L’ elio: una risorsa naturale poco nota

Posizione del gas nella Tavola Periodica degli elementi

L'elio primo gas nobile nella tavola periodica degli elementi chimici, nel nostro pianeta  è naturalmente presente nella forma di  gas, solitamente è poco conosciuto e scarsamente considerato nelle discussioni e valutazioni sulla disponibilità e sfruttamento delle risorse terrestri.  

I palloncini di gomma riempiti d'elio

Utilizzo dell'elio

Tuttavia oggi è un gas il cui utilizzo è divenuto indispensabile in un vasto campo applicativo, che va  dalle sofisticate apparecchiature medicale di risonanza magnetica (RMI), ai superconduttori, all'industria criogenica, oltre a gonfiare i palloncini di gomma, quest'utilizzo è oggi deprecato, da molti osservatori,  come causa di sperpero di una risorsa naturale non soltanto non rinnovabile, ma anche a rischio d'esaurimento nel breve termine.

Diffusione del gas in natura

Per quanto nell'universo l'elio sia il secondo elemento più abbondante, dopo l’idrogeno da cui è prodotto per fusione nucleare nelle stelle, sulla Terra è molto scarso, per cui costituisce una risorsa  naturale limitata, non rinnovabile e forse la più facilmente esauribile, tra le risorse naturali attualmente sfruttate, per le sue limitate riserve.

Mineralizzazione giallastra di carnotite in un'arenaria

Sulla Terra l'elio si genera durante il processo di decadimento naturale di Uranio e Torio, un processo lento, e continuo nel tempo, tuttavia le sue caratteristiche fanno sì che soltanto una infima parte di esso  rimanga conservata nella crosta terrestre e quindi sia utilizzabile per il suo sfruttamento.

Come prodotto del decadimento radioattivo, gli atomi di elio, sotto forma di particelle alfa,  si possono trovare intrappolati nel reticolo cristallino dei minerali uraniferi, quali la pechblenda, la carnotite, la monazite e la cleveite che è il primo minerale in cui questo gas

fu  identificato.

Minime percentuali di elio, non imprigionato in un reticolo cristallino sono state rinvenute nei gas vulcanici, e in acque sorgive in aree vulcaniche e termali, ma soprattutto si rinviene, presente come “impurità”, in alcuni giacimenti di gas naturale, intendendo con questo termine soprattutto il metano.

Come è noto,  l'elio è molto leggero, tanto è vero che viene usato per riempire i palloncini di gomma, quindi dopo la sua generazione all'interno della crosta terrestre, e la sua eventuale liberazione dalla struttura reticolare del minerale entro cui si è generato, risale entro di essa, migrando fino alla superficie terrestre,  liberandosi quindi nell'atmosfera entro cui si disperde negli strati alti, arrivando a costituire il maggior componente nella parte superiore dell'eterosfera [*], per poter poi finire definitivamente disperso nello spazio interplanetario. 

  

Sfruttamento minerario dell'elio

Di questo gas in risalita è possibile recuperare ed estrarre dal sottosuolo solo quella minima percentuale che nella sua migrazione verso l’alto abbia incontrato una trappola, similmente come avviene con il gas naturale, ed infatti tutti i giacimenti di elio sono in realtà giacimenti di gas naturale con una piccola frazione di elio miscelata. 

Ad oggi i rinvenimenti di giacimenti di elio sono occasionali, non esiste un' attività di prospezione o esplorativa specificatamente dedicata alla ricerca di questo gas, per cui la scoperta di questi giacimenti è conseguenza dell'attività di ricerca di idrocarburi, e collaterali alla scoperta di giacimenti di gas naturale, e sono identificati soltanto dopo l’analisi della composizione del gas naturale rinvenuto. Non è detto che questa situazione possa cambiare col crescere della sua richiesta di mercato e quindi del suo valore.

Il valore di cut-off, ossia la quantità minima per cui economicamente si possa affermare di essere in presenza di un giacimento di elio, espressa in percentuale, è all'incirca pari allo 0,3%.  Di conseguenza fino ad oggi la produzione dell'elio ne fa un sottoprodotto subordinato della produzione di gas naturale da cui l'elio, in superficie, viene prima separato tramite distillazione criogenica (processo che a sua volta utilizza elio liquido) e quindi raffinato e liquefatto per gli usi commerciali.  L'elio liquido è trasportato e spedito in tutto il mondo in navi cisterna progettate a pareti triple e sigillate.

In quali aree della Terra di trovano i giacimenti di elio?

Distribuzione nel mondo delle nazioni con giacimenti d'elio, intensità del colore è funzione dell'ammontare delle riserve  

L’estrazione e produzione dell'elio è concentrata principalmente in tre luoghi, ove viene prodotto circa il 75% dell'elio consumato nel mondo: Texas e Wyoming negli USA e Qatar, nel Golfo Arabo, seconda nazione produttrice al mondo con una quota del 28% nel 2018. Altre nazioni, nel ruolo di produttori minori sono Australia, Cina, Polonia, Russia e Algeria, questa ultimamente sta assumendo una posizione più rilevante con un aumento della sua produzione e anche la Tanzania è in predicato di diventare un paese produttore del gas.

Tra i paesi consumatori dominano gli USA, che consumano circa il 30% della produzione mondiale.

Le società che commercializzano l’elio, sono poche multinazionali che formano un gruppo ristretto, che opera in una mercato verticale, specializzato nella produzione e commercio di gas industriali che non siano idrocarburi, e hanno nomi poco noti a chi non è introdotto nel settore: Air Liquide (francese), Air Products (americana,) Linde plc (tedesca) , Matheson Tri-Gas Inc. (Giapponese), Iwatani Corporation (giapponese) e Messer Group (tedesco).

   

[*] L'eterosfera è l'ultima suddivisione  dell'atmosfera terrestre, la cui base inizia a circa 100 km di  altezza, e termina confinando con lo spazio interplanetario, nel quale le singole molecole dei gas sono separate dalla meccanismo di diffusione molecolare; con l'aumentare dell'altitudine  le sue componenti con molecole più leggere diventano più abbondanti rispetto a quelle con  più pesanti.