L'ASU recycle la recherche

Désolé d’éclater votre bulle, mais l’hélium est rare dans le monde. Ce gaz plus léger que l’air est connu pour faire flotter les ballons de fête, mais il a de nombreuses autres utilisations importantes, notamment l’imagerie médicale, la fabrication de micropuces et les tests de fusées.

Pour tirer le meilleur parti de son approvisionnement, l'Arizona State University a équipé son centre de recherche sur la résonance magnétique d'un système durable qui recycle l'hélium qu'elle utilise pour la recherche. Là-bas, les scientifiques travaillent à comprendre des sujets tels que le cancer, la perception de la douleur et les plastiques dégradables.

Depuis près d’un siècle, les États-Unis sont le premier fournisseur mondial d’hélium. Alors que notre industrie de l’hélium était historiquement gérée par le gouvernement fédéral, elle est désormais en train de devenir une industrie privée. En raison de cette transition et de la fermeture de la Réserve fédérale d'hélium, la production d'hélium a diminué aux États-Unis. Aujourd'hui, ce gaz essentiel provient de plus en plus d'autres pays comme le Qatar, la Russie et l'Algérie, mais le prix et l'offre ne sont pas stables en raison de l'instabilité du pays. ces régions.

L'hélium est une ressource non renouvelable produite dans les profondeurs de la Terre à mesure que les matières radioactives, comme l'uranium, se désintègrent. L'hélium monte progressivement en bulles et, tandis que la majeure partie s'échappe de la surface de la planète, une petite partie reste piégée sous des dômes rocheux denses sous le sol, où les humains peuvent l'extraire.

La quantité limitée d’hélium sur Terre diminue constamment, en partie parce que l’hélium gazeux est extrêmement difficile à mettre en bouteille. Sa structure est si petite que nous avons besoin de conteneurs spéciaux pour la contenir.

Pensez aux ballons d'anniversaire, que nous remplissons d'un mélange d'hélium et d'autres gaz. Après quelques jours, les ballons sont au sol, même s'ils semblent encore pleins d'air. C’est parce que tout l’hélium s’est échappé, ne laissant derrière lui que les autres gaz.

Une fois que l'hélium s'échappe dans l'air, il traverse l'atmosphère terrestre et se dirige vers l'espace, laissant la planète pour toujours.

Malgré son association avec le décor de fête et les drôles de voix de tamias, l’hélium a un côté sérieux. Sa petite taille le rend parfait pour tester les fuites des fusées et des gazoducs. Il n'est pas inflammable, ce qui en fait un choix sûr pour les usines de fabrication qui doivent fabriquer des micropuces dans une chambre stérile remplie de gaz. Et il peut exister sous forme liquide proche du zéro absolu (environ moins 460 degrés Fahrenheit), la température la plus basse possible.

Sa capacité à rester très froid rend l’hélium essentiel pour les appareils d’imagerie par résonance magnétique. Ces appareils IRM, connus pour réaliser des examens médicaux détaillés, reposent sur des aimants supraconducteurs. Ces électro-aimants spéciaux doivent être maintenus extrêmement froids pour fonctionner correctement et sont détruits s'ils dépassent une certaine température.

Machines impliquées dans le recyclage de l'hélium au centre, dont un réservoir de transport spécial au premier plan et un purificateur, un liquéfacteur et un compresseur en arrière-plan. Le centre espère récupérer et recycler au moins 85 % de son hélium. Photographie d'Andy DeLisle/ASU

Le centre de recherche sur la résonance magnétique de l’ASU s’appuie sur les IRM et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire – comme l’IRM des atomes – pour effectuer son travail, faisant de l’hélium une ressource clé.

Pour tirer le meilleur parti de son approvisionnement, le centre, l'une des principales installations de recherche de l'ASU, a installé un système de récupération d'hélium conçu sur mesure pour son équipement et ses besoins.

À l’intérieur des aimants supraconducteurs, l’hélium liquide réfrigérant se transforme progressivement en gaz, qui est capturé et transporté à travers des réseaux de tuyaux en cuivre spécialement scellés qui donnent au laboratoire un aspect de distillerie. Le gaz est collecté dans des sacs géants pouvant contenir jusqu'à 16 000 litres chacun. Une fois remplis, le gaz contenu dans les sacs est comprimé et stocké dans des réservoirs moyenne pression. Depuis les réservoirs, l'hélium est envoyé vers un purificateur qui élimine toute vapeur d'eau, oxygène ou azote avant d'être converti en liquide, laissant au laboratoire de l'hélium liquide pur prêt à être réutilisé.

Chacun des sacs de collecte d'hélium de 16 000 litres d'ASU contient suffisamment de gaz pour remplir environ 1 135 ballons de fête.