Gás Hélio

O hélio é mais leve que o ar, isto é, a densidade do hélio é menor que a densidade do ar, diferenciando-se dohidrogênio por não ser inflamável, entretanto, apresenta poder ascensional 8% menor. Por este motivo, e por ser um gás inerte, é utilizado em dirigíveis e balões com fins recreativos, publicitários, reconhecimento de terrenos, filmagens aéreas e para investigações das condições atmosféricas. As maiores reservas de Hélio encontram-se nos Estados Unidos. Estas reservas são estratégicas e controladas pelo governo norte-americano. Não estão disponíveis para venda em grande quantidades.

Por incrível que pareça, os metais não são os únicos elementos raros na natureza e essenciais para a tecnologia. O hélio, gás que muitas vezes usamos para encher balões de aniversário, tem papel fundamental no lançamento de foguetes e na produção de dispositivos eletrônicos e reatores nucleares.

Infelizmente, esse gás mais leve do que o ar é um recurso natural não renovável, o que significa que, se não fizermos uso inteligente desse elemento, poderemos ficar sem ele um dia. Para estimar quais seriam os efeitos do desaparecimento do hélio, o site Innovation News Daily listou alguns usos surpreendentes desse gás.

1. Acelerador de partículas

Quase um terço do hélio usado nos Estados Unidos, em 2011, foi empregado em criogenia, o estudo das temperaturas muito baixas e seus efeitos. Esse gás pode esfriar objetos a uma temperatura de até -267 ºC, marca que não pode ser alcançada por qualquer outro refrigerante.

O hélio líquido é usado para resfriar os equipamentos supercondutores do Grande Colisor de Hádrons (LHC), na Europa. Como esse tipo de máquina pode ocupar uma área de muitos quilômetros, uma grande quantidade do gás é usada para mantê-la operacional. Felizmente, o colisor é capaz de reaproveitar o efeito do hélio e, dessa forma, os cientistas precisam repor apenas uma pequena quantidade, que vaza anualmente.

2. Pesquisas neurológicas e ímãs poderosos

Laboratórios norte-americanos usam o hélio para resfriar qualquer equipamento que funcione apenas em baixa temperatura. Muitas máquinas para pesquisas neurológicas precisam desse elemento para produzir ímãs muito poderosos e capazes de medir os pequenos campos magnéticos do cérebro humano. O nitrogênio líquido pode substituir esse gás, mas ele não é capaz de alcançar temperaturas tão baixas quanto o hélio.

3. Dispositivos digitais

Provavelmente, você está usando a internet por causa do hélio. Um dos métodos para criar semicondutores — componentes presentes em praticamente todos os dispositivos eletrônicos de hoje — requer o uso de hélio líquido para refrigerar os ímãs presentes no processo de fabricação. Além disso, a fibra óptica que leva internet e TV a cabo para a casa de milhares de pessoas é fabricada em um ambiente com atmosfera composta apenas por hélio, com o objetivo de evitar que bolhas de ar se formem em seu interior.

4. Tecnologia militar

Os detectores de submarinos do Exército Americano usam o hélio líquido para limpar interferências do sinal. Já a a Força Aérea Americana precisa desse gás para continuar com os experimentos sobre o uso de supercondutores como fonte de energia. O hélio líquido também é usado como ponto referencial para mísseis guiados por fontes de calor.

5. Para o espaço e além

Ônibus espaciais usam hidrogênio e oxigênio líquidos como combustível. Mas, mesmo assim, eles precisam do hélio para limpar o tanque, que está tão frio que é capaz de congelar qualquer outro líquido que passe pelos seus encanamentos. Além disso, o uso do hélio garante que, ao entrar em contato com o combustível, esse gás não causará uma explosão.

6. Balões atmosféricos

Balão atmosférico pronto o lançamento Os balões de festas cheios de hélio consomem uma boa parcela desse recurso natural. Mas eles não são os únicos: balões atmosféricos e de monitoramento de áreas também precisam do gás para funcionar corretamente.

7. Ressonância magnética

Fãs do seriado Dr. House já devem ter cansado de ouvir o médico sarcástico pedindo os famosos “MRIs”, como são chamadas as ressonâncias magnéticas em inglês. Pois sem a presença do hélio, tanto House quanto os médicos de verdade não poderiam diagnosticar tantas doenças facilmente.

Mais uma vez, esse gás é necessário para resfriar os ímãs superpotentes que criam campos magnéticos muito fortes. As máquinas de ressonância mais modernas usam uma quantidade menor desse recurso natural, mas pode ser que o ser humano nunca consiga construir um equipamento desses que dispense o uso do hélio.

8. Reatores nucleares

Pode ser que a próxima geração de reatores nucleares também necessite de desse gás para se refrigerar. Porém, ainda não se tem certeza sobre a quantidade de hélio necessária para refrigerar esses reatores, que devem operar a uma temperatura que varia de 700 a 900 ºC.

Agora, sabendo disso tudo, será que não vale a pena usar o bom e velho sopro para encher as bexigas? Pelo menos assim, não corremos o risco de causar um grande impacto na natureza e nas pesquisas tecnológicas ou científicas.

Para matar a charada é preciso recorrer a uma das mais importantes leis da física, aquela que diz que "quanto mais densa a molécula, menor sua velocidade".

O hélio, usado para encher balões, é sete vezes mais leve do que o ar que respiramos. Assim, quando ingerido, ele faz com que a velocidade com que a voz humana se propaga seja maior. Mas isso é apenas um pedaço da explicação.

A segunda parte da resposta está em outro ramo da física, a acústica. Quando aumentamos a velocidade do som, elevamos conseqüentemente a sua freqüência (número de ondas sonoras formadas por segundo). "O raciocínio é simples. Imagine que, todos os dias, você caminhe em volta de um quarteirão por uma hora numa velocidade X.

Se você dobrar a velocidade, e continuar dando voltas por uma hora, vai elevar o número (ou freqüência) de voltas ao redor do quarteirão. A mesma regra vale para a velocidade e freqüência do som", explica Luiz Nunes de Oliveira, professor do Instituto de Física de São Carlos (USP).

Aumentando a freqüência, a voz tende a se tornar mais aguda e a soar bem estridente, como a voz do Pato Donald nos desenhos animados. "Do mesmo jeito, se um gás mais denso que o ar for ingerido, ele diminui a velocidade e a freqüência do som, e a voz engrossa, ou seja, se torna mais grave", afirma Luiz.

"O gás hélio está acabando"

Reservas estariam a 25 anos do esgotamento. Elemento é usado em equipamentos complexos e não tem substituto

Cientistas do mundo todo estão preocupados com a crescente escassez do gás hélio (He). Embora o hélio seja o segundo elemento mais abundante no universo, ele compõe apenas 0,0018% da atmosfera terrestre e sua produção industrial é extremamente limitada e diretamente atrelada à extração do gás natural.

"O Hélio é não-renovável e insubstituível. Suas propriedades são únicas e, ao contrário dos combustíveis fósseis (petróleo e gás natural), não há formas biossintéticas para se fabricar uma alternativa ao hélio. Todos devem fazer os maiores esforços possíveis para reciclá-lo," alerta o professor Lee Sobotka, da Universidade de St. Louis, nos Estados Unidos.

Sobotka não está sozinho em suas preocupações. Os cientistas vêm alertando sobre o perigo da escassez de hélio há pelo menos 10 anos. Em 2007 a Sociedade Norte- Americana de Física lançou um manifesto afirmando que o suprimento de hélio se tornará um problema crítico neste século.

A principal razão para isso é que o uso do hélio é enorme nas pesquisas científicas e nas tecnologias mais modernas. Ressonância nuclear magnética, espectroscopia de massa, soldagem, fibras ópticas e produção de chips de computador são apenas algumas das aplicações desse que é considerado o mais nobre dos gases.

Ainda utilizado também para encher balões, o hélio é utilizado em grandes quantidades pela NASA para pressurizar os tanques dos ônibus espaciais. Sua incrível estabilidade e o fato de não ser inflamável tornaram o hélio famoso como substituto do hidrogênio na era dos grandes dirigíveis. Mas, ao invés de ficar na história, esse gás nobre acompanhou a evolução da tecnologia e hoje é tão essencial quanto o silício ou o germânio.

O hélio disponível na Terra foi gerado desde a formação do nosso planeta pelo decaimento radioativo do urânio e do tório. O urânio-238 é o isótopo mais importante nessa produção natural de hélio. Acontece que, durante toda a vida do nosso planeta, apenas metade dos átomos de urânio-238 decaíram e resultaram em hélio. Esse é o nosso estoque atual e, se o esgotarmos, poderemos ficar sem o gás nobre.

Quando o urânio e o tório decaem, o hélio sai do interior da Terra em direção à atmosfera. Atualmente existem cinco partes por milhão de hélio em nossa atmosfera, o que torna esse gás nobre o segundo elemento mais abundante na Terra, sendo responsável por 8% do total. Mas não há formas de se capturá-lo diretamente na atmosfera.

Por sorte, uma parte do hélio é aprisionada no interior de depósitos de gás natural em determinadas formações geológicas. É daí que ele é explorado hoje. O hélio 4 (dois prótons e dois nêutrons) torna-se líquido a apenas 4,2 Kelvin, meros quatro graus acima do zero absoluto.

Para se produzir o hélio, o gás natural extraído dessas reservas é resfriado a 90 K, quando tudo o mais, exceto o próprio hélio, se liquefaz. O gás nobre é então comprimido ou resfriado ainda mais até atingir a forma líquida, estando pronto para uso comercial.

O hélio líquido custa hoje cerca de US$5,00 o litro, mas esse preço subiu 50% em 2007. Os cientistas acreditam que a saída para a garantia do suprimento contínuo de hélio está na reciclagem e no investimento em reservas ricas no gás nobre pertencentes à Rússia.