Personal científico del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA, un centro mixto de la Universidad de Zaragoza y del CSIC) y de los Servicios de Apoyo a la Investigación del campus aragonés lideran un proyecto mundial de construcción de pequeñas plantas para licuar helio, que se adapten al consumo de refrigeración de hospitales, laboratorios e industrias.
Utilizar máquinas industriales de mayor capacidad de producción que la necesaria tiene como consecuencia pérdidas importantes de gas y exceso de consumo energético, tal como ha destacado Conrado Rillo, científico del ICMA, que ha realizado una revisión de las aplicaciones del helio líquido dentro de los Seminiario de Física de la Materia Condensada en el campus aragonés.
El helio líquido tiene numerosas aplicaciones, como la refrigeración (investigación de materiales magnéticos y superconductores, resonancias magnéticas de hospitales,…). El helio líquido, una vez evaporado en los equipos que refrigera, debe reciclarse y licuarse de nuevo.
Existen grandes plantas de recuperación y licuación de helio industriales basadas en técnicas desarrolladas a principios del siglo pasado, capaces de licuar hasta 1.000 litros a la hora (licuadores talla XXL), idóneas para grandes instalaciones científicas como el gran acelerador de partículas LHC.
Sin embargo no existen plantas de licuación de helio más pequeñas (talla S), cuyo ritmo de producción se adapte a las necesidades de la mayoría de los laboratorios de investigación y así reciclar el helio de forma eficiente.
El helio es el segundo elemento más ligero y también el segundo más abundante en el Universo observable. La mayor parte del helio se formó durante el Big Bang, y se sigue creando nuevo helio en las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en las estrellas. Sin embargo, en la Tierra el helio es muy escaso.
En la atmósfera su presencia es insignificante, pero se puede obtener del subsuelo donde está mezclado con gas natural. El helio tiene numerosas aplicaciones tanto en forma de gas (en soldadura, en la fabricación de materiales como silicio y germanio, en submarinismo, en láseres…), como en forma líquida para refrigeración (investigación de materiales magnéticos y superconductores, resonancias magnéticas de hospitales…).
La licuación del helio requiere alcanzar temperaturas de 269 grados centígrados bajo cero y no es un proceso sencillo. El año pasado se cumplieron 100 años de la fabricación de helio líquido por primera vez, hecho que se debe al físico holandés H. Kamerling Onnes.
El desarrollo reciente de pequeños refrigeradores de ciclo cerrado, cada vez más eficientes, está permitiendo, por procedimientos relativamente sencillos comparados con los tradicionales, recuperar, purificar y licuar helio (licuadores talla S) a un ritmo perfectamente adaptado al consumo de cada laboratorio, centro hospitalario, o industria, minimizando las pérdidas de gas y el consumo energético.
Investigadores del centro CiQUS de la Universidad de Santiago de Compostela han desarrollado una técnica pionera para regular el flujo de calor en estos sistemas aplicando campos eléctricos sobre regiones muy localizadas del material.
Este científico liderara a partir de 2026 el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Mark Thomson tendrá el reto de impulsar proyectos de enorme envergadura, como la posible construcción de un nuevo acelerador de casi 100 kilómetros de longitud, que transformaría el panorama de la física.
