Os EUA lideraram a fusão nuclear durante décadas. Agora, pode perder a corrida para a sua potência rival
A fervilhante cidade de Xangai costuma festejar as celebrações nacionais com espectáculos de luz mundialmente famosos, iluminando os seus arranha-céus com cores deslumbrantes, como faróis da inovação chinesa.
É aqui que cientistas e engenheiros trabalham 24 horas por dia para descobrir o que há de melhor na tecnologia mundial, desde a Internet 6G e a IA avançada, até à robótica da próxima geração. É também aqui, numa rua despretensiosa do centro da cidade, que uma pequena empresa em fase de arranque chamada Energy Singularity está a trabalhar em algo extraordinário: a energia de fusão nuclear.
As empresas americanas e os especialistas da indústria estão preocupados com o facto de os Estados Unidos estarem a perder a sua liderança de décadas na corrida para dominar esta forma quase ilimitada de energia limpa, à medida que novas empresas de fusão surgem na China e Pequim ultrapassa Washington.
A fusão nuclear, o processo que dá energia ao Sol e a outras estrelas, é muito difícil de reproduzir na Terra. Muitos países conseguiram obter reacções de fusão, mas mantê-las durante tempo suficiente para serem utilizadas no mundo real continua a ser difícil.
Dominar a fusão é uma perspetiva aliciante que promete riqueza e influência global a qualquer país que a domine primeiro.
O trunfo desta energia é a sua enorme eficiência. Uma reação de fusão controlada liberta cerca de quatro milhões de vezes mais energia do que a queima de carvão, petróleo ou gás, e quatro vezes mais do que a fissão, o tipo de energia nuclear utilizado atualmente. Ela não será desenvolvida a tempo de combater as alterações climáticas nesta década crucial, mas poderá ser a solução para o aquecimento futuro.
O governo chinês está a injetar dinheiro no empreendimento, investindo cerca de mil a 1,5 mil milhões de dólares [900 a 1350 milhões de euros ao câmbio atual] por ano na fusão, de acordo com Jean Paul Allain, que dirige o Gabinete de Ciências da Energia de Fusão do Departamento de Energia dos EUA. Em comparação, a administração norte-americana de Joe Biden gastou cerca de 800 milhões de dólares [716 milhões de euros] por ano.
“Para mim, mais importante do que o número é a rapidez com que estão a fazer isto”, diz Allain à CNN.
As empresas privadas de ambos os países estão optimistas, afirmando que podem colocar a energia de fusão na rede em meados da década de 2030, apesar dos enormes desafios técnicos que ainda subsistem.
Os EUA foram dos primeiros países do mundo a avançar com a aposta futurista, trabalhando seriamente na investigação da fusão desde o início da década de 1950. A China iniciou a sua incursão na fusão no final dessa década. Mais recentemente, o seu ritmo aumentou: desde 2015, as patentes de fusão da China aumentaram e, atualmente, o país tem mais patentes do que qualquer outro, de acordo com dados do sector publicados pelo Nikkei.
A Energy Singularity, a start-up de Xangai, é apenas um exemplo da velocidade de cruzeiro da China.
A empresa construiu o seu próprio tokamak nos três anos que se seguiram à sua criação, mais depressa do que qualquer reator comparável alguma vez construído. Um tokamak é uma máquina cilíndrica ou em forma de donut altamente complexa que aquece o hidrogénio a temperaturas extremas, formando um plasma semelhante a uma sopa, no qual ocorre a reação de fusão nuclear.
Para uma empresa incipiente que trabalha num dos mais difíceis quebra-cabeças da física mundial, a Energy Singularity está incrivelmente otimista. E tem razões para isso: recebeu mais de 112 milhões de dólares (100 milhões de euros) de investimento privado e conseguiu também uma estreia mundial - o seu tokamak atual é o único a utilizar ímanes avançados numa experiência de plasma.
Conhecidos como supercondutores de alta temperatura, estes ímanes são mais fortes do que os de cobre utilizados nos tokamaks mais antigos. De acordo com cientistas do MIT que investigam a mesma tecnologia, estes ímanes permitem construir tokamaks mais pequenos que podem gerar tanta energia de fusão como os maiores e confinar melhor o plasma.
A empresa está a planear construir um tokamak de segunda geração para provar que os seus métodos são comercialmente viáveis até 2027 e espera ter um dispositivo de terceira geração que possa alimentar a rede antes de 2035, disse a empresa.
Em contrapartida, os tokamaks nos EUA estão a envelhecer, afirma Andrew Holland, diretor executivo da Associação da Indústria de Fusão, com sede em Washington, DC. Por conseguinte, os EUA dependem das máquinas dos seus aliados no Japão, na Europa e no Reino Unido para desenvolver a sua investigação.
Holland aponta para um novo parque de investigação de fusão de 570 milhões de dólares (510 milhões de euros) no leste da China, em construção, chamado CRAFT, que deverá estar concluído no próximo ano.
“Não temos nada do género”, diz à CNN. “O Laboratório de Física de Platina de Princeton tem vindo a atualizar o seu tokamak há 10 anos. O outro tokamak em funcionamento nos Estados Unidos, o DIII-D, é uma máquina com 30 anos. Não há instalações de fusão modernas nos laboratórios nacionais americanos”.
A indústria americana está cada vez mais preocupada com o facto de a China estar a vencer os Estados Unidos no seu próprio jogo. Alguns dos tokamaks de nova geração que a China construiu, ou planeia construir, são essencialmente “cópias” de projectos norte-americanos e utilizam componentes semelhantes aos fabricados nos Estados Unidos, declara Holland.
O tokamak BEST da China, financiado pelo Estado e que deverá estar concluído em 2027, é segundo Holland uma cópia de um projetado pela Commonwealth Fusion Systems, uma empresa de Massachusetts que trabalha com o MIT. Os dois projectos apresentam o mesmo tipo de ímanes avançados que a Energy Singularity está a utilizar.
Outra máquina que está a ser construída por uma empresa privada chinesa é muito semelhante a um tokamak concebido pela empresa americana Helion, acrescenta Holland.
Há “uma longa história” de cópia de tecnologia americana por parte da China, comenta.
“Eles são seguidores rápidos e depois assumem a liderança, dominando a cadeia de abastecimento”, explica Holland, utilizando como exemplo a tecnologia dos painéis solares. “Estamos cientes disso e queremos ter a certeza de que não é assim que as coisas vão continuar”.
A CNN não recebeu uma resposta da Administração Nacional de Energia da China, quando a questionou sobre se a investigação sobre fusão financiada pelo Estado tinha copiado ou sido inspirada pelos projectos dos EUA.
Lasers vs. tokamaks
A fusão nuclear é um processo altamente complexo que envolve forçar a união de dois núcleos que normalmente se repeliriam. Uma forma de o fazer é aumentar as temperaturas num tokamak para 150 milhões de graus Celsius, 10 vezes mais do que o núcleo do Sol.
Quando se ligam, os núcleos libertam uma grande quantidade de energia sob a forma de calor, que pode depois ser utilizada para fazer girar turbinas e gerar eletricidade.
Os EUA são há décadas líderes na fusão; foram a primeira nação a aplicar a energia de fusão no mundo real - numa bomba de hidrogénio.
No início dos anos 50, o exército americano testou uma série de armas nucleares no Oceano Pacífico que foram “impulsionadas” por gases que criaram uma reação de fusão, resultando numa explosão 700 vezes superior à de Hiroxima.
Sustentar a fusão nuclear durante longos períodos é muito mais difícil e, enquanto a China avança com os seus tokamaks, os EUA estão a encontrar uma vantagem noutra tecnologia: os lasers.
No final de 2022, cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, dispararam cerca de 200 lasers contra um cilindro que continha uma cápsula de combustível do tamanho de um grão de pimenta, na primeira experiência bem sucedida do mundo a gerar um ganho líquido de energia de fusão. Isto significa que o processo produziu mais energia do que a utilizada para aquecer a cápsula (embora não se tenha contabilizado a energia necessária para alimentar os lasers).
Existem ainda outras formas de conseguir a fusão nuclear e os EUA estão a apostar numa variedade de tecnologias.
Não é impossível que essa abordagem possa dar frutos.
“Não sabemos exatamente qual será o melhor conceito, e pode não ser um só”, afirma Melanie Windridge, física de plasmas sediada no Reino Unido e diretora executiva da Fusion Energy Insights, uma organização de monitorização da indústria. É possível que, em última análise, existam várias abordagens viáveis para a energia de fusão, diz à CNN. “E depois, a longo prazo, tudo se resumirá aos custos e a outros factores”.
Mas o tokamak é o conceito mais bem estudado, diz ela.
“Ao longo do tempo, tem sido objeto de mais investigação, pelo que é o mais avançado em termos de física”, afirma Windridge. “E muitas das empresas privadas estão a basear-se nisso”.
Com o dinheiro que a China está a investir na investigação, o conceito de tokamak está a evoluir rapidamente. O tokamak EAST da China, em Hefei, manteve o plasma estável a 70 milhões de graus Celsius - cinco vezes mais quente do que o núcleo do sol - durante mais de 17 minutos, um recorde mundial e um avanço objetivamente espantoso.
Mikhail Maslov, da Autoridade de Energia Atómica do Reino Unido, descreve o feito como um “marco importante”, acrescentando que a execução de longos impulsos de plasma continua a ser um dos maiores desafios técnicos para a comercialização da energia de fusão.
Enquanto o governo chinês investe dinheiro na fusão, os EUA têm atraído muito mais investimento privado. A nível mundial, o sector privado gastou 7 mil milhões de dólares em fusão nos últimos três a quatro anos, dos quais cerca de 80% foram gastos por empresas americanas, acrescenta Allain, do DOE.
“Nos EUA, o que existe é um espírito empresarial capaz de pensar fora da caixa e inovar e colmatar algumas destas lacunas, não só na ciência, mas também na tecnologia”, afirma.
Mas se o governo chinês continuar a investir mais de mil milhões de dólares por ano, isso poderá em breve eclipsar as despesas dos EUA, mesmo no sector privado.
E se esses investimentos derem frutos, as celebrações coloridas em Xangai não só serão alimentadas pela fusão, como também darão uma nova perspetiva à China.
Foto no topo: imagem aérea do Centro de Investigação Integral para a Tecnologia de Fusão, ou CRAFT, em construção, na cidade de Hefei, no leste da China, em novembro de 2021. A sua conclusão está prevista para 2025. Costfoto/Future Publishing/Getty Images
