Helium (He) merupakan gas alam yang tak terbarukan. Helium ditambang sebagai produk sampingan dari uranium, tidak dapat dibuat dan dimanufaktur. Hanya tiga negara yang memiliki banyak cadangan helium di dunia, yaitu Amerika Serikta, Qatar, dan Aljazair.
Kesulitan dalam mendapat pasokan helium dimulai sejak tahun 2006 (innovationnewsnetwork.com, 2023). Kondisi ini semakin diperburuk dengan adanya ledakan dan kebakaran pabrik pengolahan helium di Amur, Rusia tahun 2022 (greenmatters.com, 2023). Ditambah lagi, invasi Rusia ke Ukraina yang mengganggu jalur distribusi gas alam melalui pipa. Dua dari tiga pabrik pengolahan helium di Qatar, tutup karena pemeliharaan dan CHEU di Amerika Serikat juga tutup sementara karena alasan yang sama. Faktor-faktor tersebut menambah kelangkaan pasokan dan peningkatan harga jual helium di dunia.
Kelangkaan helium diprediksi akan terus belanjut sampai akhir 2024 (gasworld.com, 2023). Karenanya, banyak industri, terutama rumah sakit, yang khawatir akan isu pasokan helium. Rumah sakit bergantung pada helium untuk mengaktifkan pendeteksian penyakit menggunakan MRI. MRI membantu mendeteksi tumor dan gangguan kesehatan lain di berbagai organ dalam tubuh. Alat ini bekerja dengan mengandalkan helium cair.
Selain dunia kesehatan, dunia riset juga terganggu karena ada beberapa instrumen, misal gas chromatography yang membutuhkan helium sebagai gas pembawa (carrier gas). Tidak ada helium berarti tidak ada analisis, yang secara praktis merupakan mimpi buruk bagi semua laboratorium.
Bagaimana cara kita menghemat penggunaan Helium? Atau adakah alternatif gas pembawa lainnya yang dapat digunakan di GC dan GC-MS?
Beralih ke Hidrogen sebagai Alternatif Helium
Carrier gases (gas pembawa) pada instrument gas chromatography, umumnya adalah helium, hidrogen, dan nitrogen. Sebelum memilih alternatif gas pembawa, baiknya kita kenali viskositas dan difusivitas gas yang ditunjukkan oleb kurva Golay di bawah (Gambar 1). Pertimbangan lainnya, kelambanan gas (inertness) pembawa untuk menghindari kemungkinan reaksi dengan sampel atau fase diam. Terakhir, harus kompatibel dengan detektor yang digunakan.
Jika dilihat dari kurva di atas, hidrogen merupakan alternatif terbaik pengganti He. Hidrogen memberikan efisiensi yang tinggi dalam pemisahan sampel, sehingga waktu analisis pun berkurang. Selain itu, hidrogen dapat dibuat dalam lab, biayanya rendah, dan berkelanjutan. Namun, sifat gas hidrogen yang mudah terbakar dapat berisiko tinggi terhadap penggunaannya. Di samping itu, hidrogen bukan gas inert. Reaksi yang mungkin terjadi harus dipertimbangkan, terutama dalam injektor panas atau ketika bekerja dengan detektor spektrometer massa.
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah metode transfer. Sebagian besar metodologi yang ada saat ini didasarkan pada penggunaan He. Beralih ke hidrogen akan membutuhkan optimasi dan validasi metode kembali. Selain itu, apabila Anda menggunakan spektrometer massa, sensitivitasnya menurun karena hidrogen merupakan molekul yang lebih kecil dan lebih sulit dipompa dalam ruang hampa udara MS.
Sedangkan, nitrogen memiliki difusivitas yang lebih rendah. Ini berdampak pada waktu analisis yang menjadi lebih lama. Nitrogen dapat menjadi alternatif yang baik, apabila Anda ingin mengorbankan beberapa resolusi. Jika Anda bekerja dengan GC-MS, nitrogen bukanlah pilhan yang tepat karena sangat mudah terionisasi.
Solusi Penggunaan Helium Secara Hemat
Helium masih menjadi gas pembawa yang paling ideal untuk gas chromatography. He memberikan efisiensi pemisahan yang tinggi dengan kelembaman (inertness) yang tinggi. Kekurangannya, ketersediaan helium sangat bergantung pada alam dan kenaikan harga.
Jika Anda masih menjadikan helium sebagai opsi terbaik, maka perlu adanya pengurangan konsumsi untuk menghemat biaya. Thermo Fisher Scientific mengembangkan teknologi HeSaver dalam TSQ 9610 GC-MS/MS. Penggunaan HeSaver-H2Safer tidak memerlukan perubahan dalam pengaturan metode dan tidak akan memengaruhi kinerja analitik sistem GC, sekaligus menawarkan penghematan gas yang signifikan dan masa pakai silinder yang lebih lama.
Bagaimana HeSaver-H2Safer bekerja? gas pembawa dalam kolom pemisah masih berupa He, tetapi gas yang diperlukan untuk membilas injektor adalah nitrogen. Hasilnya? Tidak perlu transfer metode, tidak ada kehilangan sensitivitas untuk MS, dan penghematan He yang sangat besar.
Untuk sebagian besar aplikasi, aliran gas pembawa adalah 1-2 ml/menit dan aliran terpisah adalah 25-50 ml/menit, yang mengarah ke konsumsi helium setidaknya 26ml/menit. Dengan HeSaver-H2Safer, konsumsi helium hanya pada aliran gas pembawa, sehingga menggunakan 25 kali lebih sedikit seperti pada sebagian besar aplikasi standar.
Dalam mode HeSaver, HeSaver-H2Safer memperpanjang masa pakai silinder He 350% di bawah operasi GC 24/7 dengan membatasi laju alir maksimum menjadi lebih sedikit mL/menit selama analisis – cukup untuk memberi makan kolom untuk pemisahan kromatografi.
Sumber:
