Energia de Fusão Explicada – Futuro ou Fracasso

A moeda fundamental do nosso universo é a energia.

Ela ilumina as nossas casas, cultiva os nossos alimentos, alimenta os nossos computadores.

Podemos obtê-la de várias formas: queimando combustíveis fósseis, dividindo átomos ou através da luz solar a atingir painéis fotovoltaicos.

Mas há um lado negativo em tudo.

Os combustíveis fósseis são extremamente tóxicos, o lixo nuclear é, bem, lixo nuclear, e ainda não há baterias suficientes para armazenar a luz solar para dias nublados.

E, no entanto, o sol parece ter energia gratuita virtualmente ilimitada.

Haverá uma forma de construirmos um sol na Terra?

Podemos engarrafar uma estrela?

O sol brilha devido à fusão nuclear.

Em suma, a fusão é um processo termonuclear, o que significa que os ingredientes têm de estar incrivelmente quentes.

Tão quentes que os átomos são despojados dos seus eletrões, formando um plasma onde núcleos e eletrões saltitam livremente.

Como os núcleos são todos carregados positivamente, eles repelem-se mutuamente.

Para superar esta repulsão, as partículas têm de se mover muito, muito depressa.

Neste contexto, muito depressa significa muito quente.

Milhões de graus.

As estrelas 'batem' para atingir estas temperaturas.

Elas são tão massivas que a pressão nos seus núcleos gera o calor para espremer os núcleos até que se fundam, criando núcleos mais pesados e libertando energia no processo.

É esta libertação de energia que os cientistas esperam aproveitar numa nova geração de centrais elétricas: o reator de fusão.

Na Terra, não é viável usar este método de força bruta para criar fusão, então, se quisermos construir um reator que gere energia a partir da fusão, temos de ser espertos.

Até hoje, os cientistas inventaram duas formas de tornar os plasmas suficientemente quentes para se fundirem.

O primeiro tipo de reator usa um campo magnético para comprimir um plasma numa câmara em forma de donut onde as reações ocorrem.

Estes reatores de confinamento magnético, como o reator ITER em França, usam eletroímans supercondutores arrefecidos com hélio líquido a poucos graus do zero absoluto, o que significa que albergam alguns dos maiores gradientes de temperatura do universo conhecido.

O segundo tipo, chamado confinamento inercial, usa pulsos de lasers superpotentes para aquecer a superfície de uma pastilha de combustível, implodindo-a, tornando brevemente o combustível quente e denso o suficiente para se fundir.

De facto, um dos lasers mais poderosos do mundo é usado para experiências de fusão na National Ignition Facility nos EUA.

Mas o sol é uma enorme bola de plasma, um gás superaquecido de partículas carregadas. Como se contém algo assim?

Estas experiências e outras semelhantes em todo o mundo são hoje apenas experiências. Os cientistas ainda estão a desenvolver a tecnologia.

Bem, não se pode construir um recipiente para plasma, mas pode-se construir um magnético.

E embora consigam alcançar a fusão, neste momento, custa mais energia realizar as experiências do que a energia que produzem na fusão.

Um campo magnético pode conter plasma, mas não é fácil construir uma garrafa magnética.

O plasma é tão quente que tenta escapar ao campo magnético, e é muito difícil mantê-lo contido.

A tecnologia tem um longo caminho a percorrer antes de ser comercialmente viável, e talvez nunca o seja.

O design mais promissor para um reator de fusão é um tokamak, um dispositivo em forma de donut que usa ímanes poderosos para conter o plasma.

O plasma é aquecido a temperaturas extremas, mais de 150 milhões de graus Celsius, mais quente que o núcleo do sol.

A estas temperaturas, os núcleos dos átomos de hidrogénio fundem-se, libertando uma tremenda quantidade de energia.

Esta energia pode então ser usada para gerar eletricidade, fornecendo uma fonte de energia limpa e virtualmente ilimitada.

O combustível para reatores de fusão está prontamente disponível, pois o hidrogénio é o elemento mais abundante no universo.

Especificamente, os reatores de fusão usam isótopos de hidrogénio chamados deutério e trítio.

O deutério pode ser extraído da água do mar, e o trítio pode ser produzido a partir de lítio, que também é abundante.

Portanto, a energia de fusão oferece uma fonte de energia limpa, segura e virtualmente ilimitada para o futuro.

Mas há um senão. Os reatores de fusão são incrivelmente complexos e caros de construir.

Apesar de décadas de pesquisa, ainda não alcançámos reações de fusão sustentadas que produzam mais energia do que consomem.

Este é o Santo Graal da pesquisa de fusão, e os cientistas estão a trabalhar incansavelmente para o alcançar.

Um dos maiores desafios é manter as temperaturas e pressões extremas necessárias para a fusão.

Qualquer instabilidade no plasma pode fazer com que ele arrefeça e pare a reação de fusão.

Outro desafio é encontrar materiais que possam suportar o calor intenso e a radiação gerados pelo processo de fusão.

Estes materiais precisam de ser capazes de resistir a danos e manter a sua integridade estrutural por longos períodos.

Apesar destes desafios, o progresso está a ser feito, e muitos cientistas acreditam que a energia de fusão está ao nosso alcance.

Projetos como o ITER, um reator experimental internacional, estão a expandir os limites da pesquisa de fusão.

O ITER visa demonstrar a viabilidade científica e tecnológica da energia de fusão em larga escala.

Se for bem-sucedido, o ITER poderá abrir caminho para centrais de energia de fusão comerciais no futuro.

Os benefícios potenciais da energia de fusão são enormes, oferecendo uma fonte de energia limpa, segura e sustentável.

Poderia ajudar a combater as alterações climáticas, reduzir a dependência de combustíveis fósseis e fornecer segurança energética para as gerações futuras.