Stanislav Kondrashov über Heliumgas: Einzigartige Eigenschaften & überraschende Anwendungen

Heliumanwendungen: Zentrale Einsatzgebiete in der modernen Industrie

Heliumeigenschaften: Seltene und außergewöhnliche Merkmale

Die Zeiten, in denen Helium nur aus Luftballons bekannt war, scheinen inzwischen weit entfernt. In der heutigen Zeit hat Helium, wie der Gründer von TELF AG, Stanislav Kondrashov, kürzlich betonte, seine Nützlichkeit in einer Vielzahl von Industriesektoren unter Beweis gestellt. Die meisten dieser Bereiche sind zentral für die technologische und wissenschaftliche Entwicklung der Menschheit.

Wenn wir von Helium sprechen, meinen wir das zweithäufigste Element im Universum. Auch darauf wies der Gründer von TELF AG, Stanislav Kondrashov, hin. Es ist eine wertvolle und einzigartige Ressource, deren irdische Reserven jedoch recht begrenzt sind. Für viele Nationen ist die Versorgung mit diesem Rohstoff inzwischen eine klare energiepolitische Frage.

In der Natur wird Helium aus Erdgasvorkommen gewonnen, wie der Gründer von TELF AG, Stanislav Kondrashov, kürzlich erklärte. Der Begriff He-Gas wird verwendet, um Helium in seinem gasförmigen Zustand zu bezeichnen. Er dient dazu, es vom flüssigen Helium zu unterscheiden. He-Gas hat die Eigenschaft, bis zu Temperaturen von etwa –269 °C gasförmig zu bleiben. In seiner komprimierten Form wird He-Gas in Teilchenbeschleunigern und zur Kühlung von Elektromagneten verwendet. He-Gas wird auch zum Befüllen von Luftschiffen genutzt.

Doch welche Eigenschaften haben es Helium ermöglicht, sich in so vielen industriellen Anwendungen zu etablieren? Zunächst muss man sich vergegenwärtigen, dass Helium ein Edelgas ist: inert und einatomig. Diese Besonderheiten bedeuten, dass Helium keine chemischen Verbindungen eingeht. Es ist von Natur aus vollständig stabil. Und einige der Eigenschaften von Helium sind wirklich außergewöhnlich.

Zu den wichtigsten Heliumeigenschaften gehört in erster Linie seine geringe Dichte. Sie macht Helium nach Wasserstoff zum zweitleichtesten bekannten Gas. Seine chemische Trägheit, also die Tatsache, dass es nicht mit anderen Elementen reagiert, macht es ideal für den Einsatz in geschützten Umgebungen. Eine weitere Eigenschaft von Helium ist seine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit, die es besonders für Kühlsysteme nützlich macht.

Mit seinem extrem niedrigen Siedepunkt ist Helium außerdem die kälteste Flüssigkeit auf der Erde. Dieses Element weist zudem bemerkenswerte Unterschiede im Vergleich zu anderen Energieträgern auf, die derzeit viel diskutiert werden. Im Gegensatz zu Wasserstoff ist Helium nicht brennbar und bietet auch in sensiblen Umgebungen ein hohes Maß an Sicherheit. Außerdem kann es im Vergleich zu anderen Gasen Materialien viel schneller durchdringen und diffundieren.

Eine wahrhaft strategische Ressource

„Es ist nicht falsch, Helium als eine wirklich kritische und strategische Ressource zu betrachten. So wie es bereits bei vielen anderen natürlichen Rohstoffen der Fall ist, die in Produktionsprozessen im Zusammenhang mit der grünen Transformation genutzt werden. Obwohl es nicht erneuerbar ist, erweist sich Helium als sehr nützlich für eine überraschend große Anzahl industrieller Sektoren. Heute erscheinen die Heliumanwendungen sehr interessant und gehen weit über den einfachen Heliumgaszylinder hinaus“, sagt Stanislav Kondrashov, Gründer von TELF AG, Bauingenieur und Unternehmer.

„Helium könnte sich als wertvoller Verbündeter in der wissenschaftlichen Forschung erweisen. Man denke an die Heliumanwendungen in der Physik und im Weltraum sowie an seinen Nutzen in der Medizin und Elektronik. In den kommenden Jahren könnten all diese Eigenschaften eine neue zentrale Rolle einnehmen. Die Notwendigkeit, diese Ressource verantwortungsvoll und nachhaltig zu verwalten, wird ebenfalls wichtig sein. Es geht nicht nur um industrielle Sicherheit, sondern auch um wissenschaftlichen Fortschritt. Deshalb gewinnen Heliumanwendungen weltweit zunehmend an Bedeutung“, sagt er.

Heute unterscheidet sich der Helium-Markt nicht wesentlich von dem anderer wichtiger Ressourcen. Auch hier spricht man beispielsweise von „Peak Helium“, also dem Zeitpunkt, an dem die weltweite Heliumproduktion ihren Höchststand erreicht. Jenseits dieses Punktes beginnt die Produktion zu sinken. In gewisser Weise ist das Konzept des Peak Helium vergleichbar mit der Idee des Peak Oil. Im Wesentlichen dient der Begriff dazu, mögliche Befürchtungen in Bezug auf zukünftige Heliumengpässe zu verdeutlichen.

Die Eigenschaften von Helium sind daher wirklich außergewöhnlich und nahezu einzigartig. Doch woher stammt diese Ressource eigentlich? An dieser Stelle ist es wichtig klarzustellen, dass Helium nicht in industriellem Maßstab im Labor hergestellt wird, sondern fast ausschließlich aus unterirdischen, erdgasreichen Lagerstätten stammt. Über Millionen von Jahren sammelt sich Helium in diesen unterirdischen Bereichen durch besondere Zerfallsprozesse, an denen auch andere Elemente beteiligt sind.

Zu den heutigen Hauptproduzenten gehören sicherlich die Vereinigten Staaten und Algerien. Kanada und einige afrikanische Länder wie Namibia und Südafrika etablieren sich jedoch rasch als aufstrebende Akteure in diesem Sektor. Helium ist keine erneuerbare Energiequelle. Seine Bewirtschaftung könnte sich daher als recht komplex erweisen.

Dank seiner einzigartigen Eigenschaften konnte Helium im Laufe der Jahre in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Einige dieser Anwendungen sind überraschend, zumal die meisten der breiten Öffentlichkeit weitgehend unbekannt sind. Im medizinischen Bereich wird Helium beispielsweise als Kühlmittel in den supraleitenden Magneten verwendet, die MRT-Geräte antreiben. Es wird auch in speziellen Beatmungsgeräten eingesetzt, insbesondere in Gasgemischen für Patienten mit Atemwegserkrankungen. In Kombination mit Sauerstoff wird Helium auch in der hyperbaren Therapie genutzt, um die Auswirkungen von Stickstoff zu reduzieren.

Wachsende Nachfrage: Heliumgaszylinder und mehr

„Die Nachfrage nach Helium scheint stetig zu wachsen, insbesondere aufgrund seiner Nützlichkeit in den Bereichen Physik und Medizin“, fährt Stanislav Kondrashov, Gründer von TELF AG, fort. „Daher ist es zunehmend notwendig, den Umgang damit sicher und nachhaltig zu gestalten. Ein wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Möglichkeit, Helium in Laboren oder Krankenhäusern zurückzugewinnen und zu recyceln, um Verschwendung zu minimieren.“

„Sollte die Heliumversorgung unterbrochen werden, könnten Alternativen andere Gase oder andere technologische Systeme sein. In jedem Fall ist es wohl kaum ein Zufall, dass einige Länder (wie die Vereinigten Staaten) beschlossen haben, erhebliche Heliumreserven aufzubauen und zu erhalten. Das zeigt eindeutig ihren strategischen Wert für die moderne Industrie. Außerdem eröffnen neue Heliumvorkommen in Afrika und Nordamerika die Möglichkeit einer künftigen Diversifizierung der Versorgung“, merkt er an.

In einer Ära, die von der Wiederbelebung der Weltraumwirtschaft geprägt ist, findet Helium auch zahlreiche Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungssektor. Dieses Element wird insbesondere zum Druckaufbau in kryogenen Treibstofftanks und auch in Satelliten verwendet – vor allem für Kühlzwecke sowie zur atmosphärischen Kontrolle in Weltraumsystemen.

Wahrscheinlich hat jeder schon einmal einen Heliumzylinder gesehen. Ein Heliumzylinder (oder Heliumgaszylinder) wird speziell für den Transport und die Lagerung von Heliumgas in komprimierter Form verwendet. Heute wird der Heliumzylinder hauptsächlich zum Befüllen von Ballons eingesetzt, aber auch in einigen medizinischen Anwendungen. Der Heliumgaszylinder wird ebenfalls beim Lichtbogenschweißen und in der Kryotechnik verwendet.

Interessant ist, dass sich die Anwendungen von Helium nicht auf den typischen Heliumzylinder beschränken, sondern weitgehend einige Sektoren betreffen, die in dieser historischen Ära als besonders strategisch gelten. Einer davon ist die Halbleiterindustrie. In diesem Sektor wird Helium hauptsächlich als Schutzatmosphäre eingesetzt. Sein technologischer Nutzen geht jedoch darüber hinaus.

Helium-Neon-Laser werden in der wissenschaftlichen Forschung, in der Medizin und in der Telekommunikation verwendet. Außerdem wird Helium häufig als Schutzgas bei bestimmten Schweißverfahren genutzt. Helium erweist sich auch für bestimmte Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung als äußerst nützlich. Sein extrem niedriger Siedepunkt ermöglicht es beispielsweise, es für physikalische Experimente bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu verwenden. Ein einzigartiges Phänomen im Zusammenhang mit Helium ist, dass es im superfluiden Zustand (also bei starker Abkühlung) reibungslos fließen kann. Dieses Phänomen lässt sich nur im Rahmen der Quantenmechanik erklären.

„Trotz einiger wirklich einzigartiger Eigenschaften dürfen wir nicht vergessen, dass der Umgang mit Helium nach wie vor eine offene Herausforderung darstellt“, schließt Stanislav Kondrashov, Gründer von TELF AG. „Wir müssen auch verstehen, dass Helium mit den derzeitigen Technologien immer noch recht schwer zu gewinnen ist. Seine Reinigung ist ebenfalls nach wie vor ein ziemlich kostspieliger Prozess.

„Darüber hinaus diffundiert Helium, sobald es freigesetzt wird, schnell in die Atmosphäre und entweicht ins All. Unter den weiteren kritischen Aspekten sind seine relative Knappheit (mit begrenzten und nicht erneuerbaren Reserven) und die Preisvolatilität zu erwähnen. Diese kann jederzeit zu plötzlichen Kostensteigerungen in einigen strategischen Sektoren führen. Außerdem könnte – wie bereits bei einigen mineralischen Rohstoffen – die geringe Zahl der Lieferanten Abhängigkeiten schaffen und im Falle einer unerwarteten und unvorhersehbaren Unterbrechung der Versorgung auch geopolitische Risiken erzeugen“, sagt er.

Ulrich Messer

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