إن إنتاج غاز الهيليوم يتطلب عملية متقدمة ومتخصصة، وهذا الغاز الخفيف اللاملون يُعدّ واحداً من أكثر العناصر انتشاراً في الكون. الهيليوم هو الثاني في ترتيب العناصر الكيميائية، ويتميز بخفته واستقراره، مما يجعله مفيداً في عدة تطبيقات. يمكن الحصول على غاز الهيليوم عن طريق عدة طرق، وفيما يلي نظرة عامة على العملية:
تتمثل الطريقة الرئيسية لاستخراج الهيليوم في عمليات استخراج الغاز الطبيعي. يكون الهيليوم موجوداً في بعض حقول الغاز الطبيعي بكميات صغيرة، ولكن يمكن تركيزه وفصله عن غيره من الغازات بواسطة عمليات الفصل التقليدية. عندما يتم اكتشاف حقل غاز طبيعي يحتوي على نسبة عالية من الهيليوم، يتم استخراج الغاز الطبيعي من الآبار باستخدام عمليات حفر واستخراج تقليدية.
تشمل عملية فصل الهيليوم خطوات عديدة. في البداية، يتم تبريد الغاز الطبيعي لتحويل الهيليوم إلى حالة سائلة. بما أن درجة انصهار الهيليوم منخفضة جداً (-272.2 درجة مئوية)، يتم تبريد الغاز بواسطة أجهزة التبريد الخاصة. بعد ذلك، يتم تفريغ الغاز السائل من الزيت والماء والغازات الأخرى باستخدام وحدات الفصل.
تأتي الخطوة التالية في عملية الفصل، حيث يتم استخدام أبرد الغازات لتكثيف الهيليوم. يتم ذلك عند درجة حرارة متدنية جداً، مما يجعل الهيليوم يتكاثف ويمكن فصله عن بقية الغازات. يتم جمع الهيليوم النقي في وحدات التجميع، ويمكن استخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات.
يستخدم الهيليوم بشكل شائع في صناعة التبريد والتجميد، حيث يلعب دوراً هاماً في تبريد الأجهزة الطبية وتبريد الكمبيوترات. كما يستخدم أيضاً في صناعة الطائرات الحارقة والبالونات، حيث يوفر خفة وزنه تحسيناً في الطيران. إضافة إلى ذلك، يُستخدم الهيليوم في التحليل الطبي وفي تجارب البحث العلمي.
لا يمكن الاعتماد على عمليات إنتاج الهيليوم فحسب، بل يتطلب ذلك الالتزام بالتقنيات والمعايير البيئية لضمان الحصول على هيليوم نقي وصالح للاستخدام. تعد عمليات استخراج الهيليوم عملية معقدة ومكلفة، ولكنها ضرورية لتلبية الطلب المتزايد على هذا الغاز الثمين في مختلف الصناعات.
المزيد من المعلومات
بالإضافة إلى عملية استخراج الهيليوم من الغاز الطبيعي، هناك طرق أخرى للحصول على هذا الغاز النبيل. يُستخدم الهيليوم أيضًا كناتج ثانوي في عمليات تكوين الهيدروجين الطبيعي، وهي عمليات تشمل تحليل المواد الهيدروكربونية مثل البترول والغاز الطبيعي. في هذه الحالة، يتم فصل الهيليوم عندما يتم تحويل الهيدروجين الطبيعي إلى هيدروجين غاز.
تتضمن عمليات فصل الهيليوم أيضًا استخدام تقنيات التقطير الغازية، حيث يتم تبريد الغاز الطبيعي باستخدام أنظمة تبريد متقدمة، مما يسمح بفصل الهيليوم عن باقي الغازات. هذه الطريقة تشمل محطات تقطير الهواء التي تستخدم في إنتاج الهيليوم الصناعي والذي يكون أحيانًا ذا نقاوة أعلى من الهيليوم المستخرج من الغاز الطبيعي.
يُعد الهيليوم موردًا استراتيجيًا يستخدم في العديد من التطبيقات الحيوية والصناعية. في المجال الطبي، يستخدم الهيليوم في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لتبريد المغناطيس الذي يتم استخدامه في هذه الأجهزة، مما يحسن كفاءتها. كما يستخدم أحيانًا في تقنيات الليزر والبحوث النووية بسبب استقراره الكيميائي.
يُعَد الهيليوم أيضًا جزءًا لا غنى عنه في صناعة البحوث العلمية والتقنيات الفضائية. يستخدم في تبريد محركات الصواريخ ومعدات الفضاء بسبب قدرته على تحمل درجات الحرارة المنخفضة. في إطلاق البالونات العلمية، يعتبر الهيليوم الخيار المفضل للتعويم بسبب خفة وزنه، وهذا يتيح للبالون أن يرتفع في الجو بكفاءة.
من الجدير بالذكر أن موارد الهيليوم على الأرض ليست غير محدودة، وقد أثار ارتفاع الطلب وندرة الموردين بعض القلق بشأن استدامة إمداداته في المستقبل. لذا، يشجع العديد من الباحثين على تطوير تقنيات جديدة لاستخراج الهيليوم من مصادر غير تقليدية أو استرداده من التطبيقات الصناعية.