Cientistas americanos desenvolvem método limpo para produção de combustível de fusão nuclear

Pesquisadores da Universidade Texas A&M descobriram acidentalmente uma nova forma de enriquecer o Lítio — o mesmo elemento químico das baterias que também é necessário para a geração de energia por fusão nuclear — sem os efeitos tóxicos dos métodos tradicionais.

A inovação, apresentada recentemente na revista científica Chem, pode eliminar uma das maiores barreiras ambientais e logísticas da produção de combustível para reatores de fusão.

O papel fundamental do Lítio-6 na fusão nuclear

A fusão nuclear, processo que alimenta o Sol e outras estrelas, depende da combinação de isótopos leves para liberar grandes quantidades de energia.

Em reatores na Terra, esse processo geralmente envolve Trítio e Deutério. Porém, como o Trítio é extremamente raro e radioativo, ele precisa ser “fabricado” dentro dos reatores, usando Lítio como matéria-prima.

Mais de 90% do Lítio natural existente é composto pelo isótopo Lítio-7, menos eficiente para a produção de trítio.

Já o Lítio-6, embora muito mais eficaz, é encontrado em quantidades mínimas e sua extração sempre representou um enorme desafio ambiental.

Um passado tóxico e um presente promissor

Historicamente, o enriquecimento de Lítio-6 foi feito por meio de processos que envolviam mercúrio líquido.

Entre 1955 e 1963, os Estados Unidos usaram esse método na instalação de Oak Ridge, no Tennessee, o que resultou em uma contaminação ambiental massiva: cerca de 330 toneladas de mercúrio foram despejadas no meio ambiente. Décadas depois, os resíduos ainda são motivo de preocupação.

“A diferença de solubilidade entre os isótopos de lítio foi aproveitada com mercúrio, mas o impacto ecológico foi desastroso,” explicou o professor Sarbajit Banerjee, um dos líderes da pesquisa, que atualmente leciona tanto na Texas A&M quanto no ETH Zürich.

Descoberta acidental durante tratamento de água

O novo método surgiu de forma inesperada durante um projeto voltado para o tratamento de águas subterrâneas contaminadas por atividades de petróleo e gás.

Ao testar um composto chamado zeta-V2O5, os cientistas perceberam que ele era surpreendentemente eficaz na separação do isótopo Lítio-6.

É uma solução que resolve um gargalo crítico na cadeia de suprimento da fusão nuclear

A equipe então se dedicou a explorar esse fenômeno e desenvolveu uma técnica baseada em princípios semelhantes aos utilizados em baterias de íons de lítio e sistemas de dessalinização. O composto atua como uma “esponja seletiva”, preferindo sutilmente o Lítio-6 ao Lítio-7 durante a passagem da água.

Processo sustentável com alto potencial de impacto

Ao contrário do método com mercúrio, a técnica baseada em zeta-V2O5 é segura, escalável e não deixa resíduos tóxicos. Além disso, ela pode ser aplicada sem a necessidade de alterar os projetos dos reatores de fusão existentes, o que acelera sua viabilidade prática.

Nossa abordagem usa os princípios essenciais das baterias de íons de lítio e da dessalinização, mas com uma preferência sutil e eficaz pelo Lítio-6

Sarbajit Banerjee, Texas A&M / ETH Zürich

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O sonho da fusão, mais perto de virar realidade?

Apesar de décadas de promessas, a energia de fusão ainda é vista por muitos como o “eterno futuro da energia”. Mas avanços recentes reacenderam a esperança de que ela esteja, de fato, próxima de se tornar viável em escala comercial.

O novo método de enriquecimento de Lítio surge em meio a um cenário de investimentos bilionários e intensa competição global por soluções energéticas limpas.

“Apesar dos desafios imensos, a fusão é uma meta grande demais para ser abandonada,” disse Banerjee. “Ainda que não seja iminente, existem sinais reais de que poderemos alcançar a energia de fusão dentro de duas ou três décadas.”

Fonte: Chem

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