SÉRGIO CORTIZO - Mudanças Climáticas e Energia  
 
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NOVAS TECNOLOGIAS ENERGÉTICAS

A dificuldade fundamental da geração de energia é que ela nunca é criada ou destruída, apenas transformada. Esta é a lei mais geral e confirmada de toda a ciência moderna: o PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA.

Assim, toda geração de energia se baseia em processos naturais (físicos, químicos ou biológicos) nos quais alguma forma de energia é disponibilizada para o uso econômico: não se "cria" energia. Se um tal fenômeno fosse observado, toda a ciência moderna teria que ser revista.

Os combustíveis fósseis são reservas subterrâneas de matéria líquida (petróleo), sólida (carvão mineral) e gasosa (gás natural) da qual pode-se extrair energia por uma REAÇÃO QUÍMICA simples: a combustão. Neste processo o combustível é combinado com o oxigênio (disponível na atmosfera) produzindo calor (energia térmica) e poluição (principalmente dióxido de carbono), que tipicamente é lançada na atmosfera.

Todo o processo de industrialização da Europa, dos EUA e outros países ao longo dos séculos XIX e XX foi baseado na queima de carvão, petróleo e gás natural.

Existem outras fontes de energia e tecnologias para explorá-las (hidrelétrica, solar, eólica, nuclear, biocombustíveis), mas todas são mais caras do que os combustíveis fósseis (caso contrário já seriam mais usadas no lugar destes), e também implicam algum custo ou risco para o meio ambiente, em maior ou menor grau.

Há várias décadas, muito antes de se tornar uma ameaça grave e iminente para a estabilidade climática do planeta, a dependência da economia mundial em relação aos combustíveis fósseis já era motivo de preocupação de cientistas e governantes. Muitos esforços e investimentos foram realizados na busca de fontes de energia limpa, abundante e barata.

Dentre todas as opções conhecidas pela ciência, a mais promissora destas fontes é a FUSÃO NUCLEAR, que não deve ser confundida com a FISSÃO NUCLEAR.

Tanto a fusão quanto a fissão baseiam-se em REAÇÕES NUCLEARES, não em reações químicas como a combustão. Uma reação química envolve apenas a eletrosfera dos átomos: os núcleos atômicos permanecem intocados. Já em uma reação nuclear, como a própria expressão indica, os núcleos atômicos interagem e são transformados, em processos físicos que envolvem muito mais energia do que nas reações químicas.

A diferença entre as duas formas básicas de liberação de energia nuclear é que, na fissão, núcleos pesados (como o dos átomos de urânio) são divididos em núcleos menores, enquanto na fusão núcleos leves (como o dos átomos de deutério) são soldados e formam um único núcleo mais pesado:

As duas formas de liberação de energia nuclear

As duas formas de liberação de energia nuclear

Ambos os processos liberam energia que, em princípio, pode ser usada tanto em uma bomba quanto para fins pacíficos. A tabela seguinte compara algumas características dos dois:

FISSÃO NUCLEAR FUSÃO NUCLEAR
Usada na bomba atômica Usada na bomba de hidrogênio
Usinas nucleares atuais Energia do Sol e das outras estrelas
Gera muita poluição radioativa e química Pouquíssima poluição radioativa ou química
Alto risco de acidentes Baixo risco de acidentes
Usinas muito vulneráveis a atentados terroristas Usinas pouco interessantes como alvo de atentados

Além das vantagens apontadas acima, a fusão nuclear utiliza como combustível isótopos de hidrogênio abundantes na natureza (deutério, trítio) e gera comparativamente mais energia do que a fissão.

Tendo em vista a urgência do problema do aquecimento global, e o volume de energia que será demandado pela economia mundial nas próximas décadas, acreditamos que a fusão nuclear seria uma fonte de energia indispensável para se evitar grandes crises econômicas ou tensões geopolíticas nas próximas décadas.

As duas formas de liberação de energia nuclear por reações em cadeia (fissão e fusão) já eram conhecidas na primeira metade do século XX. O primeiro reator de fissão foi criado em 1942, e a primeira bomba atômica (fissão) em 1945. A primeira bomba de hidrogênio (fusão) foi explodida em 1952, mas um reator capaz de gerar energia para fins pacíficos a partir da fusão nuclear não foi viabilizado tecnicamente.

O gráfico abaixo nos mostra quanto foi investido pelo EUA durante a segunda metade do século XX na pesquisa dos reatores de fusão:

Investimentos anuais na pesquisa de reatores de fusão pelos EUA.

Investimentos anuais na pesquisa de reatores de fusão pelos EUA - Fonte: Departamento de Energia dos EUA

O aumento destes investimentos na década de 1970 foi motivado pela crise do pretróleo: naquela época, assim como hoje, era perigoso depender tanto dos combustíveis fósseis. O fracasso de todos estes esforços é atestado pela inexistência de reatores de fusão economicamente viáveis até os dias de hoje, e o decréscimo dos investimentos no final do século XX, por si só, já indica um fato bem conhecido pelos especialistas: há poucas perspectivas de sucesso nas próximas décadas.

Uma pergunta então se coloca: por que a ciência ainda não conseguiu controlar a fusão nuclear, a despeito de tantos esforços e investimentos?

A fusão nuclear ocorre apenas a temperaturas muito altas, nas quais a matéria se encontra em um estado conhecido como PLASMA (que não é líquido, sólido nem gasoso). O controle da reação de fusão depende do CONFINAMENTO desse plasma no interior de um reator, que possa transformar a energia gerada em alguma forma aproveitável economicamente. Este confinamento do plasma tem sido a principal dificuldade no desenvolvimento dos reatores de fusão.

Do ponto de vista teórico, o problema do confinamento se traduz em equações matemáticas que devem ser resolvidas exata ou aproximadamente, para que se possa projetar um reator que funcione. Estas equações refletem as leis da magneto-hidrodinâmica (uma área da física moderna) na forma como elas são conhecidas atualmente. Esta forma, por sua vez, depende de teorias e modelos científicos de grande complexidade, como a MECÂNICA QUANTICA, por exemplo. O problema é que nosso conhecimento imperfeito da realidade física, expresso por tais teorias, tem levado a equações matematicamente intratáveis, mesmo com todos os recursos computacionais hoje disponíveis.

Assim, não podemos descartar a hipótese de que as limitações do nosso atual conhecimento científico básico sejam a causa primária dos adiamentos no controle da fusão nuclear para fins pacíficos. Neste caso, uma questão estratégica no combate às mudanças climáticas seria: temos tempo para esperar pelos avanços necessários na ciência básica?



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