La próxima vez que recojas globos para tu gran fiesta, recuerda que el gas helio de esos globos está destinado a las estrellas. El helio es tan ligero que escapa fácilmente a la gravedad de la Tierra y todo el helio eventualmente llegará al espacio. Al igual que los combustibles fósiles, el helio es un recurso limitado.
La escasez de helio se ha convertido en un problema grave para muchos investigadores. Desde principios de 2022, una variedad de factores han ejercido presión sobre el mercado mundial del helio, incluida la posible venta de las reservas públicas de helio y la infraestructura de producción de EE. UU., sanciones contra Rusia y una serie de averías en las plantas de helio.
En la última década se han producido cuatro escaseces de helio, y estas interrupciones afectan a varias industrias de alta tecnología. Más allá de inflar globos, el helio desempeña un papel en la soldadura de ciertos metales y en la fabricación de semiconductores.
La investigación de imágenes médicas y análisis químicos también utiliza helio. El helio líquido enfriado a –450 °F (–268 °C) mantiene fríos los imanes superconductores en instrumentos como sistemas de imágenes por resonancia magnética o MRI y de resonancia magnética nuclear o NMR.
La escasez de helio ejerce presión sobre muchas industrias y, cuando ocurre una escasez, los costos del helio pueden aumentar drásticamente. Incluso los consumidores pueden verse afectados:los precios de los globos inflados para fiestas y los kits de tanques de helio han aumentado sustancialmente.
Tanto los instrumentos de resonancia magnética como los de resonancia magnética nuclear requieren campos magnéticos extremadamente fuertes para funcionar. La forma más eficiente de generar esos campos utiliza cables superconductores. Una corriente eléctrica superconductora genera un campo magnético y, una vez iniciada, estas corrientes pueden continuar durante décadas sin entrada eléctrica adicional.
Pero hay un problema. Sin helio líquido, los cables se calientan rápidamente. Con el tiempo, el helio utilizado para enfriar los imanes se evapora. La superconductividad desaparece y el campo magnético se disipa.
A principios de este año, LK-99, un posible nuevo superconductor a temperatura ambiente, fue noticia en todo el mundo. Si se encontrara dicho material, se podría eliminar la necesidad de helio en los sistemas de resonancia magnética y resonancia magnética nuclear.
Hasta ahora, LK-99 no ha producido ningún gran avance en la superconductividad, aunque los científicos todavía están buscando nuevos materiales superconductores.
Hasta que los científicos encuentren un superconductor funcional a temperatura ambiente, las instalaciones de resonancia magnética y resonancia magnética nuclear necesitan helio. Una universidad u hospital pequeño o mediano puede gastar 20.000 dólares al año en helio líquido, ya que cada pocos meses es necesario reponer sus suministros de helio líquido.
Las instalaciones más grandes necesitan más y, en los últimos dos o tres años, el precio del helio se ha duplicado. Como resultado, algunas instituciones se han visto obligadas a desactivar sus instrumentos. Este proceso apaga el campo magnético, deteniendo efectivamente la actividad del instrumento hasta que la instalación pueda comprar helio nuevamente.
Una forma de abordar la escasez de helio implica buscar fuentes adicionales de helio. El helio normalmente se obtiene como subproducto de la perforación en busca de gas natural, ya que el helio se acumula bajo tierra en bolsas que contienen metano y otros hidrocarburos.
El metano es un gas de efecto invernadero y la quema de gas natural libera dióxido de carbono a la atmósfera. El metano y el dióxido de carbono en la atmósfera contribuyen al cambio climático.
Pero podrían existir bolsas de helio que no estén mezcladas con gas natural en lugares subterráneos. Los investigadores que realizaron búsquedas en África han identificado lo que podría ser un importante depósito de helio en la región de Rukwa en Tanzania.
Al menos dos empresas están intentando activamente localizar estos focos, que se originan a partir de una actividad volcánica única en la zona. La perforación en estos sitios podría ser una alternativa más respetuosa con el clima, aunque cualquier forma de perforación tiene impactos ambientales locales.
A principios de diciembre de 2023, los niveles de helio encontrados al perforar estas bolsas parecen prometedores. La exploración más reciente revela niveles de helio de al menos un 2% a un 3%, más de 1.000 veces los niveles atmosféricos normales. Esto está a la par con otros sitios de perforación que producen helio.
Actualmente, dos empresas están buscando helio en África y ambas planean continuar buscando niveles de helio más altos. Sin embargo, evaluaciones independientes de la industria estiman que es posible que las nuevas instalaciones de helio no entren en funcionamiento hasta 2025 o más tarde.
Aun así, estos esfuerzos no resuelven el problema mayor:la necesidad de una fuente de helio renovable.
Hasta que los científicos tengan superconductores confiables a temperatura ambiente o encuentren un suministro ilimitado de helio, conservar el helio disponible es la mejor manera de avanzar. Afortunadamente, esto es cada vez más fácil de hacer.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Iowa comenzaron a reciclar su helio en la década de 1960. Desde entonces, esta tecnología se ha vuelto más barata y tanto la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. como los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. han financiado esfuerzos para instalar equipos de recuperación de helio en entornos de investigación académica.
Estos sistemas son cada vez más comunes, incluso en instalaciones de RMN más pequeñas. Y los científicos, incluidos los investigadores de mi laboratorio, se ayudan mutuamente compartiendo sus experiencias al instalar este equipo.
Los sistemas de recuperación de helio implican tres componentes principales. En primer lugar, existe un sistema que transporta el helio evaporado desde los imanes superconductores. Este componente monitorea la tasa de evaporación y garantiza un flujo constante a través del sistema.
En segundo lugar, existe un sistema de recaudación. Para instalaciones grandes, se trata de una bolsa grande y flexible. La bolsa se expande a medida que recoge el helio evaporado, almacenándolo temporalmente. Esta bolsa es del tamaño de un automóvil pequeño y, cuando el espacio es una preocupación, las instalaciones más pequeñas pueden usar tanques de helio para almacenamiento.
En tercer lugar, existe un sistema que vuelve a licuar el helio gaseoso. Este es el componente más caro y utiliza energía eléctrica para enfriar el helio. Una vez licuado, el personal de las instalaciones transfiere el helio nuevamente a los imanes.
Si bien la escasez de helio ha planteado desafíos importantes, muchos científicos son optimistas sobre el futuro. Los investigadores continúan buscando superconductores a temperatura ambiente. Las nuevas instalaciones de helio en Tanzania podrían aumentar el suministro. Y un acceso más amplio a equipos de recuperación de helio está permitiendo a los científicos conservar este valioso recurso.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
