Tillgången på helium är av kritisk betydelse för metallindustrin där den används som skyddsgas vid svetsning av icke-järnmetaller som koppar, aluminium, aluminiumlegeringar och titan. På grund av flera faktorer har ädelgasen blivit en bristvara. En situation som förvärrats på senare år och inte ser ut att vara på väg mot en lösning.
Många associerar nog helium till gasen som får rösten att låta som Kalle Anka och ballonger att stiga mot himlen. Vid sidan av sådana lättsamma tillämpningar används gasen inom industrin för en rad viktiga ändamål, där den ofta är omöjlig att ersätta.
Inom metallindustrin används helium som skyddsgas i kombination med andra inerta gaser som argon. Gasen skyddar den smälta metallen mot luftens skadliga inverkan, där syret annars riskerar att oxidera legeringselementet och bilda slagger. Vid bågsvetsning skärmar helium av ljusbågen som bildas från den omgivande luften, en process som framför allt utnyttjas vid svetsning av icke-järnmetaller som koppar, aluminium, aluminiumlegeringar och titan.
Tillverkning av halvledare
Ett av de snabbast växande användningsområdena för helium är tillverkning av halvledare och optiska fiber. Från att ha stått för mindre än en procent av heliumförbrukningen för två decennier sedan, går nu en fjärdedel av heliumanvändningen dit.
Traditionellt är annars en av de största slutanvändarna magnetröntgenkameror (MRI), där helium i flytande form kyler ned MRI-maskinernas supraledande magneter. Helium övergår till flytande form vid den extremt låga temperaturen på 269°C, bara fyra grader över den absoluta nollpunkten.
Inom industrin, inte minst livsmedelsindustrin, och forskning, kommer helium till pass för att detektera läckage. På grund av sina inerta egenskaper, höga värmeledningsförmåga och oförmåga att bilda radioaktiva isotoper används helium som värmeöverföringsvätska i vissa gaskylda kärnreaktorer.
Vill inte uttala sig
Sedan mer än ett år är bristen på helium skriande och distributörer och slutanvändare gör allt de kan för att begränsa slöseriet av denna ändliga resurs. Att döma av en rundringning som den franska industrisajten L’Usine Nouvelle gjorde till ett antal företag med frågor kring hur de planerar att tillgodose sin försörjning på helium, så är helium av extremt kritisk betydelse. De möttes nämligen av kompakt tystnad. Ämnet anses vara ”för känsligt ur konkurrenssynpunkt” för att någon skulle vilja öppna upp sig kring det.
Enligt startupbolaget 45-8 Energy, som vill börja utvinna helium i Europa, ”exploderar efterfrågan” just nu med priser som ibland ”femfaldigats på fem år”.
– Efterfrågan har vuxit de senaste åren och det finns inte tillräckligt med produktionskapacitet i global skala, vilket skapar förutsättningar för den nuvarande bristsituationen, säger Antoine Mazas, chef för Helium-affären på Air Liquide, en av de största globala distributörerna av helium, vid sidan av de andra jättarna Messer, Air Products och Linde.
Allt litium på världsmarknaden kommer från bara cirka 15 källor och 90 procent av utbudet är koncentrerat till de tre största leverantörerna, USA, Algeriet och Qatar, enligt honom. Enligt USGS (amerikanska Geologisk undersökning) utvanns 160 miljoner kubikmeter helium förra året.
Flera förklaringar bakom bristen
Flera faktorer förklarar den nuvarande bristen. Helium är för det första ett ovanligt grundämne på jorden, som oftast återfinns i naturglaskällor där den förekommer i så låga halter som 0,05 procent. Denna egenskap tillsammans med dess kemiska reaktionströghet gör det oekonomiskt att utvinna gasen. Därför är heliumproduktionen koncentrerad till de största källorna för flytande naturgas, med närhet till kondenseringsanläggningar och sjötransport.
Bristen har förvärrats i och med Ukrainakriget. Innan dess hade Ryssland vuxit till den fjärde största leverantören. Ett storskaligt projekt i Amurregionen, nära gränsen till Kina, skulle tillgodose nästan en tredjedel av världens efterfrågan på helium från och med 2025. Det ser nu ut att bli kraftigt försenat eller läggas på is efter en kraftig explosion i en naturgasanläggning i början av 2022. Haverier i anrikningsanläggningar i Texas i USA, där världens största heliumlager finns, har satt ytterligare press på det globala utbudet.
Ransonering
Därtill kommer att heliummolekylen har mycket låg täthet i gasform och därför måste helium transporteras i flytande form. Vilket ställer krav på tillgång till tankcontainrar, som är ovanliga och dyra. I dessa termosliknande containrar kan helium hållas flytande i 30 till 40 dagar, men inte längre. Vilket gör att heliummarknaden fungerar ”just-in-time”.
Industrikunder kan inte lagra helium på ett effektivt sätt utan är beroende av en kontinuerlig leveranskedja. Vilket triggar igång prisstegringar, förstärkta av höga sjötransport- och energikostnader.
Konsekvensen har blivit att distributörer börjar ransonera sina kunder.
För att råda bot på den kritiska bristsituationen planerar ett företag som 45-8 Energy att utvinna helium från källor i Frankrike där det inte samtidigt finns någon naturgas att ta vara på. Sådana källor bedömdes tidigare inte vara ekonomiskt hållbara. Liknande projekt ligger också i korten i länder som Australien, Kanada och Tanzania. Spridningen av LNG-anläggningar främjar också produktionen av flytande helium som inte tidigare utnyttjats, särskilt i Qatar.
Återvinning är ett annat alternativ. 99 procent av allt helium försvinner upp i atmosfären och återvinns inte. Läkemedelsföretaget Astra Zeneca, som använder helium för att kyla ned magneter, testar i ett nystartat pilotprojekt återvinning av helium i sin anläggning i Mölndal. I stället för att låta helium avdunsta kommer gasen via rörledningar ledas in i en kompressor, som gör den flytande igen. Målet är att återvinna 90 procent av det helium man förbrukar.
Fakta:
Helium är det grundämne som har lägst kokpunkt.
För att helium ska anta vätskeform måste det kylas ned det till minus 269 grader, alternativt ökas trycket till drygt 70 000 hektopascal, vilket motsvarar 700 tons tyngd på en kvadratmeter.
Av alla gaser är helium det näst vanligaste grundämnet i universum, men sällsynt på jorden.
Källa: Nationalencyklopedin
Text: Simon Matthis