美國立法者在避免全球氦氣供應危機方面邁出了重要一步,這要歸功於眾議院在 4 月 26 日透過的一項法案。如果該法案在參議院獲得透過併成為法律,它將推遲世界唯一戰略氦氣儲備的迫在眉睫的關閉。該法案還將提高儲備中的氦氣價格,因此依賴氦氣的研究人員和工業界可能仍將面臨成本飆升。然而,更高的價格前景正在鼓勵卡達和俄羅斯開發新的氦氣來源,這最終可能導致更穩定的氦氣市場。
液氦的沸點為 4 開爾文——低於任何其他元素——具有多種用途,包括冷卻醫療成像掃描器中的超導磁體。半導體行業也依賴惰性氣體在製造過程中保護精密的晶體免受汙染物侵害。
需求正在上升。全球每年從天然氣中提取超過 1 億立方米的氦氣,但滿足全球需求還需要每年從美國聯邦氦氣儲備中提取 6000 萬立方米,該儲備是位於德克薩斯州阿馬裡洛附近的一個巨大的地質儲層,儲存著過去氣體開採的氦氣(見“浮向天空”)。
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來源:美國地質勘探局/R.克拉克
在 20 世紀 90 年代中期,該儲備擁有 10 億立方米的氦氣,以及在 20 世紀 60 年代大量購買氦氣後累積的 13 億美元債務。隨著時間的推移,用於計算從儲備中出售的氦氣價格的簡單公式未能跟上商業價格的步伐。 1996 年,立法者對政府壓低蓬勃發展的商業天然氣市場感到震驚,通過了《氦氣私有化法案》。其目標是出售氦氣儲備以償還債務。一旦債務還清,將不再出售氦氣。“他們真的會關掉水龍頭,”英國牛津的工藝和資源顧問理查德·克拉克說。預計今年 10 月將關閉。由於該儲備的低價阻止了公司在其他地方開發資源,因此可能出現供應短缺。“《私有化法案》已經搬起石頭砸了自己的腳,”克拉克說。
感到震驚的研究人員和高科技產業遊說國會保持氦氣的流動。國會做出了回應:眾議院透過的《負責任的氦氣管理和監管法案》規劃了更有序的關閉。一項類似的法案已提交參議院;如果該法案如預期般在今年夏天獲得透過並生效,那麼庫存將以半年一次的拍賣方式出售給出價最高者,直到僅剩下 8500 萬立方米。專家表示,這一目標可能在 2020 年實現,屆時價格可能會上漲 50%。
剩餘的庫存將僅供美國宇航局等政府使用者使用。“美國將不再是氦氣生產的主要參與者,”英國米爾頓凱恩斯開放大學的能源專家威廉·納托爾說。使用者將越來越依賴來自卡達、阿爾及利亞和俄羅斯天然氣田的氦氣。
俄羅斯能源巨頭俄羅斯天然氣工業股份公司 (Gazprom) 旨在佔據市場的大部分份額。去年,總部位於倫敦的全球商業諮詢公司安永估計,到 2030 年,西伯利亞東部的氣田每年可生產 2.5 億立方米的粗氦氣,至少滿足預計需求的四分之三。其中最有希望的資源之一是恰揚金斯科耶天然氣田,該氣田含有約 0.5% 的相對豐富的氦氣。在過去六個月中,俄羅斯天然氣工業股份公司已與許多提純和供應氦氣的領先公司簽署了合作協議,包括液化空氣集團、林德集團和梅西森公司。氦氣可能在 2018 年開始從恰揚金斯科耶流出。
在卡達,額外的氦氣生產能力計劃於今年上線。拉斯拉凡氦 2 工廠可以使該國滿足全球高達 25% 的氦氣需求,但克拉克表示,其大部分產量將運往東方,以滿足不斷增長的亞洲市場。
美國的私人努力似乎也在加強。今年 3 月,科羅拉多州丹佛市的 Flatirons Resources 公司獲得了美國土地管理局的批准,可以開發一口小型井,該井旨在從猶他州的天然氣田開採氦氣,這是美國第一口專門用於氦氣的井。
馬里蘭州大學公園市美國物理學會的高階政府關係專家喬迪·利伯曼說,氦氣可能不會短缺,但價格上漲將損害實驗室。她補充說,一些低溫物理學家已經在氦氣上花費了高達 70% 的撥款。
在美國國家科學院 (NAS) 2010 年的報告《出售國家氦氣儲備》中,建議資助機構幫助研究人員購買可回收氦氣或減少氦氣消耗的冷卻系統。該報告的美國國家科學院研究主任詹姆斯·蘭開斯特表示,到目前為止,資金緊張的資助者沒有資源廣泛提供昂貴的裝置。
但隨著價格的上漲,節氦裝置可能開始顯得必不可少。