O Departamento de Energia dos Estados Unidos anunciou oficialmente, nesta terça-feira (13), uma conquista histórica na fusão nuclear: pela primeira vez, cientistas americanos produziram mais energia a partir da fusão do que a energia do laser usada para alimentar o experimento.
O chamado “ganho de energia líquida” é um marco importante em uma tentativa de décadas de obter energia limpa e ilimitada a partir da fusão nuclear – a reação que ocorre quando dois ou mais átomos são fundidos.
A fusão nuclear acontece quando dois ou mais átomos são fundidos em um maior, um processo que gera uma enorme quantidade de energia limpa que não polui a atmosfera e não produz material radioativo.
O experimento colocou 2,05 megajoules de energia no alvo e resultou em 3,15 MJ de saída de energia de fusão – gerando mais de 50% a mais de energia do que foi colocado. É a primeira vez que um experimento resultou em um ganho significativo de energia.
A descoberta foi feita por uma equipe de cientistas no NationalIgnition Facility do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, em 5 de dezembro – uma instalação do tamanho de um estádio esportivo e equipada com 192 lasers.
Conquista histórica
A secretária de Energia dos EUA, Jennifer Granholm, chamou o avanço de uma “conquista histórica” em um comunicado.
No comunicado, Granholm disse que os cientistas de Livermore e outros laboratórios nacionais fazem um trabalho que ajudará os EUA a “resolver os problemas mais complexos e urgentes da humanidade, como fornecer energia limpa para combater a mudança climática e manter um impedimento nuclear sem testes nucleares”.
A diretora de Livermore, Dra. Kim Budil, chamou as tentativas dos cientistas de realizar a ignição por fusão no laboratório de “um dos desafios científicos mais significativos já enfrentados pela humanidade” e elogiou o trabalho dos cientistas de seu laboratório.
“Alcançá-lo é um triunfo da ciência, da engenharia e, acima de tudo, das pessoas”, disse Budil em um comunicado. “Atravessar este limiar é a visão que conduziu 60 anos de busca dedicada. Esses são os problemas para os quais os laboratórios nacionais dos EUA foram criados para resolver.”
Não há solução simples para a crise climática, mas a fusão nuclear pode ser o mais próxima disso. Na busca por uma fonte de energia confiável quase ilimitada e sem emissão de carbono, os cientistas já geraram energia desta maneira antes, mas lutam há décadas para sustentá-la por muito tempo.
Nesta quarta-feira (9), no entanto, cientistas do Reino Unido anunciaram que mais que dobraram o recorde anterior para gerar e sustentar a fusão nuclear, que é o mesmo processo que permite que o sol e as estrelas brilhem com tanto brilho.
A fusão nuclear é, como o próprio nome sugere, a fusão de dois ou mais átomos em um maior, um processo que libera uma tremenda quantidade de energia na forma de calor.
A energia nuclear usada hoje é criada por um processo diferente, chamado fissão, que se baseia na divisão dos átomos. Mas esse processo cria resíduos que podem permanecer radioativos por dezenas de milhares de anos.
Também é potencialmente perigoso em caso de acidente, como o desastre de Fukushima no Japão em 2011, desencadeado por um terremoto e tsunami.
A fusão, por outro lado, é muito mais segura, produz poucos resíduos e requer apenas pequenas quantidades de combustível abundante de origem natural, incluindo elementos extraídos da água do mar. Isso o torna uma opção atraente à medida que o mundo se afasta dos combustíveis fósseis que impulsionam as mudanças climáticas.
Vista aérea dos tanques de armazenamento de água da usina nuclear de Fukushima, no Japão / Foto: Kyodo
Em uma máquina gigante em forma de rosquinha conhecida como tokamak, cientistas europeus conseguiram gerar um recorde de 59 megajoules de energia de fusão sustentada por cinco segundos em 21 de dezembro do ano passado. Cinco segundos é o limite que a máquina conseguiu sustentar antes que seus ímãs superaqueçam.
Um campo magnético é necessário para conter as altas temperaturas necessárias para realizar o processo de fusão, que pode chegar a 150 milhões de graus Celsius, 10 vezes mais quente que o centro do sol.
“Nosso experimento mostrou pela primeira vez que é possível ter um processo de fusão sustentado usando exatamente a mesma mistura de combustível planejada para futuras usinas”, disse Tony Donné, CEO da EUROfusion, em entrevista coletiva.
O EUROfusion, um consórcio que inclui 4.800 especialistas, estudantes e funcionários de toda a Europa, realizou o projeto em parceria com a Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido. A Comissão Europeia também contribuiu com financiamento.
O potencial para a energia de fusão é enorme. O experimento JET usou os elementos deutério e trítio – que são isótopos de hidrogênio – para o processo. Esses elementos provavelmente serão usados em fusão em escala comercial e podem ser encontrados na água do mar.
“A energia que você pode obter do combustível deutério e trítio é enorme. Por exemplo, alimentar toda a demanda elétrica atual do Reino Unido por um dia exigiria 0,5 tonelada de deutério, que poderia ser extraída da água do mar “, disse Tony Roulstone, do Departamento de Engenharia da Universidade de Cambridge, à CNN.
Roulstone disse que a fusão gerada pelo JET era aproximadamente a mesma de uma turbina eólica e poderia alimentar a energia de uma casa por um dia.
Especialistas dizem que os resultados provam que a fusão nuclear é possível e não é mais uma solução de sonho para a crise climática.
“Esses resultados marcantes nos levaram a um grande passo na conquista de um dos maiores desafios científicos e de engenharia de todos eles”, disse Ian Chapman, CEO da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido.
Mark Wenman, pesquisador de materiais nucleares do Imperial College, disse em um comunicado que os resultados do experimento são “empolgantes” e que mostram que “a energia de fusão realmente não é mais apenas um sonho de um futuro distante – a engenharia para torná-la uma fonte de energia limpa e útil é alcançável e está acontecendo agora”.
O tokamak em Oxford, chamado Joint European Torus (JET), foi submetido a um calor e pressão tão extremos que este experimento é provavelmente o último com o qual lidará.
Mas seus resultados são vistos como um grande benefício para o ITER, um megaprojeto de fusão no sul da França apoiado pelos EUA, China, União Européia, Índia, Japão, Coréia e Rússia. O projeto ITER está 80% construído e visa iniciar a fusão nuclear em algum momento entre 2025 e 2026.
Enquanto o objetivo do JET era provar que a fusão nuclear pode ser gerada e sustentada, o objetivo do ITER é produzir um retorno de energia dez vezes maior, ou 500 MW de potência de fusão a partir de 50 MW de combustível. Os resultados são promissores, mas dominar a fusão nuclear como uma fonte de energia cotidiana ainda está muito longe.
O relatório mais recente do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) mostra que o mundo deve reduzir quase pela metade suas emissões de gases de efeito estufa nesta década e atingir “carbono zero” até 2050 para manter o aquecimento global sob controle.
Isso significa fazer uma rápida transição para longe dos combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás.
