Lam Cach Nao De Tao Ra Khi Helium? Nguon Goc Cua Khi Heli

Khí heli (He) là một trong những khí hiếm có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như y tế, công nghiệp, khoa học, và giải trí. Tuy nhiên, ít ai biết rằng việc sản xuất helium không phải là một quá trình đơn giản. Khí này không tồn tại tự do trong tự nhiên mà phải trải qua một chuỗi các công đoạn khai thác, tách chiết phức tạp từ các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Vậy helium đến từ đâu, làm thế nào để tạo ra khí này và quá trình sản xuất nó diễn ra như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Nguồn gốc của khí helium
Helium là khí nhẹ và trơ, được hình thành chủ yếu từ quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng như uranium và thorium. Khi các nguyên tố này phân rã, chúng giải phóng các hạt alpha, là hạt nhân của nguyên tử helium. Quá trình này diễn ra từ hàng triệu năm dưới lòng đất, tạo ra các lớp khí helium tích tụ trong các mỏ khí tự nhiên.

Tuy nhiên, helium có đặc tính nhẹ hơn không khí, khiến nó dễ dàng thoát khỏi bề mặt Trái Đất và bay vào không gian. Vì lý do này, helium không tồn tại dưới dạng khí tự do mà chủ yếu được lưu trữ trong các mỏ khí thiên nhiên, kết hợp với các khí khác như metan, nitơ và carbon dioxide (CO₂). Mặc dù lượng helium trong các mỏ khí tự nhiên không lớn, nhưng chúng ta vẫn có thể thu được helium thông qua các công nghệ khai thác và tách chiết hiện đại.

Quá trình sản xuất khí helium
1. Khai thác khí từ mỏ thiên nhiên
Quá trình sản xuất helium bắt đầu từ việc khai thác khí thiên nhiên. Helium không tồn tại ở dạng tinh khiết mà hòa lẫn cùng các khí khác như metan, nitơ, CO₂ và hydro. Các công ty khai thác sẽ sử dụng công nghệ tiên tiến để tách riêng các khí này.

2. Chưng cất phân đoạn
Sau khi khí tự nhiên được khai thác, hỗn hợp khí sẽ được đưa vào hệ thống chưng cất. Trong quá trình này, khí sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ cực thấp. Các khí có điểm sôi cao hơn như metan và nitơ sẽ hóa lỏng trước khi helium, vì helium có điểm sôi cực thấp (gần -268°C). Quá trình này giúp thu được helium với độ tinh khiết khoảng 80%, sẵn sàng cho các công đoạn tinh chế tiếp theo.

3. Tinh chế helium
Dù đã tách được helium từ hỗn hợp khí, nhưng khí này vẫn chứa một số tạp chất như nitơ, hydro và oxy. Để đạt được helium tinh khiết, các công đoạn tinh chế sẽ được thực hiện:

Hấp thụ bằng than hoạt tính: Helium sẽ được lọc qua các bộ lọc than hoạt tính để loại bỏ tạp chất còn lại.
Chưng cất sâu (Cryogenic Distillation): Nhiệt độ tiếp tục giảm xuống gần -269°C để tách các khí còn lại, giúp nâng cao độ tinh khiết của helium lên trên 90%.
Nén và lưu trữ: Sau khi đạt được độ tinh khiết yêu cầu, helium sẽ được nén vào các bình chứa chuyên dụng để sẵn sàng cho các ứng dụng công nghiệp, y tế, và nghiên cứu.
4. Chi phí và thách thức
Mặc dù công nghệ hiện đại đã giúp gia tăng sản lượng helium, nhưng chi phí sản xuất vẫn rất cao. Quá trình khai thác và tinh chế helium đòi hỏi công nghệ phức tạp và tiêu tốn năng lượng lớn, dẫn đến giá thành sản xuất helium vẫn khá đắt đỏ. Hơn nữa, sản lượng helium thu được trong một lần khai thác vẫn còn hạn chế.

Các giải pháp thay thế helium
Với sự khan hiếm ngày càng gia tăng của helium, nhiều nhà khoa học và ngành công nghiệp đang tìm kiếm các giải pháp thay thế. Một số giải pháp thay thế có thể kể đến như:

Sử dụng khí Argon: Argon là một khí trơ tương tự như helium và hiện đang được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như bảo vệ trong hàn kim loại.
Tái chế helium: Một số ngành công nghiệp đã bắt đầu thu hồi và tái chế helium từ các thiết bị như máy chụp cộng hưởng từ (MRI) để giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung helium tự nhiên.
Sản xuất helium nhân tạo: Mặc dù một số nghiên cứu đang thử nghiệm tổng hợp helium từ các phản ứng hạt nhân, nhưng công nghệ này vẫn chưa khả thi về mặt kinh tế.
Kết luận
Khí helium, dù là một trong những khí hiếm, lại đóng vai trò quan trọng không thể thiếu trong các lĩnh vực từ y tế, công nghiệp đến nghiên cứu khoa học. Quá trình tạo ra khí helium không hề đơn giản và đòi hỏi sự kết hợp của nhiều công nghệ tinh vi từ khai thác mỏ khí thiên nhiên đến các bước tinh chế phức tạp. Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của công nghệ, ngành công nghiệp helium đang tìm kiếm các phương pháp hiệu quả hơn và bền vững hơn trong tương lai.

Nếu bạn đang tìm kiếm nguồn cung helium chất lượng cao hoặc cần hỗ trợ về các ứng dụng khí helium trong công nghiệp và y tế, đừng ngần ngại liên hệ với Hami để nhận được những giải pháp khí công nghiệp chuyên nghiệp và đáng tin cậy!