Helium ist eine entscheidende Ressource für die Gesellschaft, und die von der Universität Oxford geleitete Forschung könnte dazu beitragen, die derzeitige Versorgungsknappheit zu beheben. Die Studie schlägt eine neue Theorie vor, um die Bildung bisher unerforschter heliumreicher Lagerstätten zu erklären. Diese Informationen können verwendet werden, um unerschlossene Heliumreserven aufzudecken.
Hauptautor der Studie, Dr. "Unser Modell zeigt, wie wichtig es ist, die hohe Diffusionsfähigkeit von Helium und die langen Zeiträume zu berücksichtigen, die erforderlich sind, um erhebliche Gasmengen anzusammeln, sowie die Tatsache, dass sich das gesamte geologische System dynamisch bewegt, um den Prozess zu beeinflussen", sagte Anran Cheng. Dieses Modell bietet eine neue Perspektive, um Situationen zu identifizieren, in denen Heliumgase ausreichend langsamer werden, um sich in erheblichen Mengen anzusammeln.
Unterirdische Helium-Gasressourcen
Seltene unterirdische Gasquellen, die reich an Helium sind, sind immer mit hohen Stickstoffgaskonzentrationen verbunden. Dafür gab es bisher keine Erklärung. Diese neue Studie, an der Teilnehmer der Durham University und der University of Toronto teilnehmen, bietet erstmals eine Lösung.
Das Forschungsteam entwickelte ein Modell zur Erklärung dieser heliumreichen Lagerstätten, das zum ersten Mal Stickstoff berücksichtigt, der zusammen mit Helium aus der tiefen Kruste freigesetzt wird. Die Autoren fanden geologische Bedingungen vor, bei denen der Stickstoffgehalt so weit angestiegen ist, dass sich im Porenraum des Gesteins Gasblasen bilden konnten.
Es kann Hunderte von Millionen Jahren dauern, bis dieser Prozess stattfindet, aber sobald dies der Fall ist, entweicht das beteiligte Helium aus dem Wasser und gelangt in die Gasblasen. Aufgrund des Auftriebs steigen diese Blasen an die Oberfläche, bis sie auf eine bestimmte Art von Gestein stoßen, das ihnen den Durchgang versperrt. Das Modell sagt voraus, dass sich die heliumreichen Gasblasen dann hinter der Dichtung sammeln und ein beträchtliches Gasfeld erzeugen. Da stickstoff- und heliumreiche Gase kein Methan und Kohlendioxid enthalten, führt ihre Entfernung nicht zu Kohlendioxidemissionen.
Das Modell prognostizierte reale Stickstoff/Helium-Verhältnisse genau, wenn es auf ein Probensystem (Williston Basin, Nordamerika) angewendet wurde, wobei die von den Forschern erwarteten Stickstoffkonzentrationswerte verwendet wurden. Das Modell kann verwendet werden, um Regionen zu erkennen, die wahrscheinlich heliumreiche Ressourcen haben.
Helium ist ein 6-Milliarden-Dollar-Markt (5,3 Milliarden Pfund), der für den Betrieb von MRI-Scannern, die Herstellung von Computerchips und Glasfasern sowie für hochmoderne nukleare und kryogene Anwendungen benötigt wird. Die Lagerbestände befinden sich aufgrund der aktuellen weltweiten Verknappung auf nahezu einem Allzeittief, und die Preise sind in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Der Konflikt in der Ukraine hat das Problem verschärft, da er die Lieferung von Helium aus der neuen russischen Amur-Anlage verhinderte, die 35 % des weltweiten Heliumbedarfs decken soll.
Außerdem ist fast alles Helium heute ein Nebenprodukt der Produktion von Methan oder Kohlendioxid aus Erdgas. Dies hat einen erheblichen CO2050-Fußabdruck und behindert Pläne, bis XNUMX Netto-Null-Emissionen zu erreichen.
All diese Faktoren zusammen zeigen, wie wichtig es ist, neue, kohlenstofffreie natürliche Heliumquellen zu finden.
Da die Radioaktivität, die Helium erzeugt, auch Wasser zu Wasserstoff spaltet, identifiziert das Modell auch unterirdische Bereiche, in denen sich erhebliche Mengen an Wasserstoffgas ansammeln können. Mit einem globalen Markt von 135 Milliarden Dollar wird Wasserstoff zur Herstellung von Düngemitteln und vielen anderen Molekülen verwendet, die für die Lebensmittel-, petrochemische und pharmazeutische Industrie benötigt werden. Heute wird fast das gesamte Wasserstoffgas aus Kohle und Erdgas (Methan) gewonnen, und allein dieser Prozess ist für 2 % der weltweiten CO2,3-Emissionen verantwortlich. Unterirdische Lagerstätten mit hohem Wasserstoffgehalt könnten eine weitere kohlenstofffreie Quelle sein.
Laut Studienkoautor und Professor Chris Ballentine (Oxford University, Department of Earth Sciences) könnte die Menge an Wasserstoff, die in den letzten 1 Milliarde Jahren von der kontinentalen Kruste produziert wurde, den Energiebedarf der Gesellschaft für mehr als 100.000 Jahre decken.
Die Mitautorin der Studie, Professor Barbara Sherwood Lollar (University of Toronto, Department of Earth Sciences), fährt fort: „Aber wir wissen aus unserer Arbeit an Gas in tiefen Untergrundregionen auf der ganzen Welt, dass ein Teil dieses Wasserstoffs tatsächlich in erheblichen Mengen gespeichert ist Mengen unter der Erde. Ein Großteil dieses Wasserstoffs ist entwichen, chemisch reagiert oder von unterirdischen Mikroben verbraucht worden.
Quelle: scitechdaily
Günceleme: 02/03/2023 00:55