décharge dans un tube d'hélium. crédit Pslawinski, Wikipedia
L’hélium est le 2ème élément le plus abondant dans l’Univers. 7% de tous les atomes sont de l’He4 essentiellement produit pendant la nuclésythèse primordiale. Ils représentent 25% de la masse totale de la matière puisqu’ils sont plus 4x plus lourds que l’Hydrogène, qui constitue 92% des atomes. La même proportion se retrouve dans le Soleil, qui n’a produit qu’environ 1% d’Helium de plus en 4.6 milliards d’années de fusion. C’est d’ailleurs dans le spectre du Soleil que l’hélium a été détecté en 1868 seulement , d’où son nom.
Car sur Terre le gaz qui gonfle les ballons de baudruche de vos enfants et les fait rigoler lorsque vous en inhalez pour parler comme Donald est beaucoup plus rare. Il ne compose que 5.2 ppm de l’atmosphère, et surtout à très haute altitude puisqu’il est plus léger que l’air. Dans la croute terrestre, ce n’est que le 72ème élément par ordre d’abondance : elle n’en contient que 0.008 ppm, trois fois moins que d’or par exemple.
Je pensais naïvement qu’on obtenait l’hélium par liquéfaction de l’air, et ça a effectivement été fait en 1898, mais Harry m’a raconté la vraie et intéressante histoire de la production industrielle de l’hélium.
Denver, USA, 1903. Des prospecteurs étatsuniens cherchent du gaz naturel et en trouvent, mais avec un léger défaut : il ne brule pas. Après analyse, on découvre que ce gisement contient beaucoup d’azote qui empêchait les 15% de méthane de s’enflammer, et 1.84% d’hélium que l’on peut extraire par liquéfaction du gaz. En quelques années, les USA produisent ainsi 5’700 m³ d’hélium, alors qu’il n’y en avait que 100 l en stock dans les labos du reste de la planète. A l’époque des dirigeables, l’hélium est un produit stratégique et les USA créent en 1925 la National_Helium_Reserve chargée de le stocker pour les besoins civils et militaires du pays.
Dès 1930 l’entreprise Zeppelin conçoit ses fameux dirigeables pour être gonflés à l’hélium, mais n’en obtient pas des USA et doit se résoudre à utiliser de l’hydrogène. Sans le nazisme, le Hindenburg aurait été ininflammable et les dirigeables n’auraient peut-être jamais disparu du ciel au profit des avions…
Encore qu’il ne soit pas sur que nous eussions* suffisamment d’hélium pour autant de dirigeables, et encore moins pour les nombreuses expériences de physique nécessitant de l’hélium liquide à l’avenir. Les gisements de gaz riches en hélium s’épuisent les uns après les autres, en commençant par ceux des USA. On extrait aujourd’hui l’hélium de gisements de gaz en contenant moins de 1%, ce qui le renchérit nettement. Mais surtout, on en extrait beaucoup plus que la Terre n’en produit.
Car l’hélium terrestre est produit en continu par la désintégration naturelle de l’uranium sous nos pieds ( il y en a 0.91 ppm dans la croute terrestre, 300x plus que d’or …). Le réacteur nucléaire sur lequel nous vivons produit ainsi environ 3000 tonnes d’hélium, soit 17 millions de m³ de gaz environ par an, dont une très large part ne se retrouve pas piégée dans le gaz naturel mais s’échappe discrètement de toute la surface du globe vers la haute atmosphère, où elle se perd dans l’espace. Or l’industrie gazière fournit plus de 200 millions de m³ d’hélium chaque année.
L’hélium est donc une ressource renouvelable, mais nettement surexploitée. L’économie de l’hélium est tout comme celle de l’hydrogène un sous-produit de l’industrie gazière. Quand il n’y aura plus de gaz naturel (dans 60 ans à un siècle), les deux gaz les plus abondants de l’univers deviendront beaucoup plus rares et chers sur Terre.
Note *: et de deux imparfaits du subjonctif
Sources:
- Hélium sur Periodic Table Online
- Epuisement du stock d Hélium sur imaginascience
- Qatar : double succès sur le marché de l’hélium, communiqué Air Liquide du 6 mai 2010
Filed under: Chimie, Ecologisme, Economie Tagged: Helium