Tin song ngữ

  1. Tin tức song ngữ Anh-Việt
  2. Khoa học - Công nghệ
  3. Khoa học - Nghiên cứu
  4. Tương lai chưa rõ ràng của khí Hêli

Tương lai chưa rõ ràng của khí Hêli

05/11/2016
Mức nâng cao

HELIUM’S FUTURE UP IN THE AIR

In recent years we have all been exposed to dire media reports concerning the impending demise of global coal and oil reserves, but the depletion of another key nonrenewable resource continues without receiving much press at all.

Helium – an inert, odourless, monatomic element known to lay people as the substance that makes balloons float and voices squeak when inhaled – could be gone from this planet within a generation.

Helium itself is not rare; there is actually a plentiful supply of it in the cosmos. In fact, 24 per cent of our galaxy’s elemental mass consists of helium, which makes it the second most abundant element in our universe. Because of its lightness, however, most helium vanished from our own planet many years ago.

Consequently, only a miniscule proportion – 0.00052%, to be exact – remains in earth’s atmosphere. Helium is the byproduct of millennia of radioactive decay from the elements thorium and uranium. The helium is mostly trapped in subterranean natural gas bunkers and commercially extracted through a method known as fractional distillation.

The loss of helium on Earth would affect society greatly. Defying the perception of it as a novelty substance for parties and gimmicks, the element actually has many vital applications in society.

Probably the most well known commercial usage is in airships and blimps (non-flammable helium replaced hydrogen as the lifting gas du jour after the Hindenburg catastrophe in 1932, during which an airship burst into flames and crashed to the ground killing some passengers and crew).

But helium is also instrumental in deep-sea diving, where it is blended with nitrogen to mitigate the dangers of inhaling ordinary air under high pressure; as a cleaning agent for rocket engines; and, in its most prevalent use, as a coolant for superconducting magnets in hospital MRI (magnetic resonance imaging) scanners.

The possibility of losing helium forever poses the threat of a real crisis because its unique qualities are extraordinarily difficult, if not impossible to duplicate (certainly, no biosynthetic ersatz product is close to approaching the point of feasibility for helium, even as similar developments continue apace for oil and coal).

Helium is even cheerfully derided as a “loner” element since it does not adhere to other molecules like its cousin, hydrogen. According to Dr. Lee Sobotka, helium is the “most noble of gases, meaning it’s very stable and non-reactive for the most part … it has a closed electronic 12 configuration, a very tightly bound atom. It is this coveting of its own electrons that prevents combination with other elements’. Another important attribute is helium’s unique boiling point, which is lower than that for any other element. The worsening global shortage could render millions of dollars of high-value, life-saving equipment totally useless.

The dwindling supplies have already resulted in the postponement of research and development projects in physics laboratories and manufacturing plants around the world. There is an enormous supply and demand imbalance partly brought about by the expansion of high-tech manufacturing in Asia.

The source of the problem is the Helium Privatisation Act (HPA), an American law passed in 1996 that requires the U.S. National Helium Reserve to liquidate its helium assets by 2015 regardless of the market price. Although intended to settle the original cost of the reserve by a U.S. Congress ignorant of its ramifications, the result of this fire sale is that global helium prices are so artificially deflated that few can be bothered recycling the substance or using it judiciously.

Deflated values also mean that natural gas extractors see no reason to capture helium. Much is lost in the process of extraction. As Sobotka notes: "[t]he government had the good vision to store helium, and the question now is: Will the corporations have the vision to capture it when extracting natural gas, and consumers the wisdom to recycle?

This takes long-term vision because present market forces are not sufficient to compel prudent practice”. For Nobel-prize laureate Robert Richardson, the U.S. government must be prevailed upon to repeal its privatisation policy as the country supplies over 80 per cent of global helium, mostly from the National Helium Reserve. For Richardson, a twenty- to fifty-fold increase in prices would provide incentives to recycle.

A number of steps need to be taken in order to avert a costly predicament in the coming decades. Firstly, all existing supplies of helium ought to be conserved and released only by permit, with medical uses receiving precedence over other commercial or recreational demands.

Secondly, conservation should be obligatory and enforced by a regulatory agency. At the moment some users, such as hospitals, tend to recycle diligently while others, such as NASA, squander massive amounts of helium. Lastly, research into alternatives to helium must begin in earnest.

Source: British Council

Tương lai không rõ ràng của khí Hêli

Trong những năm gần đây, chúng ta đã được tiếp xúc với tất cả phương tiện truyền thông liên quan đến sự việc trữ lượng than đá và dầu mỏ toàn cầu đang có sự biến động giảm dần, nhưng sự suy giảm của một nguồn tài nguyên không thể tái tạo quan trọng khác vẫn tiếp tục mà không nhận được nhiều sự quan tâm của báo chí.

Khí Heli là một khí trơ, không mùi, đơn nguyên tử được biết đến như là chất làm cho bong bóng lơ lửng và giọng nói rít lên khi hít vào và nó có thể biến mất khỏi hành tinh này trong vòng một đời người.

Khí Heli bản thân nó không phải là hiếm; nó thực sự là một nguồn khí dồi dào có trong vũ trụ. Trong thực tế, 24 % khối lượng nguyên tố của thiên hà chúng ta chứa đựng khí hêli, điều đó tạo nên nguyên tố phổ biến thứ hai trong vũ trụ của chúng ta. Tuy nhiên, do tích chất của khí heli nhẹ nên hầu hết khí hêli biến mất khỏi hành tinh của chúng ta cách đây nhiều năm.

Do đó, chỉ có một tỷ lệ rất nhỏ là khoảng 0,00052% vẫn còn trong bầu khí quyển của trái đất. Khí Heli là sản phẩm phụ của tình trạng phân rã phóng xạ hàng ngàn năm từ các nguyên tố Thorium và Uranium. Khí Hêli hầu hết là bị mắc kẹt trong hầm hố gas tự nhiên và được thương mại thông qua một phương pháp gọi là chưng cất phân đoạn.

Việc mất khí hêli trên trái đất sẽ ảnh hưởng đến xã hội rất nhiều. Bất chấp việc nhận thấy khí heli như là một chất mới lạ đối với các nhóm lợi ích và mánh lới truyền thông quảng cáo, thì nó chính là yếu tố thực sự có nhiều ứng dụng quan trọng trong xã hội.

Có lẽ việc sử dụng thương mại nổi tiếng nhất là trong khinh khí cầu (hêli không cháy thay thế khí hydro sau thảm họa Hindenburg vào năm 1932, khi đó một chiếc máy bay bốc cháy và đâm xuống đất giết chết một số hành khách và phi hành đoàn).

Nhưng hêli cũng là công cụ bổ trợ khi lặn ở biển sâu, nơi nó được pha trộn với nitơ để giảm thiểu những nguy cơ hít phải không khí bình thường dưới áp lực cao; cũng là một chất làm sạch cho động cơ tên lửa; và sử dụng phổ biến nhất là một chất làm mát cho các nam châm siêu dẫn trong bệnh viện MRI (chụp cộng hưởng từ) máy quét.

Khả năng mất heli mãi mãi là mối đe dọa của một cuộc khủng hoảng thực sự vì những tính chất đặc biệt của nó là vô cùng khó kiếm, nếu không muốn nói là không tìm được chất có tính năng giống vậy (chắc chắn, không có chất tổng hợp sinh học từ những chất có thể tiếp cận gần tới điểm có lợi như hêli, thậm chí phát triển tương tự tiếp tục phát triển nhanh so với dầu và than đá).

Helium thậm chí còn được chế với nghĩa hài hước là "nguyên tố cô đơn" vì nó không phản ứng với các phân tử khác như anh em của nó là Hydro. Theo Tiến sĩ Lee Sobotka, hêli là "sự cao quý của chất khí, có nghĩa là nó rất ổn định và không phản ứng với hầu hết các chất, nó có một cấu hình điện tử bền chắc. Nó là giữ các electron riêng lẽ của mình mà ngăn cản sự kết hợp với các yếu tố khác'. Một thuộc tính quan trọng khác là điểm sôi đặc biệt của khí hêli thấp hơn so với bất kỳ yếu tố khác. Điều tồi tệ của việc thiếu hụt toàn cầu có thể khiến hàng triệu đôla có giá trị cao, nhưng tìm kiếm thiết bị cứu rỗi cuộc sống là hoàn toàn vô ích.

Các nguồn cung cấp giảm đã dẫn đến việc hoãn lại các dự án nghiên cứu và phát triển trong phòng thí nghiệm vật lý và các nhà máy sản xuất trên toàn thế giới. Có một sự mất cân bằng lớn về cung và cầu việc trong tiến trình mở rộng sản xuất công nghệ cao ở Châu Á.

Các nguồn của vấn đề là Tư Nhân Hóa Luật Helium (HPA), một hãng luật Mỹ thông qua vào năm 1996 yêu cầu cục Dự Trữ Quốc gia Hoa Kỳ về Heli là thanh lý tài sản khí heli vào năm 2015 bất kể giá thị trường. Mặc dù dự định để giải quyết các chi phí dự trữ ban đầu bởi Quốc hội Mỹ không biết về giá trị của Hêli, kết quả của việc bán tháo này là giá cả khí hêli toàn cầu đang bị lạm phát giả tạo và việc tái chế cũng ít lại hoặc sử dụng nó một cách khôn ngoan.

Giá trị lạm phát cũng có nghĩa là tách chiết khí tự nhiên cho thấy không có lý do gì để giữ lại khí hêli. Phần lớn bị mất đi trong quá trình khai thác. Như Sobotka ghi chú: "[chính phủ] đã có tầm nhìn tốt để lưu trữ khí heli, và vấn đề bây giờ là: các tập đoàn sẽ có tầm nhìn để giữ lại nó khi chiết xuất khí đốt tự nhiên, và tiêu dùng khôn ngoan để tái chế lại không ?

Điều mang lại tầm nhìn lâu dài bởi vì thị trường hiện nay là không đủ để buộc thực hiện thận trọng ". Đối với Robert Richardson người đoạt giải Nobel, chính phủ Mỹ phải thuyết phục việc bãi bỏ chính sách tư nhân hóa hêli như là nguồn cung cấp quốc gia với mức 80% của hêli toàn cầu, chủ yếu là từ các Quốc gia Dự trữ Heeli. Đối với Richardson, một hai mươi đến năm mươi lần tăng giá sẽ đưa đến sự ưu đãi để tái chế.

Một số bước cần phải được thực hiện để ngăn chặn một tình trạng tốn kém trong những thập kỷ tới. Thứ nhất, tất cả các nguồn cung cấp hiện có của hêli phải được bảo tồn và phát hành khi cho phép, với y học nhận được ưu tiên hơn các nhu cầu thương mại hay giải trí khác.

Thứ hai, bảo tồn nên bắt buộc và thi hành bởi một cơ quan quản lý. Tại thời điểm này một số người dùng, chẳng hạn như bệnh viện, có xu hướng tái chế lại trong khi những người khác, chẳng hạn như NASA, lãng phí một lượng lớn khí hêli. Cuối cùng, nghiên cứu trong việc thay thế heli phải bắt đầu một cách nghiêm túc.

 

Dịch bởi: Lê Quang Đại

bài viết đặc sắc trong tháng 05/2017

4 giá trị cốt lõi trong chương trình học tiếng Anh tại trung tâm Anh ngữ CEP

Đây là những giá trị quan trọng nhất và cũng là những điều tâm huyết nhất mà chúng tôi, những người nhìn giáo dục như một quá trình tự học hỏi, tự thay đổi và hoàn thiện bản thân trước…

Có thể bạn quan tâm

Tin cùng chuyên mục