Savany Jižní Afriky, země, která kdysi byla největším producentem zlata na světě, vydaly další poklad: helium. Tento prvek, který mají mnozí spojený s pouťovými atrakcemi – nafukovacími balónky a vytvářením komických hlasových kreací –, má však i řadu seriózních uplatnění. Využívá se například v lékařských skenerech, supravodičích nebo kosmonautice. Tento prvek je také velmi vzácný – na celém světě jej vyrábí pouze několik málo zemí, a to především z odpadu vznikajícího při těžbě zemního plynu.
Těžba zemního plynu byla také důvodem, proč dva podnikatelé, Stefano Marani a Nick Mitchell, v roce 2012 v jihoafrické provincii Free State koupili za pouhý jeden dolar práva k těžbě na pozemku o rozloze 87 000 hektarů. Když však nechali první vytěžené vzorky otestovat, byli udiveni: bylo v nich totiž zjištěno neobvykle vysoké množství helia. Jejich jednodolarová investice se tak rázem zhodnotila na miliardový řád. Jejich společnost Renergen je v současné době již téměř připravena začít ve velkém produkovat jak zemní plyn, tak helium. Jihoafrická republika se tím dostává na velmi prominentní mapu, na níž jsou evidovány ty nejbohatší a nejčistší zásoby helia na světě.
První těžební testy odhalily pozoruhodné koncentrace helia ve výši dvou až čtyř procent. Pro srovnání: například v USA se helium získává v maximálních koncentracích pouze 0,3 procenta. „Tehdy jsme již věděli, že máme něco mimořádného. Byli jsme zkrátka na správném místě ve správný čas,“ popisuje Stefano Marani, ředitel těžební společnosti Renergen. Dalším průzkumem byla zjištěna koncentrace helia dokonce až ve výši 12 procent.
Jde to i bez frakování
Globální trh s heliem měl podle společnosti Research and Markets v roce 2019 hodnotu 10,6 miliardy amerických dolarů. Vzhledem k tomu, že helium vyrábí na celém světě jen málo zemí, dochází často k přerušení jeho dodávek. Společnost Renergen odhaduje, že její zásoba helia by mohla být až 9,74 miliardy metrů krychlových – tedy větší než veškeré známé zásoby v celých USA. Pro představu: tyto zásoby by stačily k naplnění asi 1,4 bilionu párty balónků. Pokud další testy velikost těchto zásob potvrdí, byla by jejich hodnota přes 100 miliard dolarů.
Chemik z univerzity v Oxfordu Chris Ballentine uvedl, že helium se obvykle vyrábí pouze jako součást produkce zkapalněného zemního plynu. Těžařské společnosti se přitom někdy ani neobtěžují helium zachytit, považují jej spíše za jakýsi bonus k těžbě plynu. Pro společnost Renergen je však helium důležitější než zemní plyn. Její způsob těžby je totiž odlišný. Zemní plyn se velmi často získává tzv. frakováním, což je proces, při němž se do skalního podloží pod vysokým tlakem vstřikuje voda, písek a chemikálie, čímž se oddělí veškerá obsažená ropa a plyn. Při frakování však dochází také ke kontaminaci podzemních vod a dokonce i k malým zemětřesením, která v některých případech mohou poškodit i budovy v okolí.
„My ale nefrakujeme,“ zdůrazňuje Stefano Marani. „Podloží, v němž těžíme, je totiž již prasklé, je tam obří puklina. Když tedy vrtáme, vrtáme jen do té obří pukliny, kde je plyn. Ten pak uniká přirozeně bez jakékoli stimulace,“ vysvětluje.
Problémy s chlazením
Společnost Renergen plánuje do začátku příštího roku výrazně rozšířit těžbu vybudováním 19 těžebních šachet. Vytěžený plyn se v současné době v rámci pilotního projektu používá hlavně ve stlačené podobě jako pohonná hmota pro autobusovou dopravu. V další fázi by měla těžební společnost produkovat zkapalněný zemní plyn pro běžnou domácí spotřebu a také kapalné helium pro export do celého světa. To však bude technicky poněkud náročnější, protože udržení helia v kapalném stavu vyžaduje jeho ochlazení téměř na absolutní nulu.
Fakt, že helium je inertní prvek, tedy nehoří ani neinteraguje s jinými plyny, předurčuje tento plyn k chlazení, například magnetů v MRI skenerech nebo raketových motorů.
Poptávka po heliu a jeho cena se za posledních 30 let více než zdvojnásobily. S tím, jak se využití helia celosvětově rozšiřuje, roste i zájem o jeho stabilní dlouhodobé dodávky. Země, kde jsou větší zásoby helia, jako je Rusko, Tanzanie či USA, se proto nyní zaměřují na rozšiřování zdrojů tohoto plynu.
Nové jihoafrické ložisko by mohlo v tomto tržním segmentu brzy získat nemalý podíl. Tamní těžba by se totiž podle odhadů společnosti Renergen mohla v dohledné době zvýšit až na pět tun denně, tedy zhruba na sedm procent současné celosvětové produkce helia. „Mohl by to být docela velký byznys, smysluplný i v globálním měřítku,“ domnívá se Stefano Marani.
K čemu je dobré helium
Helium vzhledem ke své extrémně nízké hustotě a inertnímu chování může v některých případech posloužit jako náhrada hořlavého vodíku coby pohonné hmoty, například ve Stirlingových motorech. Účinnost a hustota výkonu helia jsou totiž blízké vodíku, přičemž helium je inertní plyn, takže odpadá nebezpečí požáru. Nevýhodou helia však je, že je poměrně drahé a musí být dodáváno v tlakových lahvích.
Stirlingovy stroje mají širokou škálu uplatnění: od topení a chlazení až po pohon ponorek. Použít je lze například při kogeneraci elektřiny a tepla či jako součást solárních kolektorů, Stirlingových kryogenických generátorů, tepelných čerpadel, námořních motorů či motorů pro malé tepelné spády.
