Per il 99% della popolazione la parola elio significa una sola cosa: palloncini colorati che galleggiano nell’aria e che svolazzano in cielo.
Ma quasi nessuno ha una più pallida idea di quali altri usi se ne possano fare. Eppure, questo gas che prende il nome dal dio greco del sole (Helios), é indispensabile per molte applicazioni importanti. Ma cominciamo per gradi…
Tanto per cominciare, l’elio è un elemento chimico ed un gas inerte incolore, inodore e insapore. Ha il raggio atomico più piccolo di qualsiasi elemento e il secondo peso atomico più basso. Inoltre, è più leggero dell’aria.
Il suo uso principale in tutto il mondo? È il gas di raffreddamento per le macchine a risonanza magnetica (MRI), utilizzate in tutti gli ospedali. Perciò, senza elio non sarebbe possibile eseguire diagnosi approfondite su una miriade di organi, a partire dal cervello. Inoltre, serve per la criogenia, per l’atmosfera controllata, per la saldatura, per misurare le fughe di gas e per le miscele per subacquei.
Da dove arriva l’elio?
Nell’atmosfera terrestre è presente pochissimo elio. Infatti, è un elemento così leggero che la gravità terrestre non riesce a trattenerlo. Quando è presente sulla superficie terrestre, inizia immediatamente a salire verso l’alto fino a quando non fugge dal nostro pianeta. Adesso capite perché volano i dirigibili e le mongolfiere?
Per fortuna, un po’ di elio è mescolato con il gas naturale, cosa che ci permette di estrarlo, produrlo e metterlo in commercio. Le aziende che perforano per estrarre gas naturale, nel processo di trasformazione rimuovono l’elio come sottoprodotto.
Ma è particolarmente interessante capire perché l’elio sia presente nel gas naturale. Innanzitutto, si pensa che la maggior parte di questo gas si formi dal decadimento radioattivo dell’uranio e del torio nelle rocce granitoidi della crosta continentale terrestre. Essendo molto leggero, come già detto, cerca di spostarsi verso l’alto non appena si forma. Perciò, gli accumuli di elio più ricchi si trovano in presenza di tre condizioni ben precise:
- rocce seminterrate granitoidi ricche di uranio e torio;
- rocce fratturate e fagliate che offrono percorsi di fuga per l’elio;
- rocce sedimentarie porose sopra le faglie ricoperte da un sigillo impermeabile di alite o anidrite.
Quando tutte e tre queste condizioni sono soddisfatte, l’elio si può accumulare nello strato di roccia sedimentaria porosa. Dal momento che l’elio ha il raggio atomico più piccolo di qualsiasi altro elemento (circa 0,2 nanometri), quando inizia a muoversi verso l’alto può inserirsi in spazi di pori molto piccoli all’interno delle rocce. L’alite e l’anidrite sono le uniche rocce sedimentarie che possono bloccare il passaggio di questo gas.
Chi lo produce?
Nel mondo esistono pochissimi giacimenti di gas naturale che contengono abbastanza elio per giustificare un processo di recupero. Infatti, una fonte di gas naturale deve contenere almeno lo 0,3% di elio per essere considerata una potenziale fonte. Ciò detto, attualmente, le fonti di elio si trovano soltanto in questi paesi (dati US Geological Survey):
- STATI UNITI: 20,6 miliardi di metri cubi
- QATAR 10.1 miliardi di metri cubi
- ALGERIA 8.2 miliardi di metri cubi
- RUSSIA 6.8 miliardi di metri cubi
- CANADA 2.0 miliardi di metri cubi
- CINA 1.1 miliardi di metri cubi
Una risorsa non rinnovabile
Sulla Terra l’elio è un gas raro, con 5,2 ppm (parti per milione) in volume nell’atmosfera (nell’Universo è invece il secondo elemento più diffuso dopo l’idrogeno).
Visto che si forma al verificarsi di condizioni improbabili, con un tasso di produzione e accumulo naturali assai lenti, è da considerarsi come una risorsa non rinnovabile. Anche senza dimenticare che gli studi più recenti suggeriscono che, nelle profondità della Terra, si raccolga in riserve di gas naturale in dosi maggiori di quelle attese.
Infine, una risposta alla domanda più popolare del mondo quando si parla di elio: perché inalandolo da un palloncino modifica la voce? La velocità del suono è inversamente proporzionale alla radice quadrata della massa molecolare e nell’elio la velocità è circa 3 volte quella dell’aria. Visto che la frequenza di un suono prodotto da una cavità contenente gas è proporzionale alla velocità del suono in quello stesso gas, inalando l’elio si alza la frequenza di risonanza della laringe, rendendo la voce acuta e stridula.
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