Si vous remplissez un ballon avec de l’hélium et que vous le lâchez, le ballon s’élèvera jusqu’à atteindre une hauteur d’un peu moins de 10 kilomètres, après quoi il éclatera en raison de la pression atmosphérique et de la résistance de la peau du ballon à la pression du gaz qu’il contient.
L’hélium étant plus léger que les autres gaz de l’atmosphère, il n’a aucune raison de s’arrêter et s’échappe plutôt dans l’espace. C’est pourquoi il n’y a qu’une quantité infime d’hélium dans l’atmosphère à un moment donné – 0,0005 %.
De quoi est composé l’hélium?
L’hélium est abondant dans l’espace, où il est produit comme sous-produit des réactions de fusion des étoiles, comme celle du soleil. L’hélium présent naturellement sur Terre, en revanche, résulte d’un processus différent. Des éléments radioactifs comme l’uranium et le thorium se désintègrent et se transforment dans les profondeurs de la Terre.
Ces réactions produisent de minuscules fragments appelés particules a, qui sont constitués de deux neutrons et de deux protons. Ces particules absorbent les électrons de leur environnement et les convertissent en hélium, qui s’élève progressivement à travers la croûte terrestre et est émis dans l’atmosphère, où il continue à monter jusqu’à ce qu’il atteigne l’espace.
Heureusement pour nous, l’hélium entre dans le gaz naturel extrait du sol par les foreurs de pétrole et de gaz pour être utilisé comme carburant. Nous disposons ainsi d’une réserve que nous pouvons utiliser pour le gonflage des ballons ainsi que pour toute une série d’autres processus industriels allant de la soudure à l’arc aux IRM en passant par la production de puces en silicium pour les ordinateurs.
Pour justifier la difficulté de le séparer du gaz naturel, celui-ci doit contenir une certaine quantité d’hélium – au moins 0,3 % en volume. Pour ce faire, on utilise des procédés industriels qui éliminent d’autres impuretés du gaz, comme l’eau, le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène.
Enfin, un traitement cryogénique permet de refroidir le gaz et d’éliminer le méthane qui en constitue la majeure partie, laissant derrière lui une forme brute d’hélium pur à 50 ou 70 %, le reste étant constitué de petites quantités d’argon, de néon et d’hydrogène. L’hélium brut est ensuite purifié par un autre processus de refroidissement et de filtrage, ce qui donne un hélium pur à plus de 99 %.
Le problème est qu’il n’y a pas beaucoup de gisements de gaz naturel contenant suffisamment d’hélium, et que l’extraction de l’hélium est difficile et coûteuse. La plupart de l’hélium provient de quelques sources, dont la réserve nationale d’hélium du gouvernement américain au Texas. Avec une demande aussi élevée, il n’y a tout simplement pas assez d’hélium pour l’industrie. Cette pénurie a porté préjudice à des entreprises telles que Party City, une société de fournitures de fête qui prévoit de fermer 45 de ses magasins en 2019.
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