हिलियमको अभाव बढ्दै गएको अवस्थामा पृथ्वीको सतहमा रहेका प्राचीन चट्टानमा खानी नै रहेको हुनसक्ने: अध्ययन

काठमाडौं ।

१९०३ मा क्यान्ससको सानो सहर डेक्स्टरका बासिन्दाहरू नयाँ ड्रिल गरिएको प्राकृतिक ग्यासको कुवा हेर्न भेला भए। अधिकारीहरूले कुवाबाट निस्कने ग्यासले “ठूलो आगोको थाम जस्तै मुस्लो” देखाउने बताएका थिए, त्यसैले भीडले ग्यास बाल्नका लागि जलिरहेको घाँसको पोका कुवातिर खसाले गरे। तर केही पनि भएन।

१९०५ मा गरिएको परीक्षणले कुवाबाट निस्केको ग्यासमध्ये अधिकांश ज्वलनशील नभएको नाइट्रोजन रहेको र १५ प्रतिशत मात्रै मिथेन भएको देखायो।

साथै दुई प्रतिशतभन्दा कम मात्रा रंगविहीन तथा गन्धहीन दुर्लभ तत्व थियो, जुन वैज्ञानिकहरूले केही दशकअघि मात्र पत्ता लगाएका थिए। यही घटना नै प्राकृतिक ग्यास क्षेत्रमा पहिलो पटक हिलियम भेटिएको क्षण बन्यो।

हिलियम ब्रह्माण्डको दोस्रो सबैभन्दा प्रचुर तत्व हो, तर पृथ्वीमा निकै दुर्लभ छ। हिलियम अन्य तत्वसँग प्रतिक्रिया गर्दैन र मुख्यतः युरेनियम र थोरियम जस्ता रेडियोधर्मी तत्वहरू विघटन हुँदा पृथ्वीको भूपटलमा करोडौँ–अर्बौँ वर्षमा जम्मा हुन्छ। पुनः आपूर्ति हुन धेरै समय लाग्ने र छिटो सकिने भएकाले हिलियम पुनःप्राप्ति नहुने स्रोत मानिन्छ।

डेक्स्टरको खोजले हिलियम उद्योगको बाटो खोल्यो, जुन पहिलो विश्वयुद्धको समयभर तीव्र रूपमा बढ्यो। युद्धरत देशहरूले हिलियम सैन्य एयरसिप उडाउन उत्कृष्ट माध्यम भएको बुझेर यसको प्रयोग बढाए।

हाइड्रोजन भरेका एयरसिपजस्तो हिलियम बोकेका एयरसिप शत्रुले हाने पनि विस्फोट हुँदैनथे। साथै हिलियमको खासगरी शून्य डिग्री तापमान नजिकै तरल बन्न सक्ने क्षमताजस्ता विशेषताले इन्जिन, म्याग्नेट जस्ता मेसिनका भागहरू अन्य कुनै तत्वभन्दा राम्रो चिसो राख्थ्यो।

आज हिलियम परमाणु रियाक्टर, रकेट र एमआरआई जस्ता स्वास्थ्य उपकरणमा अत्यावश्यक चिस्याउने पदार्थ हो। यो फाइबर अप्टिक्स, सुपरकन्डक्टर, क्वान्टम कम्प्युटर र सेमिकन्डक्टरलाई पनि चिसो राख्छ। तर तीव्र रूपमा बढेको मागले आपूर्ति श्रृंखला कमजोर बनाएको छ, जसका कारण एक दशकभन्दा बढी समयदेखि विश्वभर हिलियम अभाव छ।

लाइभसाइन्सका अनुसार हिलियम निकाल्न प्राकृतिक ग्याससँगै उत्पादन गर्नुपर्ने भएकाले यसको कार्बन फुटप्रिन्ट पनि धेरै ठूलो छ—वार्षिक रूपमा झन्डै बेलायतको बराबर।

तर पछिल्ला वर्षहरूमा वैज्ञानिकहरूले हिलियम कसरी जम्मा हुन्छ भन्ने  बुझाइमै परिवर्तन ल्याउने महत्वपूर्ण खोजहरू गरेका छन्। अनुसन्धानकर्ताहरूले ठूलो मात्रामा, उच्च सान्दर्भिकतासहित रहेको र मिथेन नभएको “कार्बन-रहित” हिलियमका भण्डार पत्ता लगाएका छन्, जसले उद्योगमै परिवर्तन ल्याउन सक्छ।

यस नयाँ बुझाइले विश्वका केही क्षेत्रमा हिलियम खोजी तीव्र बनाउन प्रेरित गरेको छ। येलोस्टोनदेखि ग्रिनल्याण्ड र पूर्वी अफ्रिकी रिफ्टसम्म, हिलियमको “दौड” सुरु भएको छ, जसले अभाव र उच्च कार्बन उत्सर्जन समस्यालाई कम गर्न थालिएको छ। “यो नयाँ उद्योग हो,” अन्वेषण कम्पनी पल्सर हिलियमका सहसंस्थापक तथा सीईओ थोमस अब्राहम-जेम्सले लाइभ साइन्ससँग भने।

पहिलो विश्वयुद्धपछि हिलियमका खोजहरू बढे र अमेरिका प्रमुख उत्पादनकर्ता बन्यो। ०.३ प्रतिशत वा बढी हिलियम भएको ग्यासकुवा नयाँ उद्योगहरूका लागि प्रयोग गरिए र टेक्सासको अमारिलोमा संघीय हिलियम भण्डार निर्माण भयो। (यो भण्डार २०२४ मा मेसर नामक औद्योगिक ग्यास कम्पनीलाई बेचियो।)

तर हिलियम प्रायः सानो उप–उत्पादका रूपमा मात्र निकालिन्छ, किनभने यो प्रायः मिथेन जस्ता प्राकृतिक ग्यासमा सानै मात्रामा मिसिएको पाइएको छ।

अक्सफोर्ड विश्वविद्यालयका भू-रसायनशास्त्री क्रिस बेलन्टाइनका अनुसार मिथेन र कार्बन डाइअक्साइडजस्ता ग्यासहरूले नै पृथ्वीको भूपटलको बीच भागबाट माथिल्लो भागतिर हिलियम सार्न मद्दत गर्छन्।

हिलियम २५ किलोमिटर गहिराइसम्म युरेनियम र थोरियम विघटन हुँदा बन्ने कणहरूबाट उत्पन्न हुन्छ। यी कणहरूले वरपरका परमाणुहरूबाट दुई इलेक्ट्रोन लिएर हिलियमका परमाणु बन्छन् र क्रमशः सतहभन्दा १६ किलोमिटरसम्म भूमिगत पानीमा जम्मा हुन्छन्।

तर हिलियमलाई परमाणु ग्यासका रूपमा बन्न तिनीहरूले पहिला आफ्नो “बबल पोइन्ट” अर्थात् तरलमा घुलिएको ग्यासले उठानसहित स-साना फोका बनाउन आवश्यक न्यूनतम एकाग्रता पुग्नुपर्छ। भूमिगत पानीमा हिलियम प्रायः यति धेरै मात्रामा जम्मा नहुने बेलन्टाइनले भने। त्यसैले मिथेन र कार्बनडाइक्साइड जस्ता धेरै मात्रामा पाइने ग्यासहरूले हिलियमलाई समातेर माथि उठ्ने फोका बनाउन मद्दत गर्छन्।

यी फोका जम्ने स्थान प्रायः प्राकृतिक ग्यासका क्षेत्रमा हुन्छन्। यिनै क्षेत्रमा हिलियम पनि थुनिन सक्छ किनभने प्राकृतिक ग्यासका कुवाहरूमा बलियो सील हुने गर्दछ। उदाहरणका लागि अष्ट्रेलियाको अमाडियस बेसिनमा हिलियम र प्राकृतिक ग्यास बाक्लो नुनको तहले तल थुनिएका छन्, जुन “उत्तम” सील हो, डर्हम विश्वविद्यालयका भू–ऊर्जा तथा कार्बन क्याप्चर विशेषज्ञ जोन ग्लुइसले भने।

तर धेरै ठाउँमा यस्ता पूर्ण रूपमा बन्द भण्डार हुँदैनन् त्यसैले हिलियम वातावरणतिर बगेर जान्छ। “सबै प्रणालीहरू चुहिने प्रकृतिका हुन्छन्,” ग्लुइसले भने। त्यसैले हिलियम उत्पादन हुने चट्टान भएको क्षेत्र प्रायः केही हिलियम उत्सर्जन गरिरहन्छ, र “यदि पर्याप्त संवेदनशील उपकरण लिएर निस्कनुभयो भने, भेट्टिन सक्नुहुन्छ,” उनले भने।

 हिलियम प्राकृतिक ग्याससँग जोडिएर आउने भएकाले उत्पादकले दुवै एकैसाथ निकाल्न सक्छन्, तर यस विधिका ठूला कमजोरीहरू छन्। पहिलो, अहिले हिलियम उद्योगको अप्रत्यक्ष कार्बन फुटप्रिन्ट वर्षमा करिब ३५० मिलियन टन छ जुन विश्वका २० भन्दा बढी देशको वार्षिक उत्सर्जनभन्दा ठूलो हो।

दोस्रो समस्या हिलियम आपूर्ति प्राकृतिक ग्यास भएका देश र त्यहाँ ड्रिल गर्ने कम्पनीहरूको नियन्त्रणमा रहन्छ। , ग्लुइसका अनुसार अमेरिका कुनै समय विश्वकै अग्रणी उत्पादक थियो तर २०२२ मा कतार पहिलो स्थानमा पुगेको छ। विदेशी आपूर्तिमा निर्भर हुँदा भू–राजनीतिक जोखिम बढ्छ भने। अल्जेरिया र रुस पनि प्रमुख उत्पादक राष्ट्र हुन् जसले यस्तै चिन्ता उत्पन्न गर्छ।

तर हिलियम निकाल्नको सबैभन्दा ठूलो चुनौती भनेको प्राकृतिक ग्यासमा हिलियमको मात्रा अत्यन्तै सानो हुनु हो। अमेरिकामा लाभदायक रूपमा हिलियम छुट्याउन न्यूनतम ०.३ प्रतिशत आवश्यक हुन्छ, तर केही देशमा उत्पादन र ढुवानीका फरक तरिकाले अझै कम सीमा प्रयोग हुन्छ।

उदाहरणका लागि, अल्जेरियाको हासी रमेल ग्यास क्षेत्रमा ०.१९ प्रतिशत हिलियम छ र कतारको नर्थ डोम क्षेत्रमा ०.०४ प्रतिशत मात्र छ, तर यी देशहरूले त्यही स्तरमा पनि हिलियम निकालिरहेका छन्।