- Helium hanya bisa diperoleh sebagai produk sampingan dari ekstraksi gas alam, sehingga sangat rentan terhadap konflik geopolitik dan gangguan rantai pasok
- Helium digunakan sebagai sumber daya esensial di MRI, semikonduktor, serat optik, dirgantara, dan riset ilmiah berkat pendinginan kriogenik dan sifat inertnya
- Dalam penggunaan seperti litografi EUV dan pendinginan magnet superkonduktor, secara sifat fisik tidak ada gas pengganti
- Di beberapa bidang, sistem daur ulang mengurangi pemakaian, tetapi penggantian total tidak mungkin
- Pasokan helium terkait langsung dengan produksi gas alam, sehingga regulasi lingkungan dan lambatnya ekspansi infrastruktur memicu ketidakpastian pasokan jangka panjang
Rantai Pasok Helium dan Ketidakmungkinan Penggantian
- Perang Iran dan penutupan Selat Hormuz berdampak serius bukan hanya pada minyak, tetapi juga pada rantai pasok helium
- Helium diproduksi sebagai produk sampingan dari ekstraksi gas alam, dan Qatar menyumbang sekitar sepertiga pasokan dunia
- Penutupan selat membuat harga helium melonjak, dan para pemasok menyatakan force majeure
- Cadangan strategis helium yang sebelumnya dipertahankan pemerintah AS selesai dijual pada 2024
Karakteristik Helium dan Struktur Produksinya
- Helium adalah unsur paling ringan kedua setelah hidrogen sekaligus unsur paling melimpah kedua di alam semesta
- Di atmosfer Bumi, helium terlalu ringan sehingga lolos ke angkasa, jadi secara komersial hanya bisa diekstraksi dari lapisan gas alam bawah tanah
- Helium terbentuk dari peluruhan radioaktif uranium dan torium lalu terakumulasi di lapisan gas selama jutaan tahun
- AS dan Qatar menyumbang sekitar dua pertiga produksi global, sementara sisanya diproduksi oleh Rusia, Aljazair, Kanada, Tiongkok, Polandia, dan lainnya
- Helium adalah unsur dengan titik didih terendah, yaitu 4.2K(-452°F)
- Helium dapat tetap dalam wujud cair bahkan pada suhu mendekati nol mutlak, sehingga penting untuk pendinginan kriogenik
- Sifat inert, konduktivitas termal tinggi, dan ringan membuatnya dipakai di berbagai industri
Penggunaan Industri Utama Helium
- Konsumsi tahunan global sekitar 180 juta m³; meski lebih kecil daripada nitrogen atau gas alam, helium adalah sumber daya inti yang tidak tergantikan
-
Perangkat MRI
- Menyumbang sekitar 17% konsumsi helium di AS
- Digunakan untuk pendinginan magnet superkonduktor, dan magnet NbTi hanya mempertahankan keadaan superkonduktor pada 9.2 derajat di atas nol mutlak
- Dulu ada kehilangan 0.4 liter per jam, tetapi kini desain ‘zero boil-off’ membuat kebutuhan isi ulang hampir tidak ada
- MRI dengan superkonduktor suhu tinggi memang ada, tetapi sebagian besar dari 50 ribu unit MRI masih bergantung pada helium
-
Industri semikonduktor
- Menggunakan sekitar 25% helium global, dan sekitar 10% di AS
- Dipakai dalam pertumbuhan silikon metode Czochralski, litografi EUV, pembersihan ruang vakum, dan deteksi kebocoran
- Pada peralatan EUV, helium tak tergantikan karena hampir tidak menyerap radiasi EUV
- Menurut laporan industri, pemakaian helium diperkirakan naik 5 kali lipat pada 2035
-
Manufaktur serat optik
- Menggunakan 5~6% helium global
- Dipakai sebagai gas pendingin yang mencegah pembentukan gelembung saat inti dan selubung kaca digabungkan
- Tidak ada gas lain yang bisa menggantikannya
-
Gas purge
- Digunakan di industri dirgantara untuk membersihkan tangki hidrogen cair dan oksigen cair
- NASA adalah pengguna helium terbesar di AS, sekitar 7% dari total konsumsi
- Karena titik didih rendah dan sifat inert, sulit digantikan oleh gas lain
-
Gas pengangkat
-
Digunakan pada kapal udara dan balon, sekitar 18% konsumsi di AS
- Lebih aman daripada hidrogen, tetapi saat pasokan ketat harganya sangat volatil
-
Riset ilmiah dan instrumentasi
- Sekitar 22% konsumsi di AS
- Penting untuk peralatan kriogenik atau presisi tinggi seperti magnet superkonduktor, SQUID, dan spektrometer massa
- Fasilitas riset besar seperti LHC milik CERN juga menggunakannya dalam jumlah besar
-
Pengelasan
- Sekitar 8% di AS
- Karena inert dan berkonduktivitas termal tinggi, helium cocok sebagai gas pelindung untuk logam cair
- Di luar AS, dalam banyak kasus helium digantikan oleh argon
-
Penyelaman
- Sekitar 5% di AS
- Digunakan dalam gas campuran pernapasan untuk penyelaman laut dalam (Trimix) guna mencegah narkosis nitrogen
- Selain helium, hanya neon yang bisa menjadi pengganti parsial, tetapi resistansi pernapasannya tinggi sehingga kurang praktis
Upaya Penghematan dan Daur Ulang Helium
- Di beberapa bidang, gas pengganti atau sistem daur ulang menurunkan konsumsi
- Berkurangnya kehilangan helium pada perangkat MRI, serta penerapan sistem daur ulang oleh NASA, menurunkan penggunaan di sektor dirgantara dari
18.2 juta m³ (26%) pada 2010 menjadi 4 juta m³ (7%)
- Namun sebagian besar helium di AS masih belum dipulihkan, dan daur ulang berpotensi menghemat lebih dari 90%
- Penggantian total tidak mungkin; helium dinilai sebagai sumber daya yang bisa ‘dikurangi’ tetapi sulit ‘dihilangkan’
Keterbatasan Pasokan dan Implikasi Kebijakan
- Pasokan helium terkait langsung dengan volume produksi gas alam
- Cara paling langsung untuk memperoleh helium baru adalah memperluas ekstraksi gas alam
- Di AS masih ada cadangan gas yang belum dikembangkan di Alaska, Teluk Meksiko, dan shale Marcellus
- Namun karena regulasi lingkungan dan keterlambatan perizinan, persetujuan proyek baru sering memakan waktu lebih dari 10 tahun
- Keterbatasan pasokan helium dan gas alam memicu volatilitas harga dan risiko keamanan
- Karena itu, intervensi kebijakan dan perluasan infrastruktur menjadi tantangan utama untuk menjaga stabilitas pasokan
1 komentar
Komentar Hacker News
Kurang dari 10% pembangkit listrik tenaga gas alam memulihkan helium, sisanya dilepas ke atmosfer
Ini bukan masalah fisika, melainkan masalah rekayasa dan keekonomian
Membuat helium lewat fusi nuklir tidak realistis, tetapi masa depan di mana kita menembaki proton ke hidrogen untuk mengisi balon benar-benar terasa seperti sci-fi
Helium adalah gas inert, jadi tidak ada molekul yang bisa dipecah untuk mendapatkannya, dan mendapatkannya dari peluruhan radioaktif juga terbatas
Saya rasa perusahaan tidak bergerak dengan perspektif jangka panjang karena struktur bonus
Saya tidak khawatir soal kelangkaan helium
Secara teknis helium bisa diekstraksi dengan baik, masalahnya adalah keekonomian
Jika harga naik, investasi akan meningkat dan pasokan akan mengikuti
Saat ini keekonomiannya rendah karena proyeksi permintaan dan biaya investasi tidak cocok
Dengan pertumbuhan 3% per tahun, habis dalam 80~140 tahun; dengan pertumbuhan 5%, habis dalam 50~90 tahun
Kalimat “saya tidak khawatir” pada akhirnya hanyalah sudut pandang egoistis antargenerasi
Baru-baru ini saya mendengar wawancara produsen helium di podcast Odd Lots dari Bloomberg
Mereka membahas struktur pasar helium dan masalah pasokan
Saat putra saya mengalami serangan asma berat, terapi helium menyelamatkan nyawanya
Dokternya bercerita soal masalah kekurangan helium dan bilang ia membenci helium untuk balon
Saya benar-benar merasakan bahwa ini adalah sumber daya yang sangat berharga
Hanya dengan mengurangi penggunaan yang bisa digantikan seperti pengelasan, pengangkatan, dan gas purge, kita bisa mengimbangi seluruh produksi Qatar
Jika ditambah daur ulang, masalah pasokan bisa banyak berkurang
Eksperimen sedang dilakukan untuk mengganti sebagian helium dengan hidrogen dalam campuran gas selam
Risiko kebakaran dan dampak fisiologisnya masih belum pasti, tetapi ada potensi untuk penyelaman komersial, militer, dan eksplorasi
Penyelam rekreasi biasa kemungkinan tidak akan pernah menggunakan hidrogen
Artikel terkait
Jika presisi lengan robot kendali jarak jauh ditingkatkan, itu seharusnya cukup menjadi pengganti
Episode podcast Odd Lots itu menarik
Dibahas kisah AS yang menjual cadangan helium strategisnya dengan harga murah sambil menyebutnya “untuk balon”, serta sulitnya produksi, pemurnian, dan pengangkutan helium
Saat itu nilai strategis helium dianggap rendah, dan penggunaan utamanya pada era Perang Dingin adalah balon militer untuk pengintaian
Waktu itu orang belum tahu helium akan menjadi sumber daya yang esensial untuk litografi semikonduktor
Dengan menggunakan cadangan strategis sebagai sumber pasokan reguler dan menekan harga secara artifisial, situasi kekurangan saat ini pun tercipta
Ketergantungan pada litografi EUV paling saya khawatirkan
MRI telah mengurangi konsumsi lebih dari 90% dengan desain boil-off-free, tetapi dalam proses semikonduktor penggunaan helium per wafer justru meningkat
Ini bukan masalah daur ulang, melainkan masalah kenaikan permintaan
Dampak ekonomi dari gangguan rantai pasok helium bisa berlanjut selama beberapa dekade
Yang lebih mengkhawatirkan adalah terlalu sedikit orang, terutama di AS, yang menyadari betapa seriusnya masalah ini
Ini mengingatkan saya pada esai Asimov yang saya baca pada 1980-an, The Vanishing Element
Di sana diperingatkan bahwa begitu helium dilepas ke atmosfer, ia menjadi sumber daya yang hilang ke luar angkasa
Rasanya seperti ramalan itu kini menjadi kenyataan
Di atmosfer, helium bercampur dengan udara dan hanya sebagian yang mencapai kecepatan lepas
Sebagian memang lolos ke luar angkasa karena faktor kompleks seperti angin surya, tetapi mekanisme pastinya masih diperdebatkan