Esta instalación, construida en colaboración con el ICN2, es única en Cataluña y permite recuperar el 80% del helio líquido que consume el Sincrotrón ALBA para el funcionamiento de los imanes superconductores y para llevar a cabo experimentos a muy bajas temperaturas.

Cerdanyola del Vallès, 29 de enero de 2018

. A pesar de ser el segundo elemento más abundante en el universo, las reservas de helio en la Tierra son muy limitadas y se prevé que se agoten en pocas décadas. Este gas inerte, que se genera al fusionar átomos de hidrógeno, se encuentra escondido en el subsuelo de algunas reservas de gas natural y su extracción es cara y difícil de obtener. Por este motivo, se buscan sistemas para recuperarlo y así facilitar su aplicación en la multitud de equipamientos en los que se utiliza (más allá de los populares globos).

El helio líquido es básico para el funcionamiento de equipos médicos como los magnetoencefalógrafos (MEG), para enfriar a casi 270° bajo cero los imanes superconductores que contienen. También es necesario para llevar a cabo diferentes experimentos científicos: en el Sincrotrón ALBA hay actualmente dos imanes superconductores, uno para la producción del haz de luz en una de las líneas experimentales y otro en el entorno de muestra de otra línea, que necesitan un abundante suministro de helio. Además cuatro de las ocho líneas de luz que tiene la infraestructura lo utilizan para mantener frías las muestras que se deben analizar cuando son atravesadas por la luz de sincrotrón.

Para asegurar la disponibilidad de esta sustancia a un coste limitado (se prevé que el coste en el mercado mundial pueda llegar a duplicarse en un futuro próximo), ALBA ha construido una planta para licuar el gas de helio y reutilizarlo de nuevo una vez licuado.

"Con la nueva planta podemos reciclar el 80% del helio que consumimos cuando hacemos experimentos y ahorrar a día de hoy más de 10 € por litro consumido", comenta Joan Casas, jefe de Ingeniería del Sincrotrón ALBA.

Un circuito para reciclar el helio

Cuando se utiliza helio líquido en los experimentos del Sincrotrón ALBA, éste pasa de estado líquido a gaseoso. La nueva planta recupera el helio en estado gaseoso, lo purifica y lo vuelve a estado líquido para ser utilizado de nuevo. El proceso que hace es el siguiente.

El helio llega a la planta a través de un sistema de tuberías y se almacena en un globo de 20 m3 a presión ambiente. Posteriormente, se comprime a 200 bar, para almacenarlo en botellas hasta que se necesite licuar. El siguiente paso, justo antes de la licuefacción, es purificarlo de los contaminantes que se hayan podido introducir durante todo el proceso hasta conseguir un 99,999% de pureza. Finalmente el gas purificado se sigue comprimiendo hasta que se enfría por debajo de -269 ºC, momento en que una parte del gas se vuelve líquida. La parte líquida se guarda en un depósito de 1000 litros a disposición de los equipos que lo necesiten. La parte gaseosa se complementa con más gas purificado, y se sigue comprimiendo y enfriando, para ir produciendo más helio líquido.

Esta planta es única en Cataluña y permite reciclar hasta 25.000 litros de helio al año. Se ha llevado a cabo con la colaboración del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), que también se beneficiará de una parte de la producción. La planta ha sido construida en un espacio anexo al edificio con la colaboración de empresas locales, se ha instalado totalmente con recursos internos del Sincrotrón ALBA y ha completado su legalización.

Aparte del ahorro económico, la planta favorece la sostenibilidad de los equipos, permite ser menos dependientes de un mercado con poca disponibilidad y precios fluctuantes asegurando a partir de ahora una reserva de helio líquido de 2 semanas sin ningún nuevo suministro.

Vista general de la nueva planta de licuefacción de helio, ubicada anexa al área experimental del Sincrotrón ALBA. Fotografía: Yuri Nikitin.