Najhladnija tečnost na svetu

Povod za razgovor sa Milicom Grković-Popović, dipl. fizikohemičarem i rukovodiocem prodaje specijalnih gasova i pripadajuće opreme u kompaniji Messer Tehnogas AD, jeste izgradnja nove punionice helijuma u Pančevu. Milica Grković-Popović za „Vreme“ detaljno objašnjava osobine helijuma i njegovu primenu – kako u tečnom tako i u gasovitom stanju.

„VREME„: Kako je Messer odlučio da investira u punionicu helijuma?

MILICA GRKOVIĆ–POPOVIĆ: Messer Tehnogas AD je vodeća gasarska kompanija u regionu i pre nekoliko godina rešila je da svoj proizvodni program zaokruži izgradnjom punionice helijuma u Srbiji. Srećna okolnost bila je da nam nisu bile potrebne dozvole za izgradnju, jer je reč o postojećim infrastrukturnim objektima u jednom od naša tri pogona Fabrike Pančevo. Proces je započet pre oko četiri godine, u početku „stidljivo“, u smislu pokušaja da se obezbedi mala zaliha tečnog helijuma za hitne slučajeve. Vremenom je postalo jasno da je kompletna punionica neophodna. Presudnu ulogu odigrala je svetska kriza u snabdevanju helijumom, koja je započela februara 2011, a kulminirala od septembra 2012. U poslednja dva meseca došlo je do blage normalizacije u snabdevanju, ali kriza i dalje traje, a posledica ove, kao i svake druge nestašice, jeste izuzetno veliki skok nabavnih i prodajnih cena na svetskom tržištu, pa i kod nas.

Sledeća faza počela je pre malo više od godinu dana, izmeštanjem punionice gasovitog azota iz Pančeva u Beograd. Nova punionica predstavlja značajno tehničko-tehnološko usavršavanje, kojim je omogućena proizvodnja azota do kvaliteta 6.0 (99,9999 odsto N2); pritisak punjenja je sa 150 bara podignut do 300 bara, što omogućava znatne uštede u transportu za velike potrošače.

Adaptacija postojećeg prostora izvršena je u proteklih nekoliko meseci – prostor u potpunosti zadovoljava sve bezbednosne zahteve, s obzirom na to da se nalazi na lokaciji za proizvodnju i punjenje vodonika do kvaliteta 6.0 (99,9999 odsto) i pritiska do 300 bara. Kompresor do 300 bara može da puni helijum u kvalitetu balon gasa, a očekuje se isporuka još dva specijalna membranska kompresora za čist helijum, dve cisterne za tečni helijum i sistema za prečišćavanje helijuma. Na ovaj način, uz adekvatnu ambalažu i pripremu boca, kao i novu komoru za pripremu boca (za helijum i ostale gasove) puštenu u rad u Pančevu krajem prošle godine, biće omogućeno punjenje helijuma do kvaliteta 6.0 (99,9999 odsto). Prema obećanju našeg inženjerskog tima sa Sinišom Drobnjakom na čelu, i vođom projekta Markom Malovićem, planirano je da punionica helijuma probni rad počne za oko osam meseci, dok bi za godinu dana ona trebalo da počne sa radom u punom kapacitetu. Naša želja je da krenemo u snabdevanje kupaca u zemlji i regionu iz sopstvene proizvodnje. Time bismo smanjili rokove isporuke i transportne troškove koji nisu zanemarljivi.

A zašto baš helijum? Možete li nešto više reći o upotrebi ovog gasa?

Helijum je najlakši od plemenitih gasova i kao takav ima veoma specifične osobine. Zastupljenost u prirodi mu nije velika, u zemljinoj atmosferi se nalazi u tragovima – oko 0,00052 odsto, i jako brzo napušta atmosferu.

Istraživanja tečnog helijuma nagrađena su sa nekoliko Nobelovih nagrada, a neki aspekti i dalje predstavljaju predmet proučavanja. Tečni helijum ključa na -269°C, dok na temperaturi 2,17 K (-271°C) postaje superprovodna tečnost. U čvrsto stanje moguće ga je prevesti samo pod pritiskom od preko 25 atmosfera. Interesantna je primena tečnog helijuma: kod MRI, tj. sistema magnetnih rezonanci u bolnicama, koji omogućavaju formiranje slike unutrašnjih organa i predstavljaju jednu od najmodernijih dijagnostičkih tehnika, kao i za NMR, odnosno sisteme koji se uglavnom koriste u naučno-istraživačkim ustanovama za spektroskopsko određivanje sastava materije, u istraživanjima fizike čvrstog stanja na niskim temperaturama, SQUID-ovima, EPR-ovima i sl. U osnovi, spuštanjem temperature u oblast ispod 4,2 K oko 16 elemenata pokazuje superprovodne osobine, pa se neki od njih koriste za izradu superprovodnih magneta.

Najveće postrojenje koje koristi tečni helijum je Veliki sudarač hadrona u CERN-u. To je akceleratorski sistem od 1600 superpovodnih magneta postavljenih duž 27 km dugačkog tunela za čije rashlađivanje je potrebno 96 tona tečnog helijuma, odnosno 768.000 litara!

Koliko je sve u vezi sa tečnim helijumom specifično, najbolje se vidi na primeru cisterni za tečni helijum: za transport „običnih“ kriogenih gasova – tečnog argona, tečnog azota, tečnog kiseonika – koriste se vakuum izolovane cisterne, ali za transport tečnog helijuma potrebna je cisterna u cisterni, tj. tečni helijum se nalazi u omotaču koji je napunjen tečnim azotom. Takođe, kao što korisnici tečnih gasova dobro znaju, za atmosferske kriogene gasove cisterna dođe na lokaciju i odmah se radi povezivanje i istakanje gasa. Kada cisterna tečnog helijuma stigne u punionicu, mora da sačeka najmanje 24 sata da se tečnost unutar cisterne stabilizuje, pa je zatim moguće istakanje iz cisterne. Do krajnjeg potrošača tečni helijum se doprema u vakuum izolovanim posudama od 100, 250, 450 ili 500 litara vodene zapremine. Grubo preračunato, masa od jednog kilograma odgovara zapremini od osam litara tečnog helijuma, odnosno 5,97 m3 gasovitog helijuma, pa se može lako zaključiti da je transport helijuma praktično transport ambalaže, te da je najlogičniji način snabdevanja potrošača gasovitim helijumom u bocama punjenim do pritiska od 300 bara. Nažalost, to zahteva prilagođavanje opreme za korišćenje gasova kod potrošača, pa je prelazak na novi standard proces koji će zahtevati mnogo vremena. Kompanija Messer ima tri centra za punjenje i isporuku helijuma: u Francuskoj, Švajcarskoj i Austriji. Interesantno je da Messer u Švajcarskoj snabdeva CERN, dok Austrija snabdeva Srednju i Jugoistočnu Evropu.

A kada je reč o helijumu u gasovitom stanju?

Gasoviti helijum nije baš tako egzotičnih osobina. Čist helijum ima najveću primenu u analitici, u različitim laboratorijama: u industriji – koristi se u kontrolnim i istraživačkim laboratorijama, u naučnoistraživačkim centrima, različitim nezavisnim kontrolnim telima, zatim u metalnoj industriji za formiranje laserskog snopa u rezonatorima ugljen-dioksidnih lasera za obradu metala, za kontrolu curenja/zaptivenosti pr. rashladnih sistema, u automobilskoj industriji za er-begove, za meteorološke balone i balone za nadzor službi bezbednosti, a za tehničko ronjenje na većim dubinama koriste se mešavine sa helijumom… Gasoviti helijum koristi se za ispitivanje curenja sistema jer njegovi mali atomi nesmetano prolaze kroz najmanje nezaptivenosti. Kada se posmatra cela punionica helijuma, svi elementi moraju da budu od adekvatnih materijala i odgovarajuće tehnologije, potrebno je optimizirati broj spojeva, a za one koji postoje koriste se specijalni sistemi za zaptivanje jer su u protivnom gubici veoma veliki i izuzetno skupi. To su samo neki od detalja koji pokazuju koliko je komplikovan rad sa helijumom.

Koliko je uloženo u ovu punionicu? Možete li nešto reći o ostalim investicijama i planovima Messera?

Ukupna procenjena vrednost investicije nije tako visoka, nešto preko tri miliona evra, ali su troškovi proizvodnje i održavanja veoma veliki. Jedan od problema, ili prednosti, u zavisnosti kako se posmatra, jeste i to što sve investicije u Srbiji Messer Tehnogas AD finansira iz tekućih prihoda kompanije, jer je cena kapitala u Srbiji neopravdano visoka. Trenutno je u toku i investicija od oko 20 miliona evra u postrojenje za razlaganje vazduha za novu topionicu bakra u Boru i još nekoliko manjih koje se privode kraju, kao što je punionica freona ili renoviranje punionice specijalnih gasnih mešavina. Na osnovu potreba u zemlji i regionu, kao i projektovanog kapaciteta, planirano je da se oko 80 odsto proizvodnje izvozi u: Tursku, Bugarsku, Rumuniju, Grčku, Makedoniju, Albaniju, Crnu Goru, Republiku Srpsku i Federaciju.