Cientistas americanos que estão tentando aproveitar o poder do sol fizeram uma segunda grande descoberta para o futuro da energia sustentável e verde.

American scientists make second major discovery for future of sustainable and green energy.

  • Cientistas replicaram seu experimento revolucionário de fusão nuclear de dezembro de 2022.
  • Mas desta vez, eles produziram ainda mais energia do experimento do que da primeira vez.
  • Esses experimentos estão fazendo história, nos aproximando um passo mais perto de um futuro alimentado por fusão.

Em um segundo experimento bem-sucedido, cientistas dos EUA afirmam ter produzido uma reação de fusão nuclear que gera mais energia do que a energia inserida.

Depois de décadas de tentativas, esta é apenas a segunda vez na história em que cientistas conseguiram tal feito, e isso poderia dar início a uma era futura de energia mais limpa e sustentável, ao contrário de tudo que já vimos.

Por que a fusão nuclear é tão importante para as necessidades globais de energia

Vemos o poder colossal da fusão nuclear em ação todos os dias – o sol.

No núcleo do sol, calor e gravidade imensos causam a fusão do hidrogênio em hélio, gerando energia suficiente por hora para alimentar 2.880 trilhões de lâmpadas por toda a vida, de acordo com o Solar Reviews.

Recriar essa mesma força que alimenta o sol aqui na Terra é um desafio, mas vale a pena o esforço se quisermos resolver a crise energética global contínua.

Os especialistas esperam que o consumo global de eletricidade continue a crescer até 2050, de acordo com a Agência Internacional de Energia. O aumento dos preços do petróleo e as tentativas de reduzir as emissões de gases de efeito estufa impulsionam a demanda por energia renovável e mais sustentável.

A fusão pode fornecer ambos.

A fusão gera entre 20 milhões e 100 milhões de vezes mais energia por quilograma de combustível em comparação com os combustíveis fósseis. Cerca de um grama de combustível para fusão nuclear equivale a 2.400 galões de óleo, de acordo com o Departamento de Energia.

As fontes de combustível para fusão nuclear, água do mar e lítio, também são abundantes e produzem energia livre de carbono. Isso significa que, ao contrário dos combustíveis fósseis, a fusão nuclear não contribui para os gases de efeito estufa na atmosfera que estão impulsionando as mudanças climáticas.

“Esta conquista nos aproxima significativamente da possibilidade de uma energia de fusão abundante e sem carbono alimentando nossa sociedade”, disse a Secretária de Energia Jennifer Granholm após o experimento revolucionário de dezembro de 2022.

2 grandes avanços na fusão nuclear

Em dezembro de 2022, cientistas dos EUA geraram 3,15 megajoules de energia a partir de um experimento de fusão nuclear – 1,1 megajoules a mais do que os 2,05 megajoules usados para alimentar a reação.

Foi um grande avanço e a primeira vez que um experimento de fusão gerou um excedente de energia. Mas o avanço foi recentemente superado. A reação mais recente teve um desempenho melhor do que a original, segundo relatos iniciais.

Ambos os experimentos foram realizados no National Ignition Facility, parte do Lawrence Livermore National Laboratory.

Os 192 feixes de laser do National Ignition Facility são direcionados a um hohlraum, que contém a cápsula de deutério e trítio.
Jason Laurea/Lawrence Livermore National Laboratory

Os resultados iniciais do experimento de 30 de julho mostraram uma saída superior a 3,5 megajoules, segundo o Financial Times.

Isso é quase 1 quilowatt-hora. Para colocar isso em perspectiva, muitas máquinas de lavar roupas Energy Star usam cerca de 100 kWh por ano, então 1 kWh é suficiente para alimentar uma dessas máquinas de lavar por cerca de três lavagens.

O sucesso do experimento, no entanto, requer análises adicionais antes que os cientistas estejam prontos para liberar mais detalhes e publicar seus resultados em um periódico científico revisado por pares.

“Conforme nossa prática padrão, planejamos relatar esses resultados em próximas conferências científicas e em publicações revisadas por pares”, disse Paul Rhien, um representante público do laboratório, em um comunicado por e-mail.

Por que a fusão nuclear supera a fissão nuclear

As atuais usinas nucleares usam fissão para gerar energia. Ao contrário da fusão, que une átomos para gerar energia, a fissão separa átomos.

Na verdade, a fissão é o que impulsiona as bombas atômicas, que foram desenvolvidas pela primeira vez no Projeto Manhattan, liderado por J. Robert Oppenheimer. Com o tempo, os cientistas aprenderam a aproveitar a fissão em reatores para gerar energia.

Para alguns, o objetivo final, no entanto, não é a fissão, mas os reatores de fusão.

Tanto a fusão quanto a fissão liberam grandes quantidades de energia. Mas unir dois núcleos de hidrogênio para formar hélio não gera os mesmos resíduos nucleares de longa duração que a quebra de urânio e plutônio faz.

Enquanto a fissão cria uma reação em cadeia, os reatores de fusão nuclear do futuro não o fariam, evitando o risco de um derretimento.

A fusão também pode gerar quatro vezes mais energia do que a fissão, de acordo com a Agência Internacional de Energia Atômica.

Cientistas ainda têm alguns desafios pela frente antes da revolução da fusão nuclear

Embora o NIF pareça estar a caminho de gerar energia adicional repetidamente a partir de seus experimentos nucleares, especialistas afirmam que ainda existem vários obstáculos antes que o mundo adote reatores de fusão.

Para começar, o método do NIF requer materiais radioativos. Ele utiliza uma cápsula minúscula de deutério e trítio, dois isótopos de hidrogênio, e 192 lasers. O trítio é radioativo, e Arjun Makhijani, presidente do Instituto de Pesquisa de Energia e Meio Ambiente, argumentou que muitos de seus efeitos na saúde ainda não foram estudados.

Além disso, Daniel Jassby, um físico anteriormente do Laboratório de Física do Plasma de Princeton, escreveu em 2017 que reatores de fusão ainda gerariam material radioativo que teria que ser enterrado. O nível de radioatividade do resíduo seria menor, mas haveria mais dele, escreveu Jassby.

Também é necessário uma grande quantidade de energia para alimentar os lasers do NIF, um problema que os cientistas precisam resolver antes de expandir o processo para fornecer eletricidade à rede. O rendimento teria que ser muito maior e a operação muito mais rápida, de acordo com um relatório recente na Energy Policy.

Mesmo com as novas descobertas, pode levar décadas para que a tecnologia seja competitiva com os métodos atuais de produção de energia. Mas é mais um passo promissor em direção a um futuro de energia limpa.