我們正在耗盡氦氣，而Helium One可能有解決方案 - 彭博社

研究生卡里姆·姆提利（右）在坦桑尼亞伊圖姆布拉收集氣體樣本。

攝影師：阿德里安·奧哈尼安為《彭博商業週刊》拍攝如果喬什·布魯特和他的朋友托馬斯·亞伯拉罕-詹姆斯在公路旅行中沒有聊到無話可説，他們可能永遠不會讀到那六頁改變他們生活的內容。布魯特和亞伯拉罕-詹姆斯是澳大利亞地質學家，曾是布里斯班的室友，他們一直在為礦業和能源公司尋找貴金屬和化石燃料。到2013年11月，亞伯拉罕-詹姆斯住在坦桑尼亞，尋找黃金和銅，並邀請布魯特來訪。“我過得很愉快——這是真正的探索，”亞伯拉罕-詹姆斯回憶道。“我告訴他，‘你一定要來體驗這個地方。’”

在從達累斯薩拉姆市到亞伯拉罕-詹姆斯公司勘探黃金的一個地點的漫長車程中，布魯特在車後座發現了一本政府出版的書，坦桑尼亞工業礦產：投資者指南。書中總結了識別全國各地礦藏的舊報告，其中一些關於氦氣的數字引起了布魯特的注意。幾年前，他在為僱主進行地質分析時，獲得了一些發現宇宙中第二豐富元素的經驗，而這種元素最近在地球上供應不足。

特色在於彭博商業週刊，2019年9月2日。立即訂閲。攝影師：Tommy Trenchard（霓虹燈），Shawn Records（鈉），Christie Hemm Klok（鈹），Carlotta Cardana（黃金）和Kiliii Yuyan（釹）為彭博商業週刊人類的大部分氦氣來自美國和卡塔爾，技術或政治因素幾乎可以在一夜之間嚴重限制市場。氦是一種無色、無味的氣體，可以在地下水、鹽水和湖泊中被困；在礦石、煤層和天然氣田中；以及在熱帶海洋的沉積物或冰層中。但它如此輕盈，以至於難以捉摸。如果不被緊密封閉，它不僅會逃離容器，還會逃離地球的大氣層。回收是可能的，但很困難。就所有意圖和目的而言，氦是一種不可再生資源，對各種工程師和研究科學家來説，正變得越來越有價值。而且沒有人曾經為了氦本身而提取氦。

在一個典型的礦井中，氦氣可以從與甲烷和其他氣體一起結合中盈利地分離，氦的濃度約為2%。根據投資者指南，坦桑尼亞西南部的温泉噴出的氣體中含有5%到15%的氦。“我以為有人寫錯了，”Bluett説，“小數點的位置錯了或者其他什麼。”如果數字是正確的，他和他的前室友發現的東西比金礦還要好。

“在那時我們説，‘忘掉黃金，去首都的地質調查局找原始報告，’”Abraham-James説。在多多馬的一棟低矮建築中，鐵絲網圍欄上方覆蓋着刺鐵絲，他們翻出了1956年英國地質學家T.C. James的一篇論文。他分析了坦桑尼亞周圍自然存在的氣體，當時坦桑尼亞是一個被稱為坦噶尼喀的英國領土，發現該國温泉中的氦濃度高達17.9%。

不久之後，亞伯拉罕-詹姆斯向他的僱主提議進行坦桑尼亞氦氣的交易。公司拒絕了；它的重點是金屬。亞伯拉罕-詹姆斯和布魯埃特辭去了他們的工作。

大約一個世紀前，美國政府開始在德克薩斯州的一個加工廠開發一個巨大的氦氣儲備。聯邦政府希望將其用於飛艇式的空氣船，這被視為未來的交通工具，直到興登堡在1937年將這個想法在新澤西散成了百萬個燃燒的碎片。後來，太空計劃成為儲備的理由，但在1996年，國會在其無盡的智慧中決定政府應該退出氦氣業務。它命令德克薩斯設施的運營商，即美國土地管理局，或BLM，在2015年前出售大部分氣體，認為屆時私營行業會彌補差額。

最後這一部分並沒有發生，因此當BLM開始按照1996年立法的要求提高價格時，氦氣行業幾乎沒有什麼幫助。根據2012年參議院的證詞，精煉零售商空氣液化氦美國公司的總裁大衞·喬伊納表示，價格上漲是不可預測的。該機構還開始收取費用。

姆提利從地下一個計量器中提取氣體，將其儲存在一個袋子裏。攝影師：阿德里安·奧哈尼安為《彭博商業週刊》拍攝如今氦氣的主要用途包括弧焊、色譜分析、醫療激光、光纖、洲際彈道導彈和太空旅行。大型強子對撞機，這個位於日內瓦外部的粒子加速器正在研究物理學的最大問題，每週需要120公噸的氦氣才能保持運行。氦氣可以使物體超導，這意味着它們可以基本上永遠傳輸電力而不會產生任何熱量，氦氣的其他特性使得該元素在半導體制造中至關重要。世界上每台MRI機器都將其磁線圈浸泡在液氦中以防止過熱。這是可能的，因為氦氣在比任何其他元素更低的温度下沸騰——-452.1華氏度。液氦如此寒冷，當研究人員想在南極冷卻某物時，它是首選。

我們所知道的所有液態氦都來自六個國家的14個工廠。美國生產的液態氦略多於一半，卡塔爾約佔三分之一。為了説明BLM銷售預示的價格飆升，看看2017年6月，當沙特阿拉伯和阿聯酋對卡塔爾實施出口封鎖時，其氦氣從市場上消失。BLM開始實施配給。然後，在去年八月，它舉行了最後一次氦氣拍賣，精煉零售商 空氣產品與化學公司出價高於所有人，獲得了100%的氦氣供應。接下來的一個月，埃克森美孚公司在懷俄明州的氦氣工廠因計劃外維護而停產。與鋰的價格一樣，氦氣的價格在商品中也是相對不透明的，但報告稱其價格比去年上漲了135%。在這個市場如此敏感的情況下，一個新的氦氣來源可能會，或許，改變一個國家的經濟。比如説，坦桑尼亞。

即使氦氣價格飆升，天然氣公司也不會僅僅為了在其產品中微量的氦氣上獲得更高的利潤而增加生產。“你被主要產品所束縛，”馬薩諸塞州德德漢的Intelligas Consulting市場研究主任Maura Garvey説。如果你是一個利潤豐厚的大製造商或一個政府的太空計劃，你可以吸收成本增加。但一些客户被告知，他們將無法獲得合同中約定的全部數量，或者他們將不得不支付更多費用。

對於成千上萬的學術研究小組在實驗或儀器中使用液態氦，或運行幾台MRI機器的醫院來説，價格飆升或供應中斷對你的運營構成了障礙。如果你是科羅拉多州朗蒙特的King Soopers，提供免費的兒童氣球，那就更別提了：今年早些時候那裏的一個標誌顯示 “由於我們目前正在經歷的全球氦氣短缺，”來訪的小朋友們只能學會適應。

當布魯特和亞伯拉罕-詹姆斯在2013年11月首次谷歌搜索“氦”和“坦桑尼亞”時，出現了名字彼得·巴里。他曾發表過關於在該國發現的氦同位素的研究，並在牛津大學的克里斯·巴倫丁實驗室工作，後者即將發表關於產生大量氦氣的因素組合的理論。

氦是在地球上通過鈾和釷的自然放射性衰變產生的，這些元素存在於所有岩石中。但這個過程需要很長時間——以億年計——所以你需要一些非常古老的岩石。而且，由於如此古老的岩石沒有很多氣體捕集的構造，你需要一些地質活動來將它們打碎並形成氦氣可以逃逸的裂縫。然後你需要熱量將氦氣推上裂縫，並在表面形成沉積物，以便在沉積層之間儲存氦氣，就像在一個水庫中一樣。

巴倫丁和同事迪維娜·達納巴蘭確定坦桑尼亞是一個具有這種相互作用的地方。大約20億年前，古老的岩石在非洲構造板塊中形成，使它們足夠古老以便放射性衰變產生大量氦氣。三千萬年前，該板塊開始分裂，形成了大裂谷，延伸1700英里，從坦桑尼亞南部到厄立特里亞和紅海。這個過程創造了允許岩漿逃逸的裂縫；岩漿將提供迫使氦氣向上的熱量。與此同時，在表面，沉積物被沉積，提供了可以找到氦氣的儲層。“這種因素的組合使得氦氣在表面上的積累成為可能，”埃馬紐埃爾·卡齊莫託，達累斯薩拉姆大學的地質學講師説。

Bluett和Abraham-James向Ballentine展示了他們找到的舊文件。“當我的理論被證明是正確時，我總是感到驚訝，”Ballentine説。“但在那一刻，看到什麼會形成一個好的氦系統，這顯然是一個。”他和Barry同意前往坦桑尼亞重新採樣James在58年前發現的泉水。“他們根本不知道如何收集這樣的樣本，”Barry説。“那是我的專長。”

2015年9月，Bluett和Abraham-James成立了一家公司，名為Helium One Ltd.，由Abraham-James擔任董事總經理，Bluett擔任技術總監，並獲得了必要的政府許可證。幾個月後，Abraham-James和Barry乘坐租來的豐田陸地巡洋艦，前往位於坦桑尼亞西南部、距離贊比亞邊界50英里的Itumbula村的一個鹽池，T.C. James在這裏瓶裝了高濃度的氦氣。Barry將樣本運送到英國，使用一種稱為質譜儀的專業設備進行分析，這是一種比James使用的儀器更精確的方法。該設備確認了James的發現。“隨着我們逐年回訪，”Barry説，“我們看到相同的數值，這讓我們對測量結果充滿信心。”

像Itumbula這樣的村莊依賴於這樣的鹽池來獲取收入。攝影師：Adriane Ohanesian為《彭博商業週刊》拍攝7月5日，26歲的達累斯薩拉姆大學地質研究生Karim Mtili走上了為方便進入Itumbula鹽池而修建的土堤。他穿着足球短褲、白色T恤和類似Crocs的橡膠靴，手裏拿着一個空的塑料水瓶，一個大漏斗和一根銅管。人們在這裏採鹽可能已經有1萬年了，而今天這是Itumbula的主要收入來源，這個村莊距離最近的醫院有三個小時的路程，沒有鋪砌的道路，大多數居民住在只有一個燈泡的小棚屋裏。但Helium One可能能夠改變這一切。它在這裏發現的氦氣的特許權使用費可能超過坦桑尼亞年國內生產總值的11%。

Mtili 在這裏收集最後一組從鹽池滲出的氣體樣本，準備在今年晚些時候開始繪製地下儲層的工作。他在水中跋涉，白鷺在池塘的淺邊踮着腳尖走動，遠處的牛發出不滿的叫聲。“你看到這些氣泡了嗎？”Mtili 興奮地問。至少可以看到 15 個滲漏，形成從池塘底部上升到水面的氣泡，頻率各不相同。“如果它們來自同一個源頭，它們的流動速度應該是相同的。所以這就解釋了不同樣本之間的百分比差異，”他説。

站在水中到達胯部，Mtili 將漏斗浸入水中，彎下身將寬口端推入池塘的泥底。用另一隻手，他抬起管子，讓氣體可以上升到裏面。“你必須把這些都裝滿水，讓滲漏氣體置換水，”他説。更深入池塘，他用斯瓦希里語呼喊當地人 Godfrey Myega，後者有時會幫忙，併為此任務脱掉了他的內褲。這個大個子在踏入熱水時尖叫着，手裏提着 Mtili 翻轉的棒球帽，裏面裝着一些玻璃小瓶和小型真空密封袋，這些袋子將裝滿氣體，稍後會連接到 Mtili 酒店房間的質譜儀，距離這裏四小時車程。“我坐的這塊石頭真是熱得不得了，”Mtili 説。

Mtili 在 Itumbula 的鹽池中收集樣本。攝影師：Adriane Ohanesian 為彭博商業週刊拍攝布魯特和亞伯拉罕-詹姆斯發現了阿莫科公司（現為BP Plc的一部分）在1980年代進行的該地區地球物理勘測，儘管當時並未找到任何石油，但正如巴倫廷所預測的那樣，發現了大量沉積陷阱，氦氣可以在其中積累。“地震技術可以成像地下，因此你可以查看並説你有這麼多氣體，”巴里説。像姆提利正在收集的樣本顯示了這種氣體中氦的百分比。“然後你將這個數字乘以你認為在地下有多少氣體，這就顯示了你的潛在資源。”

氦氣一號將所有這些數據交給了位於休斯頓的資源認證機構Netherland, Sewell & Associates Inc.。在2016年，NSAI表示姆提利的熱巖下可能有多達980億立方英尺的氦氣。這足以滿足全球需求16年。“據我所知，這是有史以來宣佈的最大氦氣主要資源，”布魯特説。再見，氦氣短缺——至少在理論上。

在勘探業務中，一切都是假設，直到你挖一個洞。氦氣資源（即地下有多少）和氦氣儲備（即可以盈利回收多少）之間可能存在很大差異。目前，氦氣一號擁有的是資源。

“有一點是絕對確定的——地下確實有這麼多氦氣，”巴倫廷説。“它是否以可商業提取的形式集中在一起是當前風險所在。”（巴倫廷和巴里各持有氦氣一號不到1%的股份。）氦氣可能被困在水中。姆提利在七月抽取的氣泡可能不足以填滿阿莫科繪製的捕集結構。瞭解這些未知數的唯一方法——儲層成分、沉積物的滲透性、流速、氣體流動時壓力如何下降——就是鑽探這些結構。

這將會很棘手。韋爾集團資源有限責任公司總部位於弗吉尼亞州里士滿，但主要在加拿大運營，是首個為了自身利益開採氦氣的公司，並且仍然是唯一一家這樣做的公司。（韋爾的氦氣工廠年產4000萬立方英尺，規模不足以影響供應缺口。）首席執行官傑弗裏·沃特説：“這是一項相當複雜的分析。你真的必須有條理、深思熟慮和有洞察力。”薩斯喀徹温省的地質與坦桑尼亞有所不同，他的技術不會給氦氣一號提供任何線索。布魯特表示，他們將使用類似於石油和天然氣鑽探的方式。

坦桑尼亞本身也面臨挑戰。在非洲運營可能會不可預測。政府 對英國黃金開採公司Acacia Mining Plc處以1900億美元的罰款，這是在2017年。“這讓坦桑尼亞的投資者一夜之間失去了信心，”亞伯拉罕-詹姆斯説。“我們是附帶損害，”而氦氣一號未能如希望那樣迅速籌集到用於昂貴且必要的地震和鑽探工作的資金。今年1月，坦桑尼亞政府任命了新的礦業部長多託·比特科，他的辦公室未回應評論請求。今年7月，Acacia的罰款被 減少到3億美元。

更直接地説，Helium One將在建立和運行其基礎設施方面面臨困難。這些泉水遠離任何類似物流中心的地方。Abraham-James堅稱，該公司的低温工廠將佔地面積小，並將由其提取的氣體驅動的渦輪機運行。假設這能奏效，液態氦必須通過被稱為ISO的昂貴多式聯運集裝箱運輸。運送它們的卡車需要在任何方向上行駛三個小時的碎石路。雖然這條路的狀況比東非許多其他類似道路要好，但它也不是東漢普頓的碎貝殼車道。即使是經過昂貴空氣或液壓懸掛升級的卡車，以保護其貨物，這些道路也必須不斷維護和整修。“這不僅僅是擁有氦氣，”Intelligas Consulting的Garvey説。“你必須有基礎設施來將其從地下提取出來，而到他們出口時，氦氣的價格可能會極其高昂。”事情變得複雜到Abraham-James離開管理崗位，他和公司表示，因為日常運營已經超出了他的專業知識和興趣。他的接替者Ian Stalker曾領導鈾公司Uramin Inc.完成了25億美元的收購。

Helium One過去曾面臨延誤，未來可能還會有更多。在它將產品推向市場時，新的來源可能會先到達：卡塔爾的拉斯拉凡工業城，一個計劃中的生產設施——它已經找到了繞過沙特阿拉伯和阿聯酋的辦法——預計每年將增加4億立方英尺。“這幾乎無法彌補BLM的生產損失，”Bluett説。但還有俄羅斯。Gazprom正在西伯利亞建設一個名為阿穆爾的設施，儘管它面臨與基礎設施相關的延誤，且距離港口比Itumbula更遠。一些人懷疑它是否會兑現承諾的20億立方英尺。但如果它真的能做到，Garvey説，“我們應該有足夠的氦氣。隨着供應恢復，這將使價格趨於平穩。我們真的需要更多嗎？”

“仇恨者會繼續仇恨，”亞伯拉罕-詹姆斯説，他仍然擁有公司9%的股份。“他們都在説，‘這太大了，它在非洲，你一定是編造的。’如果他們在説我們壞話，那是個很好的跡象——我喜歡這樣。否則他們就不會在意。”至少，伊圖姆布拉的居民希望他是對的。 這個故事來自 《彭博商業週刊》的特刊 元素*。*