99,99997 Prozent rein: China schafft Durchbruch bei Heliumgewinnung

Chinas erste Anlage zur Gewinnung von hochreinem Helium hat ihren Abnahmetest bestanden. Für das Land bedeutet das einen Durchbruch bei der Gewinnung von Helium aus Erdgasquellen, wie das offizielle Nachrichtenblatt des chinesischen Ministeriums für Wissenschaft und Technik berichtet. 

Helium ist auf der Erde relativ selten. Es kommt vor allem in Erdgas und zu geringen Anteilen in der Luft vor. Aber das Edelgas kommt nicht nur in Kinderballons vor - es wird auch in der Wissenschaft und Technik als Kühlmittel für tiefste Temperaturen benötigt. Supraleitende Magnete, die etwa in Magnetresonanztomografen zum Einsatz kommen, werden mit flüssigem Helium (-269 Grad Celsius) gekühlt. 2.000 Liter braucht so ein Gerät davon. Aber auch in der Chipherstellung und Fusionsforschung ist Helium unabdingbar.

➤ Mehr lesen: Mangel an Helium gefährdet MR-Untersuchungen

99,99997 Prozent rein

Mit dem System lasse sich Helium der Reinheitsklasse 6 herstellen. Die Reinheitsklasse gibt an, wie viele 9en sich in der Zahl der Reinheit befinden. Bei Klasse 4 liegt die Reinheit bei 99,99 Prozent, bei Klasse 6 mindestens bei 99,9999 Prozent. Die chinesische Anlage schafft eine Reinheit von 99,99997 Prozent. Bei Heliumballons kommt typischerweise Helium der Klasse 2 (also 99 Prozent) zum Einsatz.

Chinesische Medien sprechen dabei von "6N9 Grade". Bei dieser Reinheitsklasse kommt nach den sechs 9en noch eine siebte 9 hinzu, das Helium ist also 99,99999 Prozent rein. Das bedeutet, dass es pro 10 Millionen Heliumteilchen nur ein Fremdteilchen geben würde. Bei der chinesischen Anlage sind es allerdings 3 Fremdteilchen, also nicht ganz 6N9.

Unabhängiger von anderen Ländern

Das Helium ist allerdings rein genug, um Helium für den medizinischen Sektor oder die Chipindustrie bereitzustellen. Damit kann China einen wichtigen Rohstoffengpass überkommen. Der größte Teil des heutigen Heliums wird nämlich aus Erdgasquellen in Algerien, Katar und den USA gewonnen. 

Auch China sitzt auf Erdgasquellen, die Heliumkonzentration ist dort mit 0,03 bis 0,05 Prozent allerdings sehr gering. Dementsprechend schwierig ist es, daraus hochreines Helium herauszufiltern. Bei anderen Erdgasfeldern liegt die Heliumkonzentration zwischen 1 und 7 Prozent.

Mehrere Filtermethoden hintereinander

Für die Entwicklung der Anlage benötigten die chinesischen Forscher 6 Jahre. Zunächst entfernt ein Katalysator Wasserstoffverunreinigungen aus dem Gas, gefolgt von einer Membranfilterung und Druckwechselabsorption, wodurch Stickstoff und Methan (der Hauptbestandteil von Erdgas) herausgefiltert wird.

Danach wird das Gas noch einmal ultrastark abgekühlt, um das restliche Neon herauszufiltern. Das funktioniert ähnlich wie bei der Destillation von Alkohol: Neon siedet nämlich bereits bei -246 Grad Celsius, während Helium bei etwa -269 Grad zu kochen beginnt. Bei den 3 Fremdteilchen, die noch im Helium übrig sind, handelt es sich übrigens um Neon.

Die Anlage soll im 24-Stunden-Betrieb pro Jahr 400.000 Kubikmeter hochreines Helium herstellen können. Das ist genug, um knapp 6.000 Personen mit Ballons abheben zu lassen.