كيف تصنع غاز الهيليوم

كيف تصنع غاز الهيليوم؟

تُعدّ عملية تصنيع غاز الهيليوم عملية غير ممكنة، إذ إنّه لا يُصنّع كيميائياً في المختبرات بل يُستخرج من الطبيعة، حيث يُعدُّ غاز الهيليوم ثاني أكثر العناصر الكيميائية وفرةً في الكون، وتُمثّل حقول الغاز الطبيعي المصدر الرئيسي لاستخراجه، حيث يُشكّل الهيليوم ما نسبته 7% من الغاز الطبيعي، إذ يَنتُج الهيليوم من عملية اضحملال جسيمات ألفا والتي تحدث باستمرار في العناصر المُشعّة في الأرض.

يتسرّب جزء من غاز الهيليوم إلى الغلاف الجويّ بسبب التوازن الديناميكي، فالهيليوم ذو الكثافة المنخفضة يصعد باستمرار إلى الفضاء الخارجيّ، لكن استخراجه من الهواء في الغلاف الجويّ تُعدُّ وسيلةً غير مُجديّة اقتصادياً، إذ تصل كُلفة استخراجه إلى حوالي 10,000 ضِعف تكلفة استخراجه من حقول الغاز الطبيعي والصخور المُشعّة، ويجدر بالذكر أنّ غاز الهيليوم يتواجد أيضاً في النجوم.

استخراج غاز الهيليوم

تحديد مدى جدوى الاستخراج

يستخرج المُنقّبون الهيليوم من حقول الغاز الطبيعي والنفط، ويجب قبل التخطيط لإنشاء موقع استخراج الهيليوم مراعاة جدوى استخراج الهيليوم من حقول الغاز الطبيعي والتي تتأثّر بمجموعةٍ متنوعة من العوامل التكنولوجية، واللوجستيّة، والاقتصادية، كما تتأثر أيضاً بالتقنيات المتوفرة والالتزامات التعاقديّة المتعلّقة بشأن استخراج الغاز الطبيعي ذاته، لذا يجب أخذ جميع هذه العوامل بعين الاعتبار، ويُعّد أدنى تركيز يجب وجوده للهيليوم في الغاز الطبيعي ليتمّ استخراجه ويكون ذا جودى اقتصادية ما يُقارب 0.3% من الحجم الكليّ، وفي حال لم يتمّ استخراج الهيليوم ما الغاز الطبيعي فإنّه يتطلق إلى الغلاف الجويّ عند حرق الغاز الطبيعي كوقود.

فصل غاز الهيليوم

يُفصل غاز الهيليوم عن باقي المُكوّنات في الغاز الطبيعي من خلال مجموعة من العمليات وهي كالآتي:

• إزالة الشوائب: تهدف هذه العملية إلى إزالة الماء وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين من الغاز الطبيعي؛ وذلك من خلال تطبيق مجموعة من التقنيات؛ كامتصاص الأمين والجليكول، أو باستخدام الامتصاص الجاف، وغيرها من التقنيات.
• استخراج الهيدروكربونيات: تهدف هذه العملية لاستخراج الهيدروكربونيات ذات الأوزان الجزيئيّة العالية.
• المعالجة بالبرودة الشديدة: حيث تُزيل هذه العملية مُعظم غاز الميثان المتبقّي، ليَنتُج الهيليوم الخامّ الذي يحتوي على ما نسبته 50-70% من الهيليوم، فيما يُشكّل النيتروجين بالإضافة إلى كميّات صغيرة من الأرجون، والنيون، والهيدروجين، النسبة المتبقية.

يوجد العديد من التقنيات المُستخدَمة في الوقت الحاضر لاستخراج الهيليوم وفصله، وتشمل تقنية الغشاء، وتأرجح الضغط، والامتصاص، إلَّا أنّ تطبيق تقنية المعالجة بالبرودة الشديدة يُعدُّ الأقل كُلفةً والأكثر فعالية في استخراج كميات كبيرة ونقية من الهيليوم في الغاز الطبيعي أو في أيّ تدّفق آخر يحتوي على هيليوم ذي نقاء منخفض.

استخدامات غاز الهيليوم

يُستخدم غاز الهيليوم في عِدّة مجالات، ومن أبرزها ما يأتي:

• تعبئة المناطيد الهوائية .
• تصنيع رقائق السيليكون لأجهزة الحاسوب.
• المجالات الطبية؛ إذ يُستخدَم الهيليوم في التصوير بالرنين المغناطيسي.
• اللحام القوسي أو ما يُدعى باللحام بالقوس الكهربائي.