Khí hiếm quan trọng bậc nhất hành tinh hiện tại: Không thể tái tạo, ứng dụng độc nhất, giá ngày càng tăng vùn vụt

Khí Helium (He) , nguyên tố nhẹ thứ hai trong bảng tuần hoàn, đang được giới khoa học và công nghệ coi là khí hiếm quan trọng bậc nhất trên hành tinh. Với những đặc tính vật lý độc nhất vô nhị, Helium không chỉ là nhân tố sống còn trong nhiều ngành công nghiệp mũi nhọn mà còn là một nguồn tài nguyên đang cạn kiệt, không thể tái tạo, đẩy giá thị trường lên mức báo động.

Ứng dụng độc nhất và không thể thay thế

Helium nắm giữ một vị thế không thể thay thế nhờ vào nhiệt độ sôi cực thấp của nó (4.2 độ Kelvin, tương đương -268.9 độ C).

Đặc tính này khiến Helium trở thành chất làm lạnh lý tưởng cho các ứng dụng siêu dẫn. Lượng Helium sản xuất trên thế giới được dùng nhiều nhất để làm mát các nam châm siêu dẫn trong máy chụp cộng hưởng từ (MRI) . Nếu không có Helium lỏng, các thiết bị chẩn đoán hình ảnh tiên tiến này sẽ không thể hoạt động.

Helium lỏng cũng cần thiết để duy trì trạng thái siêu dẫn trong các máy gia tốc hạt và là yếu tố then chốt trong việc phát triển máy tính lượng tử và các nghiên cứu vật lý nhiệt độ cực thấp.

Trong công nghiệp quốc phòng và vũ trụ, do tính trơ (không phản ứng) và nhẹ, Helium được dùng để làm sạch các bể chứa nhiên liệu lỏng, đẩy nhiên liệu trong tên lửa đẩy, và bảo vệ môi trường sản xuất chất bán dẫn và sợi quang khỏi tạp chất.

Nguồn gốc và nguy cơ thất thoát vĩnh viễn

Điều khiến Helium trở thành tài nguyên chiến lược là vì nguồn gốc và tính chất vật lý của nó. Helium không được tạo ra qua quá trình tổng hợp hóa học thông thường mà là sản phẩm của sự phân rã phóng xạ chậm chạp của các nguyên tố nặng như Uranium và Thorium sâu trong vỏ Trái Đất.

Helium được thu thập như một sản phẩm phụ từ các mỏ khí tự nhiên có hàm lượng Helium cao, tập trung chủ yếu ở một số khu vực địa chất đặc biệt như Hoa Kỳ, Qatar và Algeria. Vì là khí nhẹ thứ hai, Helium có xu hướng bay thẳng lên bầu khí quyển và dễ dàng thoát ra khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất vĩnh viễn vào không gian. Điều này có nghĩa là mọi lượng Helium được sử dụng trên Trái Đất đều bị mất đi và không thể tái chế hoàn toàn để sử dụng lại.

Giá ngày càng tăng cao và cuộc khủng hoảng Helium toàn cầu

Do nguồn cung giới hạn, sự tập trung sản xuất ở một số quốc gia và nhu cầu từ các ngành công nghệ tăng vọt, thế giới đã trải qua nhiều đợt khủng hoảng thiếu hụt Helium trong những năm gần đây. Cuộc khủng hoảng này đã đẩy giá Helium lên cao, gây áp lực lớn lên chi phí hoạt động của các bệnh viện, phòng thí nghiệm nghiên cứu và các nhà sản xuất công nghệ cao.

Các chuyên gia cảnh báo rằng nếu không có công nghệ thay thế hoặc chiến lược bảo tồn hiệu quả, nguồn cung Helium cho các ứng dụng thiết yếu có thể trở nên không bền vững trong tương lai gần. Tóm lại, Helium không chỉ là một khí hiếm mà là một tài sản chiến lược toàn cầu, đại diện cho cuộc đấu tranh giữa tiến bộ khoa học và sự giới hạn của tài nguyên thiên nhiên.

Trước nguy cơ cạn kiệt, nhiều quốc gia và tổ chức nghiên cứu đã tăng cường đầu tư vào các hệ thống tái chế và thu hồi Helium tại chỗ. Các hệ thống này hoạt động bằng cách thu thập và làm sạch khí Helium đã qua sử dụng, đặc biệt là từ các máy MRI và phòng thí nghiệm lớn, sau đó hóa lỏng lại để tái sử dụng, giúp giảm đáng kể sự thất thoát.

Bên cạnh đó, các nhà khoa học đang nghiên cứu các giải pháp thay thế, chẳng hạn như sử dụng các hệ thống làm lạnh dựa trên công nghệ làm lạnh xung (Pulse Tube Refrigeration) để đạt được nhiệt độ cực thấp mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào Helium lỏng. Tuy nhiên, trong nhiều ứng dụng đòi hỏi độ ổn định và hiệu suất cao nhất, Helium vẫn giữ vai trò độc tôn. Nỗ lực toàn cầu hiện nay là nhằm đảm bảo rằng nguồn tài nguyên quý giá này sẽ được phân bổ ưu tiên cho các mục đích khoa học và y tế quan trọng nhất, nơi không có lựa chọn thay thế khả thi.

Tổng hợp