Caminho para o poder de fusão coloca lasers gigantes contra ímãs poderosos

O dia em que os humanos poderão aproveitar a mesma energia que ilumina as estrelas poderá chegar mais cedo do que se pensa – chegar lá libertaria eletricidade abundante sem emitir gases com efeito de estufa.

Por Will Wade, Jonathan Tirone e David R BakerGráficos de Dave Merrill

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A humanidade está à beira de algo fenomenal: aproveitar a mesma fonte de energia que ilumina as estrelas para obter energia quase ilimitada e livre de carbono. Os cientistas provaram recentemente que o sonho – a fusão nuclear para geração de energia – é possível. Agora, passar de um experimento de laboratório à construção de uma planta comercial será uma corrida que colocará lasers gigantes contra ímãs poderosos.

Após décadas de experimentos, surgiram dois projetos concorrentes para usinas de fusão. É necessário que lasers de alta intensidade desencadeiem uma série de reações que colidam os átomos muitas vezes por segundo. O outro usaria ímãs superfortes para conter uma nuvem de plasma que queima mais quente que o sol. Embora os lasers tenham sido usados ​​na descoberta recente, muitos especialistas estão céticos quanto às perspectivas comerciais. A melhor aposta, dizem eles, são os ímãs.

Em dezembro, no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, uma minúscula cápsula de combustível, contendo duas formas de hidrogênio, foi atingida por lasers.

A reação de fusão resultante gerou mais energia do que a fornecida pelos lasers no alvo

As apostas não poderiam ser maiores. Se os investigadores conseguirem fazer com que a fusão funcione em grande escala, isso abrirá a porta a centrais eléctricas que forneçam electricidade barata e abundante, dia e noite, sem emitir gases com efeito de estufa e sem perigo de colapso nuclear. A ideia de recriar as condições extremas das estrelas numa central eléctrica pode soar como algo saído da ficção científica, mas os especialistas mais optimistas dizem que estamos apenas a cerca de uma década desse limiar. Outros cientistas estimam isso em 20 ou 30 anos a partir de agora.

“A fusão sempre foi o predador máximo das tecnologias energéticas”, disse Bob Mumgaard, CEO da Commonwealth Fusion Systems. “É um problema muito difícil com uma grande recompensa.”

A corrida já atrai apostas de algumas das pessoas mais ricas do mundo. Jeff Bezos, Bill Gates e Peter Thiel são apenas três dos bilionários que investem em startups. Investidores e governos investiram mais de 4,8 mil milhões de dólares em empresas que procuram a fusão, lideradas pela Commonwealth Fusion, uma startup derivada do Instituto de Tecnologia de Massachusetts que arrecadou 2 mil milhões de dólares. A TAE Technologies recebeu mais de US$ 1,1 bilhão. A Fusion Industry Association está monitorando 33 startups. Quinze estão focados na abordagem magnética e oito estão trabalhando no projeto do laser. O restante está buscando uma variedade de outras tecnologias.

O caminho será longo e complicado. Tanto a abordagem laser como a magnética enfrentam grandes desafios técnicos, enigmas científicos e obstáculos de custos. Mas acertar significaria um tremendo avanço para o mundo. Os desafios climáticos de longo prazo da humanidade seriam muito mais administráveis ​​e a conquista poderia lançar uma nova era para a energia e a ciência.

Como funciona a fusão Embora as atuais usinas nucleares utilizem a fissão, separando os átomos, a fusão captura a energia produzida quando os átomos se fundem. A fusão já é utilizada para dar às armas nucleares modernas o seu poder devastador, mas o objectivo é domá-la para satisfazer a procura de energia civil.

Essa não é uma tarefa simples. Envolve operar em temperaturas extremamente altas, conter a reação, capturar a energia e fazer tudo isso gerando mais eletricidade do que o processo consome.

A descoberta Pouco depois da meia-noite de 5 de dezembro, cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, concentraram o laser mais poderoso do mundo em uma bolinha de diamante do tamanho de um grão de pimenta cheia de isótopos de hidrogênio. Disparou 192 feixes em três pulsos cuidadosamente modulados.

Os feixes forneceram 2,05 megajoules de energia, desencadeando uma reação que fundiu o hidrogênio em hélio e liberou 3,15 megajoules no processo – a diferença, um pouco mais que um megajoule ou aproximadamente a energia equivalente liberada por uma granada de mão. Foi uma conquista que os cientistas vinham perseguindo há décadas. O marco, conhecido como ganho líquido de energia, provou que os humanos poderiam desbloquear o poder das estrelas. Mas criar uma planta comercial significaria a necessidade de gerar 1.000 vezes essa quantidade de energia a cada segundo, disse Steven Cowley, diretor do Laboratório de Física de Plasma de Princeton.