O mundo está agora na última etapa da corrida de décadas para atingir ganho líquido de energia a partir da fusão nuclear. A competição ou a colaboração serão a chave para atingir a linha de chegada?
A energia nuclear é uma fonte de energia eficiente, limpa e confiável. No entanto, a ameaça de derretimentos — entre muitas coisas — explica por que os combustíveis nucleares não abastecem a maior parte do mundo hoje.
O movimento de sustentabilidade impulsionou a corrida para alcançar o maior ganho líquido de energia da energia nuclear, acelerando a pesquisa e o desenvolvimento em fusão.
O prêmio: Fornecimento de energia limpa quase ilimitado
Dominar a reação de fusão nuclear autossustentável representa uma fonte virtualmente ilimitada de energia limpa sem se preocupar com cenários aterrorizantes — como o que aconteceu em Chernobyl em 1986 e Fukushima em 2011. A fusão contribui minimamente para o aquecimento global, o que pode evitar que as mudanças climáticas piorem.
Além das considerações ambientais, gerar energia elétrica por meio de reação de fusão produz benefícios econômicos e vantagens geopolíticas. Um país predominantemente baseado em fusão pode manter os custos de serviços públicos baixos, incentivando empresas a investir e criar empregos.
Quanto maior o ganho líquido de energia que uma nação pode alcançar, mais atraente ela se torna para o setor industrial global — especialmente para participantes com metas ESG que buscam alugar edifícios verdes.
A energia nuclear também promete autossuficiência. As importações de combustível estão sujeitas à manipulação de preços por exportadores, pirataria, gargalos de hidrovias e bloqueios militares, deixando o importador propenso a crises econômicas, políticas e humanitárias domésticas.
Nações autossuficientes em energia também podem ser economicamente resilientes. Elas podem usar sua receita para diversificar suas fontes de renda, encher seus cofres ainda mais e se tornar menos vulneráveis a choques econômicos. Com menos poluição do ar, esses países podem promover e manter uma boa saúde pública de forma mais eficaz.
Desafios: Desvantagens da energia nuclear antiga e nova
A fusão nuclear alimenta e mantém estrelas vivas por milhões a trilhões de anos — um processo de geração de energia que pode continuar para sempre. O problema é que replicar a fusão solar na Terra significa reduzir a escala do sol em um planeta com condições subótimas.
A gravidade do Sol cria uma pressão intensa, fazendo com que o hidrogênio comum queime em temperaturas e densidades enormes para produzir isótopos de hélio inofensivos sustentados por um tempo de confinamento infinito. A temperatura da superfície da Terra é significativamente mais fria, e sua atração gravitacional é muito mais fraca do que a do Sol.
Cientistas nucleares devem usar isótopos de hidrogênio pesados em nêutrons — deutério e trítio — para elaborar esquemas de reação de fusão artificial que funcionem em torno da menor densidade de partículas do planeta e dos níveis mais pobres de confinamento de energia. Deutério e trítio são mais reativos do que o hidrogênio comum, tornando os reatores de fusão viáveis.
Ao contrário do hidrogênio comum, esses combustíveis nucleares têm subprodutos prejudiciais. Sua produção de energia consiste em fluxos de nêutrons energéticos, que:
- Gerar mais resíduos radioativos por volume — embora com menos radioatividade por quilo — do que um reator de fissão.
- Causar danos de radiação piores às estruturas.
- Requer blindagem biológica.
- Produzir plutônio-239 de qualidade militar.
Além disso, o trítio é escasso na natureza. Embora o deutério esteja prontamente disponível na água comum, ele é menos eficiente. Os reatores de fusão precisam de ambos os combustíveis para atingir de forma sustentável o ganho líquido de energia.
Os combustíveis nucleares se esgotam e não se renovam — os cientistas só conseguem regenerar o trítio até certo ponto com uma manta de lítio envolvendo parcialmente um reator. As usinas de energia de fusão precisam obter trítio de reatores de fissão nuclear, o que pode desencorajar os governos de descomissioná-los.
Os reatores de fusão estão sujeitos ao consumo de energia parasita. Essas instalações precisam de eletricidade para controlar o plasma — um estado da matéria onde ocorrem reações de fusão — e continuamente energizar sistemas auxiliares externos.
Além disso, os reatores de fusão — assim como os de fissão — são propensos à liberação de trítio, exigem recursos significativos de refrigerante e têm altos custos operacionais.
Uma maratona de fusão nuclear: EUA vs China
A fusão é viável, mas ainda não é comercialmente viável. A corrida para resolver esse quebra-cabeça da física está em andamento, e dois países estão à frente do grupo — os EUA e a China. Ambas as nações estudam a fusão há décadas, embora o Tio Sam tivesse uma vantagem de 10 anos quando começou sua incursão nesse domínio de energia futurista no início dos anos 1950.
Os americanos estavam confortavelmente à frente dos chineses até recentemente. Pequim tem estado ocupada no laboratório desde 2015 e ultrapassou Washington no ranking de patentes de fusão, provando a determinação do país em dominar a ciência antes de qualquer outra pessoa.
O roteiro preparado por cientistas e engenheiros de fusão dos EUA publicado em 2020 pode ter inspirado o programa comercial de energia de fusão da China. O chefe do Escritório de Ciências de Energia de Fusão do Departamento de Energia dos EUA, JP Allain, afirma que o programa do país do Leste Asiático é semelhante ao deles e está construindo sua visão de longo prazo rapidamente.
Allain acrescenta que o governo do presidente Xi Jinping gasta o dobro do que os americanos gastam em fusão, US$ 1,5 bilhão por ano. Nesse ritmo, a China pode ultrapassar os EUA e a Europa em fusão por confinamento magnético — uma abordagem para gerar energia de fusão termonuclear usando campos magnéticos — até 2027.
Embora a China tenha vantagem em gastos públicos, os EUA atraem mais financiamento privado. De 2022 a 2023, os investidores despejaram US$ 5,9 bilhões em fusão. Ainda assim, startups de fusão surgiram como cogumelos por toda a China.
Enquanto os chineses estão fazendo incursões na fusão magnética, os americanos estão tendo avanços na fusão baseada em laser. Em julho de 2023, cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory na Califórnia registraram um ganho líquido de energia ao fundir dois átomos com um laser usando 2,05 megajoules de energia e gerando uma saída de 3,15 megajoules.
Colaboração de mais de 30 países
A colaboração define a corrida da fusão nuclear tanto quanto a competição. De fato, 33 países estão por trás do maior projeto de fusão do mundo — o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER).
A Organização ITER também assinou acordos de cooperação técnica não-membros com a Austrália, Canadá e Cazaquistão. A Suíça é um membro não participante, enquanto o Reino Unido está fora — embora os contratos existentes com empresas e cidadãos britânicos permaneçam válidos.
Os EUA, China, Rússia, Índia, Japão, Coreia do Sul e 27 membros da União Europeia se uniram para construir o maior tokamak do planeta — um dispositivo em forma de donut para confinamento de fusão magnética. Ele ainda está em construção no sul da França. Uma vez operacional, ele abrirá caminho para a produção de energia de fusão em nível industrial.
A Associação das Nações do Sudeste Asiático (ASEAN) também iniciou um programa de fusão. A Escola ASEAN sobre Plasma e Fusão Nuclear é vital para o avanço da pesquisa neste campo emergente. Ela permite que especialistas internacionais compartilhem seus conhecimentos e experiências com jovens pesquisadores do Sudeste Asiático, inspirando a próxima geração de cientistas de fusão.
A Agência Internacional de Energia Atômica e a Organização ITER apoiam a iniciativa, promovendo educação em teorias e técnicas de ponta, treinamento de pessoal e futuros experimentos comparativos e conjuntos.
A linha de chegada: quando o mundo alcançará um ganho energético líquido sustentado?
A corrida para alcançar ganho líquido de energia por meio da fusão pode durar até a década de 2030 ou 2040.
Embora só o tempo diga qual país ou países reinará supremo, o mundo vencerá — aquele que chegar primeiro à linha de chegada.
A corrida rumo à energia limpa quase ilimitada não é um jogo de soma zero, então só haverá retardatários, não perdedores.
Detalhes do colaborador: Jack Xamã (Modificado) Escritor e editor. Site: https://modded.com/jack-author-portfolio/