O avanço da energia de fusão nuclear, explicado

Alguns dos investidores mais ricos do mundo investiram em startups que visam um dos maiores e mais difíceis desafios da ciência: a fusão nuclear. Há muito vista como o prémio máximo na busca por energia limpa e abundante, a fusão é o processo que alimenta o Sol, onde uma força gravitacional esmagadora esmaga os átomos e liberta a sua energia. No final de 2022, os investigadores celebraram um marco científico há muito almejado, um sinal de progresso num campo cheio de desafios tecnológicos incômodos e ceticismo sobre as perspectivas de curto prazo.

1. Qual foi o marco?

Em dezembro de 2022, cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, focaram o laser mais poderoso do mundo em uma cápsula de diamante do tamanho de um grão de pimenta cheia de hidrogênio. Os feixes forneceram 2,05 megajoules de energia, desencadeando uma reação que fundiu o hidrogênio em hélio e liberou 3,15 megajoules. A diferença, um pouco mais de um megajoule, é aproximadamente a quantidade de energia liberada por uma granada de mão. O resultado, conhecido como “ignição” ou ganho líquido de energia (ou seja, mais energia saindo do que entrando), foi uma conquista que os cientistas vinham perseguindo há décadas. Sugeria que a física central da fusão controlada tinha sido quebrada, criando a possibilidade de um processo para produzir electricidade barata e sem carbono. Após várias tentativas sem sucesso, o mesmo laboratório conseguiu replicar a conquista em julho.

2. Quão próxima está a fusão comercial?

Mesmo com os EUA e outros governos a promoverem visões ousadas e diversas tecnologias, os especialistas mais optimistas dizem que estamos a cerca de uma década da primeira central eléctrica de fusão a fornecer electricidade à rede. A maioria estima isso em 20 ou 30 anos a partir de agora. À medida que a ciência avançou nos últimos anos, a fusão começou a atrair uma nova classe de investidores e mais empresas privadas entraram na corrida. O investimento aumentou para 2,6 mil milhões de dólares em 2021, contra cerca de 300 milhões de dólares em 2020. Caiu para 521 milhões de dólares em 2022.

3. Quais são as tecnologias?

A pesquisa de fusão se beneficiou dos avanços em supercomputação, impressão 3D e ímãs supercondutores. Existem diferentes abordagens:

• Confinamento inercial: O marco de Dezembro provou que este método – disparar lasers contra pellets cheios de hidrogénio – pode funcionar. Mas a reacção foi excepcionalmente breve, não o tipo de processo contínuo que as centrais eléctricas normalmente utilizam. E por enquanto, pelo menos, esses pellets são caros e demorados para serem produzidos.

• Confinamento magnético: O método mais amplamente utilizado emprega campos magnéticos poderosos para conter plasma, um gás superaquecido eletricamente carregado, para que possa sustentar uma reação de fusão. Requer temperaturas muito mais altas que o sol, na faixa de 150 milhões de C (270 milhões de F). A maioria dos esforços usa um design da era soviética conhecido como tokamak, que apresenta uma câmara super-resfriada em forma de rosca para conter o plasma, ou uma variante conhecida como stellarator.

• Outras alternativas: As startups estão buscando tecnologias híbridas ou ideias próprias. Uma das empresas mais bem financiadas, a TAE Technologies da Califórnia, utiliza aceleradores para impregnar o plasma com partículas de alta energia, tornando-o mais fácil de gerir.

4. Quais são os obstáculos?

A fusão não produz resíduos nucleares de alto nível como as barras de combustível irradiadas da fissão, a forma alternativa de energia atómica de divisão de átomos que tem sido usada em reactores comerciais desde a década de 1950 e alimentou as bombas atómicas originais. Ainda assim, a investigação em fusão precisa de superar desafios técnicos, tais como a forma de desenvolver materiais que possam resistir ao bombardeamento de partículas atómicas dentro de uma máquina. Também não está claro como a energia produzida será aproveitada e convertida em eletricidade.

5. Quem são os jogadores?

Existem três grupos distintos: iniciativas nacionais, um pacote de quase três dúzias de startups privadas e o Reator Termonuclear Experimental Internacional, ou ITER, de 35 nações e avaliado em US$ 25 bilhões. A colaboração internacional – o maior projecto de investigação da história – tem trabalhado numa gigantesca máquina de demonstração em França desde 2010. É um projecto à escala da corrida espacial, quando os EUA e a antiga União Soviética competiram para construir enormes foguetões. Os patrocinadores mais proeminentes de startups incluem o fundador da Amazon, Jeff Bezos, o fundador da Microsoft, Bill Gates, e Peter Thiel, da Palantir. Há uma opinião de que o impulso para a fusão irá gerar avanços científicos, mesmo que a tecnologia central precise de décadas para dar certo.