Qual é o futuro da energia de fusão?

Jun 11, 2023

A fusão nuclear não chegará a tempo de corrigir as mudanças climáticas, mas pode ser essencial para nossas futuras necessidades energéticas

Em dezembro passado, físicos que trabalhavam com fusão reivindicaram um avanço. Uma equipe da National Ignition Facility (NIF), na Califórnia, anunciou que extraiu mais energia de uma reação de fusão nuclear controlada do que a usada para desencadeá-la. Foi uma estreia global e um passo significativo para a física – mas muito longe de permitir a exploração prática da fusão como fonte de energia. O anúncio de alto perfil provocou um padrão familiar de respostas à pesquisa de fusão: aclamação de impulsionadores da tecnologia e rejeição de céticos, que reclamam que os cientistas continuamente prometem que a fusão está a apenas 20 anos de distância (ou 30 ou 50, faça a sua escolha).

Essas reações fervorosas refletem os altos riscos da fusão. O mundo está cada vez mais desesperado por uma fonte abundante de energia limpa que possa mitigar a crise climática criada pela queima de combustíveis fósseis. A fusão nuclear — a fusão de núcleos atômicos leves — tem o potencial de produzir energia com emissões de carbono quase nulas, sem criar os perigosos resíduos radioativos associados aos atuais reatores de fissão nuclear, que dividem os núcleos muito pesados ​​de elementos radioativos. Os físicos estudam o poder de fusão desde a década de 1950, mas transformá-lo em uma fonte de energia prática permanece frustrantemente elusivo. Será que algum dia será uma fonte significativa de energia para nosso planeta faminto por energia - e, se for, chegará a tempo de salvar a Terra do colapso?

A última pergunta é uma das poucas neste campo para a qual há uma resposta clara. A maioria dos especialistas concorda que é improvável que sejamos capazes de gerar energia em larga escala a partir da fusão nuclear antes de 2050 (os cautelosos podem acrescentar mais uma década). Dado que o aumento da temperatura global ao longo do século atual pode ser amplamente determinado pelo que fazemos – ou deixamos de fazer – em relação às emissões de carbono antes disso, a fusão não pode salvar ninguém. (A colunista do Observatório Naomi Oreskes também destaca esse ponto aqui.) "Acho que a fusão parece muito mais plausível agora do que há 10 anos como uma futura fonte de energia", diz Omar Hurricane, líder de programa do Lawrence Livermore National Laboratory, onde o NIF está alojado. "Mas não será viável nos próximos 10 a 20 anos, então precisamos de outras soluções."

A descarbonização até meados do século dependerá, portanto, de outras tecnologias: renováveis, como solar e eólica; ficão nuclear; e talvez técnicas de captura de carbono. À medida que olhamos mais adiante, porém, há boas razões para pensar que a fusão será uma parte fundamental da economia energética na segunda metade do século, quando mais países em desenvolvimento começarão a exigir orçamentos de energia de tamanho ocidental. E resolver o problema da mudança climática não é uma tarefa única. Se conseguirmos navegar pelo gargalo das próximas décadas sem transformar o clima de forma muito radical, o caminho além pode ser mais suave.

A fusão nuclear foi reconhecida como uma fonte potencial de energia quase tão logo quanto a fissão. Em uma reunião de esclarecimento do Projeto Manhattan no final de 1945, o físico italiano Enrico Fermi, que liderou o projeto para construir o primeiro reator de fissão em Chicago durante a Segunda Guerra Mundial, imaginou reatores de fusão para geração de energia. Os cientistas descobriram como liberar a energia de fusão alguns anos depois, mas apenas nas explosões descontroladas de bombas de hidrogênio semelhantes ao Armagedom. Uma vez que aprendemos a conduzir o processo de maneira controlada e sustentada, previram alguns cientistas, a eletricidade se tornaria "barata demais para ser medida".

Mas os desafios se mostraram muito maiores do que o esperado. "É superdifícil", diz Hurricane. "Estamos basicamente fazendo estrelas na Terra." A fusão de dois átomos de hidrogênio para produzir hélio é o principal processo que alimenta o sol e outras estrelas. Quando esses núcleos atômicos leves se combinam, eles liberam uma quantidade imensa de energia. Mas como esses núcleos têm cargas elétricas positivas, eles se repelem, e são necessárias pressões e temperaturas tremendas para superar essa barreira eletrostática e fazê-los se fundir. Se os cientistas puderem conter o combustível para a fusão – uma mistura de plasma de deutério e trítio, dois isótopos pesados ​​de hidrogênio – a energia liberada na reação pode torná-la autossustentável. Mas como engarrafar um plasma a uma temperatura de cerca de 100 milhões de kelvins, várias vezes mais quente que o centro do sol?