Publicado: abril 9, 2025, 2:08 pm
Nancy Washington recuerda la desilusión que sintió al enterarse de que su suministro de helio no llegaría. A principios de 2022, ella y su equipo de químicos del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNL), en los Estados Unidos, recibieron la repentina notificación de su proveedor de que no recibirían el suministro habitual de gas, que utilizan en diversos experimentos.
La escasez del gas impedía que hubiera suficiente gas para todos, y el laboratorio tuvo que conformarse con menos. En las primeras semanas de ese año, el suministro del laboratorio cayó muy por debajo de los 2500 litros que recibía habitualmente.
Para abril, tan solo un par de meses después, recibió menos de la mitad del helio que necesitaba. Con una pequeña flota de instrumentos que requieren recargas regulares de helio líquido, el laboratorio no tuvo más remedio que sacrificar los que más gas requerían para poder seguir operando los más importantes.
El instrumento elegido para el sacrificio por Washington fue un espectrómetro de resonancia magnética nuclear: una torre enorme y descomunal, capaz de observar la estructura molecular de los átomos. Estas mediciones pueden contribuir, por ejemplo, al desarrollo de nuevas baterías y sistemas de almacenamiento de energía.
El espectrómetro era único en su tipo en América del Norte, y menos de 12 meses después de su instalación, ya proporcionaba resultados potencialmente revolucionarios. Al encenderlo con muestras de óxido de magnesio, por ejemplo, demostró que estos minerales son capaces de extraer carbono de la atmósfera.
Esta “mineralización de carbono” se exploró durante mucho tiempo como una forma de combatir las emisiones de gases de efecto invernadero, pero los resultados demostraron lo útiles que eran estos minerales. “(Antes) no había habido evidencia definitiva de formaciones de carbonato en estos tipos particulares de óxidos de magnesio”, dice Washington. “Simplemente no podía creer los datos. El hecho de que hubiéramos logrado obtener estos datos, y la belleza de la historia que contaban, fue simplemente asombroso”, añade.
Pero, entonces todo ese trabajo tuvo que detenerse abruptamente. La velocidad a la que el espectrómetro consumía helio lo convertía en un problema. En un proceso que Washington describió posteriormente como “traumatizante”, el instrumento fue desenergizado y colocado en inactividad, suspendiendo sus experimentos. Permaneció inerte e inutilizable durante varios meses hasta que pudiera conseguirse más helio. Hoy, el dispositivo ha vuelto a funcionar: el laboratorio tiene el helio que necesita. Por ahora.
Problemas de suministro
El episodio destaca la vulnerabilidad de los suministros de helio y por qué existe una lucha desesperada en todo el mundo para encontrar maneras de conservar y reciclar este gas crucial.
La escasez de 2022 no solo afectó a los investigadores. Quizás no lo sepas, pero muchos de los productos y procesos que utilizas a diario dependen del helio. Los hospitales, por ejemplo, son los mayores consumidores de helio del mundo, representando alrededor del 32% del mercado global. Este gas se utiliza para enfriar los imanes de las herramientas de diagnóstico vitales, como los escáneres de resonancia magnética (MRI).
El helio también se usa en la fabricación de semiconductores (chips de computadora), que son la base de los dispositivos electrónicos. Además es clave en la soldadura e incluso presuriza los tanques de combustible de los cohetes que ponen satélites en órbita. Forma parte, también, de la mezcla de gases que infla las bolsas de aire de seguridad de los automóviles.
El helio es inodoro, extremadamente ligero y, a diferencia de otro elemento muy ligero que se usaba en dirigibles, el hidrógeno, nunca se incendia. Al enfriarse, solo se condensa en líquido a la asombrosamente baja temperatura de 4,2 Kelvin, o -269 °C. Además, en condiciones atmosféricas normales, el helio no se congela ni siquiera a temperaturas tan bajas como el cero absoluto, o 0 Kelvin (-273 °C). Esto lo hace increíblemente útil.
“El helio es un elemento mágico”, afirma Sophia Hayes, profesora de química en la Universidad de Washington en San Luis. “No hay nada igual en el universo”. El helio líquido adquiere propiedades extrañas cuando se enfría a casi el cero absoluto, convirtiéndose en un superfluido que fluye sin fricción.
Si se agita una taza de helio superfluido, el líquido en su interior, en teoría, seguiría girando indefinidamente. El helio superfluido se volvió vital para los superconductores a gran escala, como los que se utilizan en el experimento del Gran Colisionador de Hadrones del CERN, en la frontera entre Suiza y Francia.
Mayor demanda y menor oferta
Desde 2006, la escasez de helio fue recurrente. La carestía prolongada más reciente comenzó en enero de 2022, antes de disminuir al año siguiente. Sin embargo, el suministro de helio se mantuvo precario, y los productores tienen dificultades para satisfacer la demanda. Se espera que esta demanda siga aumentando; algunos analistas predicen que se duplicará para 2035 debido al papel clave del helio en la fabricación de semiconductores y baterías para vehículos eléctricos, así como en aplicaciones aeroespaciales.
Solo existen dos fuentes de helio: las reacciones de fusión nuclear altamente energéticas dentro de las estrellas, incluido nuestro Sol, y los elementos radiactivos de desintegración lenta en la corteza terrestre. Debido a que no podemos fabricar helio artificialmente con la tecnología actual, se trata de un recurso esencialmente finito.
El helio se suele extraer junto con el gas natural mediante la perforación de pozos profundos en el suelo, pero solo unas pocas empresas del mundo lo hacen actualmente. El gas también es un elemento notablemente poco cooperativo. La extracción y la quema de combustibles fósiles han provocado la creciente acumulación de helio en la atmósfera terrestre en las últimas décadas, agotando este recurso, que de otro modo estaría encerrado en nuestro planeta.
Pero, el helio es tan ligero que también se está filtrando lentamente de la atmósfera terrestre hacia el espacio. En su estado superfluido, suele encontrar la manera de escapar incluso por las grietas y agujeros más pequeños. Incluso puede ascender por las paredes en este estado superfluido. Esto dificulta su manipulación y almacenamiento, ya que puede perderse fácilmente después de su uso.
Todo esto hace que la cadena de suministro de helio sea frágil, lo que resultó en cuatro escaseces mundiales de helio solo en los últimos veinte años. La escasez grave más reciente, en 2022, que frustró parte de la investigación de Washington, se produjo tras una serie de incendios en una importante planta de procesamiento de gas rusa en la región siberiana de Amur.
La guerra en Ucrania agravó el problema al reducir aún más el suministro al mismo tiempo que una planta de helio en Qatar era desconectada para un mantenimiento programado. Mientras tanto, la unidad de enriquecimiento de helio crudo de la Reserva Nacional de Helio de EE.UU. estuvo cerrada durante el verano de 2021 y, de nuevo, durante cuatro meses a finales de enero de 2022. El cierre en EE.UU. eliminó de la cadena de suministro alrededor del 10 % de la capacidad de producción mundial de helio.
En conjunto, estos incidentes provocaron una escasez repentina y pusieron de manifiesto la vulnerabilidad del suministro mundial de helio. Para 2023, el precio de venta industrial del gas casi se había duplicado con respecto a cinco años antes, alcanzando un máximo histórico.
Guerras, sanciones y ventas controvertidas
Aunque la producción de helio aumentó desde entonces, el mundo se enfrenta de nuevo a posibles perturbaciones, lo que provocó la volatilidad de los precios del mercado.
En septiembre de 2024, la UE comenzó a imponer nuevas sanciones a Rusia por su guerra en Ucrania, incluyendo la prohibición de las importaciones de helio. Si bien Rusia representa solo el 1% de las importaciones de helio de la UE, la medida supuso una mayor restricción del suministro. Además, la venta de la mayor reserva de helio del mundo -la Reserva Federal de Helio de Estados Unidos-generó mayor incertidumbre.
Durante varias décadas, Estados Unidos suministró alrededor de una décima parte del helio mundial desde una reserva federal subterránea establecida hace un siglo cerca de Amarillo, Texas. Pero, en junio de 2024, la Oficina de Administración de Tierras, que gestionaba la reserva de helio estadounidense, vendió el último remanente de helio federal al proveedor de gas alemán Messer.
Antes de la entrega, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de EE.UU. publicaron un informe advirtiendo que la venta de la reserva estratégica a una empresa comercial podría aumentar la incertidumbre en el mercado del helio. Entidades comerciales como la Asociación de Gas Comprimido y la Asociación de Tecnología Médica Avanzada (AdvaMed) instaron al gobierno estadounidense a retrasar la venta, argumentando que corría el riesgo de una “crisis en la cadena de suministro”.
La contratista sanitaria Premier Inc., que se abastece de helio en nombre de miles de hospitales, sugirió que la venta podría tener un impacto negativo en la atención al paciente. Aunque estos temores aún no se materializaron, hay indicios de que no todo marcha bien.
Meses después de la venta, Messer se vio obligado a solicitar una orden de restricción temporal para evitar otro cierre de la unidad de enriquecimiento de helio crudo, debido al vencimiento de un contrato de arrendamiento crucial y a una disputa en la negociación. La empresa que gestionaba la unidad de enriquecimiento fue posteriormente puesta en concurso de acreedores.
Messer, sin embargo, afirma que su sistema de helio “estuvo funcionando de forma fiable y sin interrupciones desde que lo adquirimos en junio pasado, y prevemos que seguirá funcionando sin interrupciones en el futuro”.
Un análisis reciente del suministro de helio sugiere que es probable que este recurso natural adquiera una importancia geopolítica creciente en los próximos años a medida que aumenta la demanda y la competencia por el gas. Estados Unidos representa alrededor del 46% del suministro mundial de helio, seguido de Qatar (38%) y Argelia (5%). Si el suministro estadounidense se interrumpiera de nuevo, el impacto se sentiría en todo el mundo.
La volatilidad del suministro en los últimos años recordó a todos lo agotable que es este preciado recurso. Años de precario suministro de helio y fluctuaciones de precios también obligaron a las organizaciones académicas, comerciales y clínicas a explorar modos más sostenibles de su consumo.
Las organizaciones tienen firmemente en la mira a las máquinas de resonancia magnética, que consumen grandes cantidades de helio. Una máquina de resonancia magnética estándar requiere poco menos de 2000 litros de helio líquido para enfriar sus imanes superconductores. Cada unidad necesita recargas ocasionales y, sin el helio refrigerante, sus imanes se calentarían, evaporarían el depósito de helio y lo expulsarían. Es poco frecuente, pero grave: el helio se pierde y se requieren otros 2000 litros de líquido para que la máquina vuelva a funcionar. Si la expulsión súbita de helio causa daños más graves, podría ser necesario reemplazar toda la máquina de resonancia magnética, lo que supondría un gran costo.
Ahora está surgiendo una nueva generación de máquinas de resonancia magnética que requieren mucho menos helio. Muchas de estas unidades de bajo consumo de helio necesitan tan solo un litro de helio para funcionar, sellándolas en un sistema cerrado. En los últimos años, estas máquinas ya comenzaron a aparecer en hospitales e instituciones de investigación.
Pero, existen límites. Estos escáneres de bajo consumo de helio son especialmente caros, y aún se necesitarán muchos años para reemplazar las más de 35.000 máquinas de resonancia magnética que utilizan superconductores en todo el mundo.
Los nuevos escáneres solo son capaces de producir intensidades de campo magnético de alrededor de 1,5 teslas, aproximadamente la mitad de lo que sus predecesores más potentes pueden generar. “Los escáneres con mayor intensidad de campo tienen el potencial de escanear con mayor detalle y/o más rápido que los escáneres con menor intensidad de campo”, afirma Sharon Giles, directora de operaciones de imágenes clínicas y de investigación del King’s College de Londres.
El uso de estos escáneres con bajo contenido de helio, por lo tanto, es limitado, aunque Giles afirma que aún son capaces de realizar imágenes rutinarias en un laboratorio.
Otros investigadores buscaron maneras de eliminar por completo el helio mediante el desarrollo de materiales superconductores que no necesitan enfriarse a temperaturas tan extremas. En términos más generales, los investigadores están empezando a reforzar sus propios suministros mediante el reciclaje. Los sistemas de recuperación de helio pueden recapturar el gas evaporado que, de otro modo, se perdería.
“Nos permitirá recuperar alrededor del 90% del helio que compramos anualmente”, afirma Nicholas Fitzkee, director del Centro de Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de la Universidad Estatal de Misisipi, que está instalando un sistema de recuperación. “Hicimos los cálculos al redactar la propuesta y el costo total del sistema fue de poco más de US$300.000 dólares, y debería amortizarse en seis años”.
Pero, instalar tecnología de recuperación de helio (complicados sistemas de tuberías y colectores que deben alimentarse a través de los instrumentos de una instalación) es una tarea larga y compleja. Estos sistemas pueden fallar, tener fugas e, incluso si se realizan correctamente, a Washington le preocupa que algunas personas no aprecien plenamente sus beneficios.
“Si presentas el argumento de ‘necesito US$600.000 para un par de unidades de recuperación de helio’, la gente te responde: ‘¿Y qué nos va a aportar eso? Es como instalar tuberías nuevas’”, afirma, explicando que este tipo de trabajo no tiene el atractivo que justifica otras inversiones científicas.
Pero, también puede haber signos positivos en el horizonte. Qatar está a punto de abrir una nueva planta de helio para 2027, mientras que otras empresas han comenzado a buscar yacimientos subterráneos sin explotar. En 2016, se descubrió la mayor reserva de helio del mundo en Tanzania. Está previsto que comience a producir en 2025. De hecho, este fue el primer yacimiento de gas helio descubierto deliberadamente, y el inicio de las operaciones marcará la primera vez que se recupera helio a gran escala, en lugar de como subproducto de la extracción contaminante de gas natural. También se descubrieron importantes reservas de helio en la cuenca de la bahía de Bohai, en China.
Christopher Ballentine, catedrático de Geoquímica del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Oxford, contribuyó a la investigación científica que finalmente ayudó a localizar el yacimiento de helio de Tanzania. Pero, advierte que no debemos ser excesivamente entusiastas. “El reto de encontrar yacimientos significativos de helio para satisfacer la creciente demanda mundial requiere una financiación considerable y una preparación de largo plazo”, afirma.
La volatilidad de los suministros en los últimos años recordó a todos lo agotable que es este preciado recurso y lo rápido que puede agotarse. Washington enfatiza los riesgos: “Imaginá que no hay suficiente helio y que tu abuela no puede hacerse la resonancia magnética porque el superconductor está muerto. Esto es grave y debemos abordarlo”.
*Por Callum Bains
