Olhar de um Físico

por Rui Namorado Rosa

49
O HÉLIO: Uma Bem em Risco de "Extinção"

De quase uma centena de elementos químicos que existem na natureza, apenas fazemos uso de umas poucas dezenas - embora de quando em vez se descubra uma função importante para mais algum outro. Alguns são de "primeira necessidade" como o oxigénio, o hidrogénio, o cálcio, o sódio, o silício, o ferro, o alumínio, etc., enquanto outros são economicamente importantes sem que sejam vitais.

O Hélio está nesta última categoria. Sendo um gás nobre, quimicamente inerte, com muito baixa massa molecular (por isso muito pouco denso à pressão e temperatura normais), é mais conhecido no enchimento de balões, detecção de fugas, pressurização, como "atmosfera" protectora em soldadura, "atmosfera" controlada em câmaras de fabrico de componentes semicondutores ("chips", detectores, memórias, diodos LED, lasers, ecrãs LCD, …) depois largamente utilizados em produtos das "tecnologias da informação e comunicação" e agora também das "nanotecnologias".

Mas as suas utilizações mais nobres encontram-se no arrefecimento a temperaturas extremamente baixas, a criogenia, posto que o hélio é de todas a substância que se liquefaz a temperatura mais baixa, servindo, liquefeito, como agente criogénico para todas as demais bem como para funcionamento de equipamentos especializados. Acresce que o hélio liquefeito exibe ele próprio propriedades únicas, aparentemente extravagantes, como a superfluidez.

Como agente criogénico ele foi utilizado para preservar o oxigénio e o hidrogénio liquefeitos que propulsionaram a nave Apolo que levou o homem à Lua em 1969, tendo sido a disponibilidade de hélio líquido a bordo que ditou a duração dessa missão. Como agente criogénico ele confere a certas ligas, a muito baixa temperatura, propriedades supercondutoras com elevado potencial tecnológico. Assim, são bobines supercondutoras, transportando fortes correntes eléctricas, que produzem campos magnéticos excepcionalmente elevados os quais têm aplicações muito diversas, desde a investigação científica à medicina, ao armazenamento de energia, à levitação magnética, etc.

No CERN, próximo de Genebra, está em construção avançada o maior acelerador de partículas do Mundo - "Large Hadron Collider" - de que se esperam resultados fundamentais para o progresso do conhecimento do Universo, das Partículas Elementares à Cosmologia. O sistema criogénico desse acelerador desenvolve-se ao longo dos 27 km do seu perímetro, compreende 1700 electromagnetes supercondutores, e conterá 800 m3 de hélio líquido; é um grande investimento numa máquina altamente complicada onde o hélio é parte essencial.

O hélio é o segundo mais abundante elemento no Universo (muito abundante no Sol e aí pela primeira vez identificado, dele recebeu o nome); mas é muito escasso na Terra. A atmosfera primitiva do nosso planeta continha hidrogénio e hélio que todavia há muito escaparam para o espaço exterior, dada a muito baixa massa molecular. O hélio que existe na presente atmosfera, cerca de 5 partes por milhão, tem a sua origem no decaimento radioactivo de elementos "pesados", isto é, urânio, tório e seus descendentes, existentes na crusta e no manto terrestres. O hélio assim gerado continuamente difunde através da crusta (sendo também emitido mais intensamente em fumarolas e gases vulcânicos) e, uma vez na atmosfera, difunde-se depois para o espaço. Até meados do século passado, o hélio era obtido como um subproduto da indústria de gases industriais, que desde o início desse século tem assegurado o fornecimento de oxigénio, azoto e hidrogénio, pressurizados em cilindros ou liquefeitos em vasos térmicos. Mas a quantidade de hélio assim obtida é diminuta e há muito foi ultrapassada pelo hélio extraído de poços de gás natural.

As jazidas de gás natural, tal como preservaram o metano e outros hidrocarbonetos resultantes do processamento geológico da biomassa depositada em fundos marinhos há muitos milhões de anos, também puderam preservar o hélio que foi sendo gerado por elementos pesados contidos na crusta vizinha ou emanado do manto e insinuado através de fracturas; essa preservação foi assegurada por rochas impermeáveis sobrejacentes aos reservatórios de gás. Apenas uma pequena fracção de jazidas de gás natural contem hélio em concentração que justifique a sua extracção; presentemente ele é ainda extraído de poços em que o teor é cerca de 0,3% mas prevê-se extraí-lo de teores até 0,1%. As reservas mundiais de hélio estão estimadas em 40 mil milhões de metros cúbicos, concentrados nos EUA, Qatar, Rússia e Argélia (que sozinhos detêm 80% das reservas).

O consumo mundial de hélio tem crescido com a multiplicação aplicações técnicas e do número de instalações especializadas, a uma taxa anual à volta de 5% ao longo das duas últimas décadas. O consumo atingiu 200 milhões de m3 em 2005, o equivalente a 90 toneladas por dia. Actualmente, a utilização maior e mais específica do hélio é como agente criogénico e, particularmente em máquinas de ressonância magnética para efeitos de Imagiologia Médica.

Nos EUA, o stock de hélio atingiu o seu máximo em 1980, e o ritmo de produção passou o seu máximo em 1997. O Qatar e a Argélia arrancaram com duas novas unidades de extracção de hélio, no fim de 2005, para tentar colmatar a continuada quebra de produção nos EUA. Contudo as reservas mundiais vão sendo exauridas. O limite da capacidade de produção de hélio à escala mundial poderá anteceder o próprio pico de produção de gás natural. Sabendo que grande parte do hélio utilizado não é reciclado, é urgente passar a fazê-lo sempre que exequível. De qualquer forma, caminhamos para um futuro em que o stock de hélio na esfera tecno-económica atingirá um limite. E temos de ter presente que o hélio detém um conjunto de propriedades únicas, pelo que não é de todo substituível em diversas e importantíssimas aplicações técnicas.

Será que a aproximação de um limite à capacidade de produção de hélio, irá tornar irrealizáveis sonhos como comboios de alta velocidade com suspensão e propulsão magnética? Dirigíveis para o transporte aéreo de mercadorias? Armazenamento magnético de energia eléctrica? Arrefecimento e transferência de calor em reactores nucleares? Etc...

Página Anterior
Topo da Página
Página Principal
Página Seguinte