O hélio é um dos elementos mais comuns e leves do universo. O ponto de ebulição do hélio está mais próximo do zero absoluto do que qualquer outro elemento e, como tal, é utilizado como meio de resfriamento em grandes equipamentos contendo magnetos, como, por exemplo, em hospitais em todo o mundo. O hélio também tem muitas outras aplicações como enchimento de balões para fazê-los flutuar, em lasers e em aplicações laboratoriais, como HPLC e GC.
Raramente ao se utilizar o hélio é considerado o fato de que, após o uso, o hélio não pode ser reutilizado! O hélio não pode ser fabricado, o que significa que a cada uso estamos esgotando os recursos de hélio do mundo.
O hélio é produzido como subproduto da extração de gás natural, originalmente apenas nos EUA, mas atualmente também no Catar, na Argélia e na Rússia. No entanto, há uma demanda crescente, especialmente da China. Essa grande utilização leva à escassez e resulta em aumento de preços. Desta forma, sempre que possível, alternativas para o hélio precisam ser consideradas e implementadas.
A importância da seleção de gás de arraste tem sido um ponto de discussão entre os usuários da cromatografia de gás há muitos anos, mas esse tópico tem muitos ângulos diferentes a serem considerados como, por exemplo, preço, desempenho, velocidade e compatibilidade analítica. Para servir como gás de arraste em cromatografia gasosa, existem duas propriedades do gás que os usuários procuram: precisa estar disponível em pureza suficiente e ser inerte.
Existem três gases que são comumente usados como gás de arraste: Nitrogênio, Hélio e Hidrogênio. A comparação de eficiência entre esses gases é dada pela curva de Van Deemter que relaciona a altura de pratos teóricos (eficiência) com a velocidade do gás de arraste através da coluna (velocidade).
O gás mais eficiente é o Hidrogênio, seguido pelo Hélio e depois o Nitrogênio. Embora a altura de pratos teóricos ideal para os três gases seja quase idêntica, o hélio e o nitrogênio estão em desvantagem em relação ao tempo de análise (velocidade). Ao visualizar as curvas propostas por Van Deemter et al (1956), vemos que o nitrogênio tem uma faixa estreita onde os pratos teóricos tem a menor altura possível. Já o hélio e o hidrogênio possuem faixas mais amplas onde os pratos teóricos são menores, o que significa que eles podem ser usados em velocidades mais altas com pouco sacrifício na eficiência de separação.
O Hidrogênio é considerado a escolha ideal, combinando separações de alta eficiência com tempos de análise curtos. No entanto, a utilização de cilindro de Hidrogênio é um risco de segurança, visto que uma concentração de 4% em atmosfera provoca explosão. Até o momento, o gás de arraste de escolha mundial tem sido o segundo gás mais eficiente: o hélio. No entanto, com o aumento do custo e a escassez aparente, o seu uso como gás de arraste aumentou.
É importante avaliar soluções analíticas como, por exemplo, mudando para o Hidrogênio – um gás mais rápido e que pode diminuir o tempo de retenção do analítico. Então, embora usemos mais gás, o gás é mais barato (seja de cilindro ou de gerador) e, portanto, tem duas vantagens sobre o hélio, o preço e desempenho.
Quando reflete-se a respeito da segurança de se utilizar o Hidrogênio, os geradores de gás oferecem vantagens frente aos cilindros. É importante procurar por fornecedores de geradores que possuam sistemas de geração de gás hidrogênio sob demanda. Qualquer consumo acima do fluxo esperado, indicando um eventual vazamento e risco para a segurança, promove a paralisação do sistema responsável pela produção do gás de arraste.
Em muitos casos, os analistas de cromatografia não irão apenas olhar para a aplicação com relação à maior eficiência ou ao menor tempo de análise, mas mantendo a solução mais prática em mente. A maioria das aplicações utilizará programação de temperatura para reduzir o tempo de análise.
Existem empresas que dedicam-se a ajudar os usuários com seus métodos e mostrando que os gases de transporte alternativos são uma solução que podemos aconselhar. Além de várias opções instrumentais que ajudam a economizar, ou reduzir os riscos, como um sistema de segurança de hidrogênio.