La investigación dirigida por la Universidad de Oxford podría ayudar a revertir la actual crisis de suministro de helio, un recurso social vital. El estudio propone un nuevo modelo para explicar la existencia de reservorios ricos en helio no explicados previamente. Los hallazgos, publicados hoy en Nature, podrían ayudar a localizar depósitos de helio accesibles sin explotar.

El Dr. Anran Cheng (Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oxford), autor principal del estudio, dijo : « Nuestro modelo muestra la importancia de tener en cuenta la alta difusividad del helio y los largos períodos de tiempo necesarios para acumular cantidades significativas de gas, y el hecho que todo el sistema geológico actúa dinámicamente para afectar el proceso. Este modelo ofrece una nueva perspectiva para ayudar a identificar los entornos que reducen la velocidad de los gases de helio lo suficiente como para acumularse en cantidades comerciales”.

Donde se han encontrado raros campos de gas subterráneo ricos en helio, siempre ocurren junto con altas concentraciones de gas nitrógeno. Hasta ahora, no ha habido ninguna explicación para esto. Por primera vez, este nuevo estudio, en el que también participaron la Universidad de Toronto y la Universidad de Durham, proporciona una respuesta.

El equipo de investigación construyó un modelo para dar cuenta de estos depósitos ricos en helio (por primera vez) teniendo en cuenta la presencia de nitrógeno, que también se libera de la corteza profunda junto con el helio. Los autores identificaron las condiciones geológicas en las que la concentración de nitrógeno se vuelve lo suficientemente alta como para crear burbujas de gas en el espacio poroso de la roca.

Tal proceso puede llevar cientos de millones de años, pero cuando ocurre, el helio asociado se escapa del agua hacia las burbujas de gas. Estas burbujas suben, debido a la flotabilidad, hacia la superficie hasta que golpean un tipo de roca que no permite el paso de las burbujas. Según el modelo, las burbujas de gas ricas en helio se acumulan debajo del sello y forman un campo de gas sustancial. Los gases ricos en nitrógeno y helio no contienen metano ni dióxido de carbono, por lo que extraerlos no libera emisiones de carbono.

Cuando los investigadores aplicaron el modelo a un sistema de ejemplo (Cuenca Williston, América del Norte) utilizando los valores de concentración de nitrógeno esperados, el modelo predijo las proporciones de nitrógeno/helio observadas en la vida real. El modelo podría ayudar a identificar áreas que probablemente contengan depósitos ricos en helio similares.

El helio es un mercado de $ 6 mil millones (£ 5,3 mil millones), y el gas es esencial para la operación de escáneres de resonancia magnética, chips de computadora y fabricación de fibra óptica, y aplicaciones criogénicas y nucleares de última generación. La actual escasez mundial ha llevado los suministros casi a un punto de crisis, y los precios se han disparado en los últimos años. La situación se ha visto agravada por la guerra de Ucrania, ya que esta descartaba el suministro de helio desde la nueva planta rusa de Amur, prevista para abastecer el 35% de la demanda mundial de helio.

Además, casi todo el helio hoy en día es un subproducto de la producción de gas natural de metano o dióxido de carbono. Esto conlleva una huella de carbono significativa y obstaculiza las ambiciones de lograr emisiones netas de carbono cero para 2050.

Juntas, estas razones significan que la identificación de fuentes alternativas de helio natural libres de carbono se ha vuelto de vital importancia.

El modelo también sugiere regiones donde grandes cantidades de gas hidrógeno pueden acumularse bajo tierra, ya que la radioactividad que genera helio también divide el agua para formar hidrógeno. Con un mercado global de $ 135 mil millones, el hidrógeno se utiliza para crear fertilizantes y producir muchos compuestos esenciales para las industrias alimentaria, petroquímica y farmacéutica. Prácticamente todo el gas de hidrógeno se produce actualmente a partir de carbón y gas natural (metano), y esto por sí solo representa el 2,3 % de las emisiones mundiales de CO2. Los depósitos subterráneos ricos en hidrógeno podrían proporcionar una fuente alternativa libre de carbono.

El profesor Chris Ballentine (Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oxford), coautor del estudio, señala : « La cantidad de hidrógeno generado por la corteza continental durante los últimos 1.000 millones de años podría satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad durante más de 100.000 años ».

La profesora Barbara Sherwood Lollar (Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Toronto), coautora, agrega : « Gran parte de este hidrógeno se ha escapado, ha reaccionado químicamente o lo han consumido los microbios del subsuelo, pero lo sabemos al estudiar el gas en lugares profundos ». en el subsuelo de todo el mundo que parte de este hidrógeno se almacena bajo tierra en cantidades significativas».

Prof. Jon Gluyas: (Instituto de Energía de Durham/Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Durham), coautor, afirma : « Esta nueva comprensión de la acumulación de helio nos brinda el comienzo crítico de una receta para identificar dónde se encuentran cantidades significativas de hidrógeno geológico, así como como helio, aún podría encontrarse.