Čtvrtek, 1 října
Shadow

Americké héliové strasti

První vzácný plyn v periodické tabulce, druhý nejlehčí prvek a jediný, který nelze za normálního tlaku převést do pevného stavu bez ohledu na teplotu - i to je hélium. Ač nenápadné a známé většinou jen z dětských balónků, je nepostradatelné pro moderní technologie a ekonomiku. Jak to vlastně je s jeho zásobami na Zemi?
První vzácný plyn v periodické tabulce, druhý nejlehčí prvek a jediný, který nelze za normálního tlaku převést do pevného stavu bez ohledu na teplotu – i to je hélium. Ač nenápadné a známé většinou jen z dětských balónků, je nepostradatelné pro moderní technologie a ekonomiku. Jak to vlastně je s jeho zásobami na Zemi?

Hélium je vzácná a neobnovitelná přírodní látka, která nachází velké použití v jaderné energetice (počínaje výrobou palivových článků až po součást chladiva ve vysokoteplotních reaktorech). Je nenahraditelné i v dalších oblastech ekonomiky. Jaké jsou vlastně jeho pozemské zdroje? Vedle otázky fosilních paliv se tato nezdá až tak důležitá, opak je však pravdou. Velmi ostře stojí  například ve Spojených státech, které disponují největšími státními rezervami tohoto plynu na světě. Problém však spočívá v tom, že v roce 1996 americký Kongres přijal zákon, který je nařizuje do roku 2015 prodat.

Nenahraditelné

Největší na světě úložiště hélia se nachází v podzemí pod skálou z porézní horniny kus od města Amarillo, stát Texas. Americká vláda však plánuje do pěti let zbavit tuto zásobárnu prodat a přenést starost o rezervy hélia na ramena soukromého kapitálu. Někteří vědci však varují, že za několik desetiletí už nemusí být nic, o co by se soukromníci starat mohli. Druhý nejrozšířenější prvek ve vesmíru bude možná k dostání kdekoliv jinde, třeba i na Slunci, spíše než na naší planetě.

Pokud spotřeba hélia zůstane na stávající úrovni, „do 25 let plus mínus pět let hélium na světě dojde“, míní Robert Richardson, fyzik z Cornellovy univerzity, který v roce 1996 získal Nobelovu cenu za objevení supratekutosti takzvaného hélia-3. Svou temnou vizi přednesl na setkání nositelů Nobelových cen v srpnu tohoto roku. Jsou to smutné zprávy pro všechny, kteří hélium používají, a ani zdaleka nejde jen o prodejce dětských balonků.

Diagnostická vyšetření metodou magnetické resonance jsou na héliu zcela závislá. Při vyšetření nukleární magnetickou resonancí je zapotřebí silného magnetického pole, které vytvářejí supravodivé magnety, chlazené kapalným héliem. Ve Spojených státech tvoří spotřeba tohoto plynu na chlazení supravodivých magnetů na NMR přístroje více než čtvrtinu spotřeby celkové.

Hélium je důležité pro svářeče, vytváří inertní atmosféru při výrobě optických vláken a obrazovek s tekutými krystaly, potřebují jej konstruktéři vesmírných raket, chladí urychlovače ve Fermilabu a LHC. Přitom ani zdaleka nejde o látku, jejíž všechny vlastnosti by byly dokonale známy. „Hélium zaujímá ústřední místo přibližně v polovině všech mých výzkumů a prací mých studentů“, uvádí například profesor fyziky Marylandské univerzity Daniel Lathrop.

Hélium a zemní plyn

Pozemské zásoby hélia, které jsou přístupné těžbě, vznikaly ve velmi vzdálené minulosti radioaktivním rozpad v žulové vrstvě zemské kůry. Hromadí se v ložiskách zemního plynu a ropě, odkud jej těží pro průmyslové využití. Další výrobní metodou je izolace plynného hélia z nerostů a uhlí. Spojené státy disponují jednou z největších zásobáren hélia na světě a jsou jedničkou v jeho těžbě. Také však drží sebejisté prvenství v jeho spotřebě – téměř 50% celosvětové. V posledních letech věnují velkou pozornost těžbě vzácného plynu země s vlastními zásobami uhlovodíků, jako například Alžírsko, Katar a Rusko. Potenciálními výrobci a vývozci se mohou v budoucnu stát také Polsko, Kanada a Čína. Jedna výhoda Američanů je však zcela zásadní – na jejich území se nachází jediné místo na Zemi, které příroda vytvořila tak, že v něm lze přechovávat velké objemy hélia. Štěstí jim přeje i v dalším ohledu – plyn z amerických ložisek obsahuje neobyčejně velký podíl tohoto plynu, celá 2% místo obvyklých 0,3%.

Richardson, který v uplynulém roce zastával funkci spolupředsedy národní vědecké rady, zřízené za účelem zkoumání možných cest privatizace federálních héliových rezerv, mnohokrát varoval, že Spojené státy tak mohou ztratit veškerou kontrolu nad spotřebou tohoto vzácného a neobnovitelného přírodního zázraku. „Prostě vypotřebujeme veškeré hélium. A budeme se muset spoléhat na Rusko, Katar a Alžírsko“, říká vědec.

Héliový zákon

Hélium bylo poprvé zařazeno do seznamu přírodních zdrojů strategického významu v první třetině 20. století. Stalo se tak díky prudkému rozvoji a úspěchu vzducholodní techniky, v níž tehdejší mocnáři spatřovali významný vojenský potenciál. V roce 1925 byl v USA zahájen federální program těžby hélia. Federální rezervy zřídila vláda v roce 1960 a spravovala je důlní agentura Bureau of Mines. Pro tyto účely byly státem poskytnuty parcely o rozloze 11 tisíc akrů u hranic ropného ložiska Panhandle-Hugoton, které se nachází částečně v Texasu, částečně v Oklahomě a Kansasu.

„Představte si velkou starou houbu s dírami a póry. To je názorná představa toho, jak vlastně vypadají podzemní horniny, obsahující zemní plyn a hélium“, vysvětluje Leslie Theiss, jeden z manažerů správy federálních héliových rezerv. V době studené války důlní agentura těžila, skladovala a čistila velká množství plynu. Kromě vlastních zdrojů jej odkupovala od soukromých těžebních společností a pumpovala do skladů. Celkem na tyto účely americký stát vydal více než 1,4 miliard dolarů. Studená válka však skončila, předpovědi stále vyšší spotřeby hélia nebyly naplněny, a tak v roce 1996 americký kongres přijal zákon o privatizaci rezerv (Helium Privatization Act), podle kterého měla agentura zastavit veškerou přečišťovací činnost do dvou let a prodat celou rezervu do 1. ledna roku 2015.

Kongres také předepsal ceny na státní hélium, jejichž vývoj má probíhat tak, aby vládě příjmy z jeho prodeje pokryly 1,4 miliardy dolarů, vyčleněných na vytvoření rezerv. Komise, ve které Richardson pracoval, však letos v lednu uveřejnila varovnou zprávu – podle nastavených kritérií vychází cena hélia tak nízko, že spotřebitelé nemají žádnou motivaci s vzácným plynem šetřit a už vůbec ne investovat do hledání nových ložisek.

„Ze zákona z roku 1996 se stala výbušná nálož se zapáleným knotem, která ohrožuje celý světový héliový průmysl“, míní Scott Sears, prezident společnosti IACX, která se zabývá těžbou zemního plynu.

Stále nízká cena

Autoři zákona z roku 1996 vycházeli při jeho tvorbě mimo jiné z předpokladu, že soukromé společnosti budou stále hledat nová ložiska a doplňovat z nich rezervní fondy. To se však neděje. Podle Theisse se soukromníci dívají na rezervy spíše jako na zdroj hélia, který je mnohem přístupnější, než nerozpracovaná místa. Hélium je neobnovitelný zdroj – po každém použití jeho část nenávratně vyprchá, neboť se jedná o nejlehčí a nejtěkavější plyn, který zmizí v horních vrstvách atmosféry. Žádné průmyslově použitelné způsoby izolace hélia z atmosférické směsi zatím neexistují.

„Jakmile se hélium dostane do atmosféry, ať už z dětských balónků nebo vědeckých laboratoří, je pro nás navždy ztraceno. Navždy“, píše Richardson. Výzkumů na recyklaci hélia je mnoho, ale podle všech dosavadních zkušeností bude takový proces velmi složitý a drahý. Tak například ve Fermilabu personál chytá unikající plyn do zvláštních tlakových nádob a ochlazují je na teplotu 4 K (-269,16 stupňů Celsia). Hélium zkapalní a kapalinu je možné přečistit a znovu použít. „V takových výzkumných střediscích, jako je Cornellova univerzita, je recyklace běžně zavedenou praxí. Pokud bychom se do toho pustili vážně a zaváděli ji ve velkém měřítku, vystačíme si se současnými zásobami minimálně stokrát déle, než bez recyklace“, míní Richardson.

Zákon z roku 1996 stanovil cenu federálního hélia na 47 dolarů za tisíc kubických stop (asi 28,3 krychlových metrů). Inflace postupně tuto částku zvýšila na 64,75 dolarů v roce 2009. Letos v říjnu vyskočila na 75 dolarů, což bylo částečně následkem veřejných varování Richardsona a jeho kolegů.

Theiss míní, že zdražení hélia přišlo ve správný čas a že jde o pozitivní trend. Richardson s ním souhlasí, ale podle něj je cena stále příliš nízká: „Byl bych mnohem radši, kdyby cena hélia vzrostla pětkrát, ale ještě lépe desetkrát. Kdyby stálo mnohem více, než teď, všichni by se víc zajímali o jeho recyklaci a opětovné použití“.

454 milionů krychlových metrů

Každý rok federální vláda prodává až 2,1 miliardy kubických stop (asi 60 milionů krychlových metrů) hélia malé skupině společností, které mají přímé napojení na 425 mil dlouhý plynovod, vedoucí přímo ze zásobárny rezerv. Jsou to americké Praxair (zabývající se výrobou čistých plynů pro průmysl) a Air Products (letectví) a Linde North America (také výrobce plynů pro průmysl), která patří Němcům. Po obdržení objednávek správci rezerv ze zásob odčerpají část zemního plynu, oddělí z něj hélium a pumpují jej potrubím zákazníkovi pro přečištění a další zpracování. Pokud budou státní zásoby vyčerpány, všechny tyto firmy budou muset hledat nové dodavatele v Evropě, Asii a na Blízkém Východě.

Lidé z plynového průmyslu reagovali na varování Richardsona různě a někteří odborníci jsou přesvědčeni, že vidí vše příliš pesimisticky. „Nemaloval bych zatím čerta na zeď. Všechno určuje ekonomika“, říká například John van Sloun, hlavní manažer divize hélia a vzácných plynů společnosti Air Products. Zdůraznil například, že Air Products společně s jinými plynárenskými závody, společností Matheson, v září zahájili stavbu těžební základny na zemní plyn a po jejím zprovoznění budou héliové zdroje USA významně rozšířeny. Nové výroby podle něj dokážou pokrýt poptávku v budoucnu. „Jsem si jist, že je velmi mnoho héliových ložisek, která jsme zatím ani neobjevili, a myslím si, že tyto zdroje dokážou kompenzovat ubývající státní rezervy“.

Richardson a jeho kolegové z héliové komise doporučují odložit prodej federálních rezerv (stávající datum je leden roku 2015), zvýšit ceny na státní hélium, poskytnout granty a podporu pro vědecký výzkum recyklačních procesů a hledat nová ložiska.
Názor van Slouna však nesdílejí všichni představitelé soukromého sektoru. „Pokud nebudeme věnovat dostatečnou pozornost těžbě hélia v Severní Americe, z USA se z vývozce stane dovozce“, říká například spolumajitel plynárenské poradenské společnosti RMW Solutions Benjamin Reinoehl, který byl jedním ze spoluautorů zprávy, vypracované výborem pod vedením Richardsona.

Z politických kruhů vyjádřil v souvislosti se závěry Richardsonovy komise své znepokojení například Jim Costa, poslanec za Kalifornii, který tak učinil letos v květnu na parlamentním zasedání. „Pokud začnou docházet federální zásoby hélia, které jsou ekonomicky zcela odůvodněné, bude to velký problém pro Spojené státy. Je naprosto nezbytné vzít v úvahu i jiné cesty rozvoje státního héliového programu“, uvádí Costa ve svém referátu pro Kongres.

Podle Theisse v současnosti obsahují federální rezervy v Texasu okolo 16 miliard krychlových stop (okolo 454 milionů metrů krychlových) čistého hélia. Tyto zásoby by měla stačit přibližně do roku 2020. „Nemám tušení, co nám přinese budoucnost. S určitostí můžu říct jen jediné – až hélium ve stávajících rezervách dojde, nebude stát mít ve svých rukou už žádné zásoby“.

Zdroj: Washington Post, AtomInfo.Ru

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..