L'ASU ricicla la ricerca

Mi dispiace far scoppiare la bolla, ma l'elio scarseggia in tutto il mondo. Questo gas più leggero dell’aria è noto per far galleggiare i palloncini delle feste, ma ha molti altri usi importanti, tra cui l’imaging medico, la creazione di microchip e il test di razzi.

Per sfruttare al meglio la sua offerta, l’Arizona State University ha dotato il suo Centro di ricerca sulla risonanza magnetica di un sistema sostenibile che ricicla l’elio utilizzato per la ricerca. Lì, gli scienziati stanno lavorando per comprendere argomenti come il cancro, la percezione del dolore e la plastica degradabile.

Per quasi un secolo, gli Stati Uniti sono stati il ​​più grande fornitore mondiale di elio. Sebbene la nostra industria dell’elio fosse storicamente gestita dal governo federale, ora si sta trasformando in un’industria privata. A causa di questa transizione e della chiusura della Federal Helium Reserve, la produzione di elio è diminuita negli Stati Uniti. Ora, questo gas critico proviene sempre più da altri paesi come Qatar, Russia e Algeria, ma il prezzo e l'offerta non sono stabili a causa dell'instabilità in queste regioni.

L'elio è una risorsa non rinnovabile prodotta nelle profondità della Terra quando i materiali radioattivi, come l'uranio, decadono. L'elio bolle gradualmente verso l'alto e, mentre la maggior parte sfugge alla superficie del pianeta, una piccola parte rimane intrappolata sotto fitte cupole di roccia sotto terra, dove le persone possono estrarla.

La quantità limitata di elio sulla Terra diminuisce costantemente, in parte perché il gas elio è estremamente difficile da imbottigliare. La sua struttura è così piccola che abbiamo bisogno di appositi contenitori per contenerla.

Pensa ai palloncini di compleanno, che riempiamo con una miscela di elio e altri gas. Dopo qualche giorno i palloncini sono a terra, anche se sembrano ancora pieni d'aria. Questo perché tutto l'elio è fuoriuscito, lasciando dietro di sé solo gli altri gas.

Una volta che l'elio fuoriesce nell'aria, attraversa l'atmosfera terrestre e si dirige nello spazio, lasciando il pianeta per sempre.

Nonostante la sua associazione con l'arredamento delle feste e le divertenti voci degli scoiattoli, l'elio ha un lato serio. Le sue dimensioni ridotte lo rendono perfetto per testare le perdite nei razzi e nei gasdotti. Non è infiammabile, il che lo rende una scelta sicura per gli impianti di fabbricazione che devono costruire microchip in una camera sterile piena di gas. E può esistere in forma liquida vicino allo zero assoluto (intorno a meno 460 gradi Fahrenheit), la temperatura più bassa possibile.

La sua capacità di rimanere estremamente freddo rende l’elio fondamentale per le macchine per la risonanza magnetica. Queste macchine per la risonanza magnetica, note per eseguire scansioni mediche dettagliate, si basano su magneti superconduttori. Questi speciali elettromagneti devono essere mantenuti estremamente freddi per funzionare correttamente e si rovinano se superano una certa temperatura.

Al centro i macchinari coinvolti nel riciclaggio dell'elio, tra cui uno speciale serbatoio di trasporto in primo piano e un purificatore, liquefattore e compressore sullo sfondo. Il centro spera di recuperare e riciclare almeno l'85% del suo elio. Fotografia di Andy DeLisle/ASU

Il Centro di ricerca sulla risonanza magnetica dell’ASU si affida alla risonanza magnetica e alla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare – come una risonanza magnetica per gli atomi – per svolgere il suo lavoro, rendendo l’elio una risorsa chiave.

Per sfruttare al meglio la sua fornitura, il centro, una delle principali strutture di ricerca dell'ASU, ha installato un sistema di recupero dell'elio progettato su misura per le sue apparecchiature e esigenze.

All'interno dei magneti superconduttori, l'elio liquido refrigerante bolle gradualmente in un gas, che viene catturato e trasportato attraverso reti di tubi di rame appositamente sigillati che conferiscono al laboratorio l'aspetto di una distilleria. Il gas viene raccolto in sacchi giganti che possono contenere fino a 16.000 litri ciascuno. Una volta pieni, il gas contenuto nei sacchi viene compresso e immagazzinato in serbatoi a media pressione. Dai serbatoi, l'elio viene inviato a un purificatore che rimuove qualsiasi vapore acqueo, ossigeno o azoto prima di essere convertito in liquido, lasciando il laboratorio con elio liquido puro pronto per il riutilizzo.

Ciascuno dei sacchi di raccolta dell'elio da 16.000 litri dell'ASU contiene gas sufficiente per riempire circa 1.135 palloncini per feste.