Geht uns bald das Helium aus?

Geologen der Universität Oxford und des norwegischen Förderunternehmens Helium One haben den Fund bedeutender Heliumvorkommen in einem vulkanischen Rift-Gebiet Tansanias bekanntgegeben. Es soll sich um ein Volumen von etwa 1,5 Milliarden Kubikmetern des Edelgases handeln. Das entspräche dem weltweiten Verbrauch des Gases von etwa sieben Jahren - im besten Falle.

"Die Zahl wirkt zwar auf den ersten Blick recht hoch, allerdings muss man zwischen Ressourcen und Reserven unterscheiden", gibt der Geochemiker Martin Blumenberg von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, zu bedenken. "Wir wissen noch nicht, ob das Helium auch wirtschaftlich förderbar ist."

Helium One gibt sich jedenfalls optimistisch. Die Entdeckung vulkanischen Heliums könne den weltweiten Markt für das ungiftige, leichte und nicht brennbare Gas deutlich entlasten. Bisher wird Helium fast ausschließlich als Nebenprodukt aus Erdgas und zum kleineren Teil aus Erdöl gewonnen. Durch eine fraktionierte Destillation wird das Gas dabei hochrein abgeschieden.

Ist es wirtschaftlich?

Sollte es in Zukunft möglich werden, das Gas auch in vulkanischen Riftgebieten, wie in Tansania zu fördern, könnte das den Heliumpreis auch in Zukunft niedrig halten. "Auf jeden Fall ist es eine neue Art des Fundes und ein interessanter neuer Gedanke", meint Geochemiker Blumenberg und schlussfolgert: "Ich kann mir vorstellen, dass er zukünftig eine Relevanz bekommt."

Allerdings müsse zunächst die Infrastruktur für Transport, Förderung und Destillation aufgebaut werden, die ja an den klassischen Erdgas-Lagerstätten schon existiert.

Ob die Heliumproduktion an einer Erdgasförderanlage wirtschaftlich ist, hängt vor allem von zwei Faktoren ab: Vom Anteil des Heliums am geförderten Gas und von der Gesamtmenge des verarbeiteten Erdgases. So sind die USA absoluter Marktführer bei der Heliumproduktion.

Das liegt vor allem daran, dass es in Arizona eine Gaslagerstätte mit bis zu sieben Prozent Heliumanteil gibt. Aber auch in Qatar lohnt sich die Extraktion des Edelgases, obwohl der Anteil dort nicht mal 0,1 Prozent ausmacht. Für den Erfolg ist dann die riesige Gesamtmenge an verarbeitetem Erdgas ausschlaggebend.

Das muss auch bei einem neuen Verfahren berücksichtigt werden: In dem fraglichen Riftgebiet Tansanias ist das Helium in vulkanischen - industriell anderweitig nicht nutzbaren - Gasen enthalten. Hier liegt der Anteil - laut der Firma Helium One - bei etwa vier Prozent.

Eine erschöpfliche Reserve

Helium ist zwar nach dem Wasserstoff das zweithäufigste Element im Universum, trotzdem kommt es auf der Erde relativ selten vor. "Das liegt daran, dass die Erde ein Gesteinsplanet ist und kein Gasplanet, wie zum Beispiel Jupiter", erklärt Mario Trieloff, Professor für Geochemie und Kosmochemie an der Universität Heidelberg. "Auf Jupiter haben wir eine wasserstoff- und heliumreiche Atmosphäre."

Die im Vergleich zum Jupiter kleine Erde hatte indes nicht genügend Schwerkraft, um die beiden Gase bei sich halten zu können. Während Wasserstoff uns durch die Verbindung mit Sauerstoff zu Wasser noch in ausreichender Menge erhalten blieb, entfloh das Helium. Und das passiere auch heute noch, sagt Trieloff

Helium aus der Entstehungszeit der Erde

Das Helium, das die Forscher in Tansania aufgefangen haben, ist sehr alt. "Ein kleiner Teil des Heliums, das Isotop Helium-3, wurde im Prinzip schon bei der Bildung der Erde eingeschlossen, der größte Teil des Isotopes Helium-4 entstand durch radioaktive Zerfälle im Verlauf der Erdgeschichte", sagt Professor Trieloff. Jetzt bricht es aus - vermutlich begünstigt durch den heißen Vulkanismus.

"Dort wo Gestein schmilzt, wo es anormal hohe Temperaturen gibt oder auch mal eine Druckentlastung, können Schmelzen auftreten. In diesen wird das Helium gesammelt und kann weiter an die Oberfläche transportiert werden". Manchmal, sagt Trieloff, genüge aber auch die höhere Temperatur, um Helium in Gesteinen zu mobilisieren.

Frisches Helium aus der Kernspaltung

Aber auch jetzt entsteht Helium noch unter der Erdoberfläche durch nukleare Zerfallsprozesse. "Uran- und Thoriumzerfälle produzieren Alpha-Teilchen und die sind nichts anderes als Heliumkerne", erklärt Trieloff. "Sie bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen und wenn die sich mit Elektronen verbinden, bekommt man das häufigste Heliumisotop - Helium 4."

Zwar sind die Uranvorkommen auf der Erde nicht sehr groß, aber dennoch eine beständige Quelle für Helium 4. "Uran 238 hat eine Halbwertszeit von viereinhalb Milliarden Jahren - das ist etwa das Alter der Erde." Sagt Trieloff. "Wir hatten also vor viereinhalb Milliarden Jahren etwa doppelt soviel Uran 238 auf der Erde".

Im Umkehrschluss heißt das: Die natürliche Helium-Produktion im Erdinnern wird in den kommenden viereinhalb Milliarden Jahren noch immer etwa die Hälfte davon betragen. "Das ist weiterhin ausreichend und stellt im Prinzip kein großes Problem dar", versichert der Geologe, Helium werde im Erdkörper in ausreichender Menge produziert. Die Frage sei nur, "wie bekommt man es an die Oberfläche?"

Optimismus ist erlaubt

"Das Spannende bei diesen neuen Studien ist wohl", sagt Trieloff, "dass man jetzt in der Lage ist, systematisch nach Heliumvorkommen zu suchen und diese auch systematisch einzugrenzen". Das gebe einen Anreiz, auch an ungewöhnlichen Orten gezielt nach Helium zu suchen und Heliumfunde nicht mehr nur - wie bislang - dem Zufall zu überlassen.