והחיפושים נמשכים אחר שדות נוספים. אך עד שיימצא שחקן ראשי חדש בתעשיית ההליום נצטרך לנהל בתבונה את צריכת ההליום שבידינו.

כבר כעת חברות ומכוני מחקר משקיעים מאמצים ניכרים באיסוף הגז ובמיחזורו. הבעיה היא שההליום אינו משאב מתחדש, ולא ידועה כל דרך לאסוף אותו לאחר שכבר השתחרר לאוויר. טכנולוגיות חדשות שפותחו כדי לשמר את ההליום שכבר הופק יוכלו לחסוך הליום וכסף רב לטווח הרחוק. השקעה נבונה של המשאבים הנחוצים תוכל אולי למנוע את סופו של הבלון הזה.

אהוד זיס, דוקטורנט במכון ויצמן וכתב באתר מכון דוידסון. הכתבה פורסמה באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן

מקור הכתבה