Fusão fria: o sonho da energia limpa sem plasma quente ainda exige comprovação

A fusão nuclear significa apenas fusão quente?

A fusão nuclear poderia fornecer grandes quantidades de energia com baixas emissões operacionais de carbono. Alguns combustíveis, como o deutério, são abundantes. Isso não significa que todas as reações usem combustíveis igualmente disponíveis ou que uma instalação de fusão não produza resíduos radioativos: nêutrons podem ativar materiais, e o trítio exige cuidados.

Produzir fusão de forma útil e econômica é extremamente difícil. As abordagens mais estudadas aquecem e confinam plasmas ou comprimem pequenas cápsulas de combustível. Não é necessário reproduzir literalmente todas as condições do interior de uma estrela.

Campos magnéticos podem confinar o plasma, enquanto sistemas de confinamento inercial usam lasers para comprimir o combustível. Obter mais energia na reação do que a entregue ao alvo não equivale a gerar eletricidade líquida depois de contabilizar toda a instalação.

Fonte: IEEE

Examinamos a tecnologia e seus desafios em mais detalhes no artigo “Fusão Nuclear – A Solução de Energia Limpa Definitiva no Horizonte”.

Também existem pesquisas sobre reações nucleares em metais e outros meios, sem um grande plasma termonuclear. Elas devem ser avaliadas pelos resultados experimentais, e não apenas pela promessa de uma alternativa mais simples.

A chamada fusão fria permanece controversa, sem uma fonte prática de energia comprovada. Em 2024, um trabalho publicado em Scientific Reports, revista do grupo Nature Portfolio distinta da revista Nature, voltou a chamar atenção para o tema: “Observação da emissão de nêutrons durante cavitação acústica de pó de titânio deuterado”.

História da Fusão Fria

Em 1989, Stanley Pons e Martin Fleischmann anunciaram resultados que interpretaram como fusão fria. Tentativas posteriores não estabeleceram uma reprodução independente e robusta das alegações, provocando críticas à qualidade dos experimentos e à interpretação dos dados.

A controvérsia prejudicou a reputação do campo. Alegações não verificadas e propostas sem transparência experimental ampliaram o ceticismo, embora isso não permita classificar indistintamente todos os pesquisadores como fraudulentos.

Alguns grupos continuam investigando fenômenos sob nomes como reações nucleares de baixa energia (LENR), ciência nuclear da matéria condensada (CMNS) e reações nucleares assistidas quimicamente (CANR). Esses nomes não demonstram, por si só, a existência de fusão útil.

Na década de 2020, novas iniciativas buscaram testar essas hipóteses com métodos mais rigorosos. Nos Estados Unidos, a ARPA-E anunciou em 2023 financiamento para projetos de pesquisa em LENR. Uma linha distinta havia produzido resultados relatados por pesquisadores da NASA em 2020.

A equipe da NASA chamou seu método de fusão por confinamento em rede cristalina. Embora o metal permaneça inicialmente à temperatura ambiente, a técnica não demonstra fusão entre partículas sem energia elevada: ela cria condições energéticas localizadas por meio de irradiação externa.

Esses resultados mostram que reações podem ser estudadas em configurações diferentes dos grandes plasmas. Não comprovam, porém, a hipótese clássica de fusão fria nem uma fonte com ganho energético líquido.

Duas abordagens investigadas

Reações em metais carregados com deutério

A proposta original de Pons e Fleischmann envolvia carregar paládio com deutério por eletrólise. Outras pesquisas estudam metais como titânio e érbio. Esses experimentos não são todos equivalentes e não podem ser reduzidos à simples deformação do metal.

Uma hipótese é que a rede metálica e seus elétrons modifiquem o ambiente dos núcleos de deutério. Determinar se isso favorece reações mensuráveis exige evidências quantitativas e controles rigorosos.

Os núcleos positivos se repelem eletricamente. Aproximá-los em um metal não demonstra, por si só, que essa barreira tenha sido superada ou que exista produção útil de energia.

Fusão associada ao colapso de bolhas

Outra hipótese propõe reações durante o colapso de bolhas em líquidos submetidos a ultrassom. Essa linha é às vezes chamada de sonofusão.

O colapso pode produzir condições localmente intensas. Isso não significa que qualquer cavitação alcance as energias, densidades e tempos necessários à fusão.

A cavitação pode causar forte erosão, inclusive em hélices de embarcações. Esse efeito mecânico não constitui evidência de reação nuclear.

Fonte: Britannica

O colapso de bolhas também pode emitir luz, fenômeno chamado de sonoluminescência. Em certas condições, estimativas de temperatura local superam a da superfície do Sol.

A temperatura da superfície solar não é, contudo, um critério suficiente para fusão. A comparação não demonstra que uma bolha produza reações nucleares.

As alegações de sonofusão geraram controvérsia, assim como as hipóteses clássicas de fusão em rede metálica. Seus resultados e procedimentos foram amplamente questionados. Uma reportagem de 2013 retomou parte desse debate:

Uma investigação jornalística sobre documentos do Oak Ridge National Laboratory questionou a interpretação de testes anteriores que haviam colocado em dúvida os resultados divulgados em 2002.

A reportagem também apontou documentos que poderiam favorecer alguns dos pesquisadores envolvidos, entre eles Rusi Taleyarkhan. Isso não equivalia a uma reprodução independente de fusão.

Spectrum IEEE

O debate renovado não estabeleceu uma tecnologia de geração de energia nem resolveu as controvérsias experimentais.

O estudo de 2024

Em 2024, Max Fomitchev-Zamilov, presidente da Maximus Energy Corporation, nos Estados Unidos, publicou o trabalho citado em Scientific Reports.

A empresa fornece instrumentos para experimentos de física nuclear, como detectores de nêutrons e raios gama, espectrômetros de raios X, processadores de pulsos e software de espectroscopia.

O estudo de maio de 2024 relatou sinais atribuídos a nêutrons durante a cavitação acústica de pó de titânio deuterado suspenso em óleo mineral. Também investigou a presença de pequenas gotas de água pesada; não se tratava simplesmente de bolhas de água pesada com titânio comum.

A hipótese combina um metal carregado com deutério e cavitação acústica. A interpretação como fusão ainda precisa ser confirmada.

Em síntese, o autor relata repetições do experimento com emissão sustentada, embora a conclusão indique cerca de 1,5 hora para a execução contínua mais longa.

O mecanismo proposto relaciona o sinal observado à ação mecânica da cavitação sobre o material deuterado; permanece uma hipótese.

Sinais relatados durante a cavitação

Segundo o artigo, os picos de contagem chegaram a 10.000 vezes o fundo medido. O sinal foi associado a condições em que ondas acústicas secundárias interferiam construtivamente e produziam picos de pressão estimados em alguns milhares de psi. Essa razão de contagens não é uma medida de ganho energético.

O autor relata emissão prolongada em algumas condições. Isso não equivale à operação contínua de um reator de energia.

O aparato é relativamente compacto e utiliza instrumentos laboratoriais. A possibilidade de reprodução por outros grupos é importante, mas depende de detalhes experimentais, calibração e controles adequados.

Fonte: Scientific Reports

A disponibilização dos dados e da configuração experimental facilita a avaliação por outros pesquisadores. Transparência, porém, não substitui a confirmação independente.

Um Progresso Lento

O artigo também descreve configurações que não produziram o sinal esperado. Esses controles ajudam a avaliar hipóteses e possíveis fontes de erro.

Bolhas de deutério em óleo mineral não produziram o resultado relatado, apesar de mudanças nas condições experimentais. Gotas de água pesada sem o pó de titânio deuterado também não produziram o mesmo efeito.

A ausência de sinal em alguns controles não prova que todo artefato instrumental tenha sido excluído. O autor relata emissão ao combinar o material deuterado com as condições de cavitação apropriadas.

O trabalho também relata uma associação temporal entre picos de contagem e atividade acústica.

Fonte: Scientific Reports

O artigo apresenta medições de fundo e alterações do sinal após a ativação acústica. A figura correspondente inclui cerca de 20 horas de observação anterior, não apenas cinco.

Fonte: Scientific Reports

As repetições e análises ao longo de meses ocorreram no mesmo programa experimental. Elas não devem ser confundidas com reprodução independente por outros laboratórios.

Ainda Não é uma Prova Definitiva

O próprio trabalho considera interpretações alternativas para a emissão relatada.

O resultado apresentado é um sinal atribuído a nêutrons em determinada configuração de titânio deuterado e cavitação. Isso, isoladamente, não demonstra fusão fria nem um mecanismo completo.

Uma possibilidade discutida é a espalação, processo no qual uma interação de alta energia remove partículas de um núcleo. Mencioná-la não significa demonstrar que ela ocorreu nesse experimento.

Fonte: Springer

Seriam necessárias análises adicionais, inclusive espectroscópicas, para distinguir mecanismos e verificar a origem dos sinais.

Aprimorando o experimento

A reprodução independente é indispensável para avaliar a confiabilidade do resultado. Mais dados também seriam necessários antes de falar em otimização de uma possível reação ou aplicação energética.

Materiais

O trabalho relata que a suspensão de pó de titânio deuterado em óleo permaneceu estável por pelo menos seis meses.

Uma aplicação exigiria conhecer o que é consumido, quais produtos se formam e qual é o balanço completo de energia.

Hipóteses sobre o mecanismo

A hipótese de trabalho associa os jatos de cavitação aos picos de nêutrons relatados. O mecanismo nuclear, se houver, ainda precisa ser estabelecido.

Uma possibilidade seria a compressão mecânica do deutério na rede de titânio. Nesse caso, o papel da composição dos jatos precisaria ser testado comparando água comum e água pesada.

Outra possibilidade seria a interação de íons de deutério dos jatos com um alvo já deuterado.

Distinguir essas hipóteses exige novos experimentos; nenhuma está demonstrada apenas pelos sinais relatados.

Ecos dos Trabalhos da NASA?

A pesquisa da NASA sobre fusão por confinamento em rede cristalina em 2020 utilizava irradiação externa para produzir partículas energéticas dentro de metais carregados com deutério.

Em resumo, elétrons acelerados atingem um alvo de tungstênio e geram fótons de alta energia.

Esses fótons podem romper dêuterons. Nêutrons resultantes transferem energia a outros dêuterons, criando condições para reações. A rede metálica à temperatura ambiente não implica que as partículas reagentes tenham baixa energia.

Não está demonstrado que a cavitação reproduza essa cadeia sem acelerador. A comparação de temperaturas com a superfície solar não resolve essa questão.

Energia limpa garantida?

Mesmo se a emissão for confirmada, ainda será necessário identificar sua origem e medir toda a energia fornecida e produzida. Detectar nêutrons não significa obter uma fonte de eletricidade.

O desafio de produzir energia útil superior ao consumo total também se aplica a essas propostas.

O experimento de bancada difere muito de instalações como a National Ignition Facility (NIF), nos Estados Unidos, que concentra pulsos de 192 feixes de laser e pode atingir cerca de 500 trilhões de watts de potência instantânea.

Uma instalação pequena não permite inferir um balanço energético favorável. Potência de pico, energia por pulso e consumo total são grandezas diferentes.

Investindo em Fusão Nuclear

Em 2024, a fusão fria permanecia uma linha de pesquisa controversa, sem uma tecnologia comercial comprovada para investimento direto.

O comércio internacional de água pesada é relativamente pequeno. O valor histórico citado de 161 milhões de dólares não representa necessariamente toda a produção mundial. Um fornecedor laboratorial é a Sigma-Aldrich, integrante do grupo Merck KGaA (MRK.DE ) (MRK.DE).

Em 2024, as empresas especializadas citadas a seguir ainda eram privadas: Helion, General Fusion (GFUZ ) (a cotação exibida corresponde à situação posterior à listagem de julho de 2026), Commonwealth Fusion, TAE Technologies, ZAP Energy e NEO Fusion.

Também é possível consultar uma lista de startups de fusão na página temática da Dealroom.

Uma empresa já cotada em 2024 que havia pesquisado fusão era a Lockheed Martin Corporation (LMT ), do setor aeroespacial e de defesa.

1. Lockheed Martin Corporation

Desde o início da década de 2010, a Lockheed pesquisou o projeto Compact Fusion, inicialmente anunciado com metas ambiciosas para a década seguinte. O encerramento desse programa foi posteriormente relatado, mas não há aqui documentação suficiente para fixar uma data precisa em 2021.

As informações públicas limitadas não permitem determinar com segurança os motivos técnicos e comerciais do encerramento.

A empresa manteve interesse em outras abordagens, inclusive por meio de um investimento em 2024 na Helicity Space, que desenvolve propulsão por fusão.

A proposta da Helicity usa pulsos de plasma para propulsão espacial. Isso não a torna idêntica à abordagem de geração elétrica da General Fusion.

Não se pode apresentar como fato que resultados internos da Lockheed tenham demonstrado uma falha específica de seu projeto.

Propulsão espacial e geração elétrica têm requisitos distintos. Pulsos de fusão poderiam, em princípio, ser úteis à primeira, mas a viabilidade permanece por demonstrar.

2. General Fusion

A General Fusion é uma das empresas que buscam desenvolver energia de fusão com capital privado e também apoio público.

Fundada em 2002, ela desenvolve fusão de alvo magnetizado, ou MTF.

A empresa considera sua abordagem um caminho potencialmente mais barato para a fusão útil. Em 2010, colocou em operação um injetor de plasma de grande escala e alcançou outros marcos desde então. Esses avanços não equivalem a uma usina comercial demonstrada.

Fonte: General Fusion

Em seu plano divulgado em 2024, a General Fusion visava condições acima de 100 milhões de graus Celsius em 2025 e equivalência de equilíbrio científico em 2026. São metas históricas, não resultados já alcançados nem eletricidade líquida. Um sistema de compressão em escala de 1/5 foi testado em 2023, mas não era uma usina de fusão completa nessa escala.

Ao longo de duas décadas, a empresa desenvolveu e testou componentes importantes. Ainda precisava integrá-los e demonstrar as etapas científicas e de engenharia necessárias à geração elétrica.

Fonte: General Fusion

Uma empresa privada pode ter mais flexibilidade para alterar projetos do que um consórcio internacional como o ITER. Isso não elimina exigências de financiamento, regulação, segurança e validação técnica.

Alguns investidores esperam que essas abordagens acelerem o progresso. O sucesso comercial de qualquer empresa continua incerto.

3. TAE Technologies

Anteriormente chamada Tri Alpha Energy, a TAE Technologies, sediada na Califórnia, desenvolve tecnologia de fusão. No contexto de 2024, trabalhava na máquina Copernicus, sucessora da Norman.

Fonte: TAE

A TAE utiliza feixes de partículas para aquecer e sustentar o plasma. Descrevê-los como um agente que literalmente “engrossa” o plasma confunde a explicação física.

A fabricação aditiva permite testar peças e alterar projetos com rapidez. A empresa relatou que alguns componentes impressos tinham cerca de metade da massa de alternativas convencionais; isso não significa reduzir pela metade a massa de todo o reator.

Fonte: TAE

A empresa apresentava a primeira metade da década de 2030 como horizonte para uma instalação demonstradora, seguida de eventual expansão comercial. Esses prazos dependiam da demonstração de marcos técnicos e não eram garantias.

O diretor executivo Michel Binderbauer descreve a fusão como uma possível transição para maior abundância energética.

A TAE descreve seu financiamento como associado ao cumprimento de marcos técnicos. Isso não elimina o risco de atrasos, mudanças de projeto ou novas necessidades de capital.

Em 2022, Google e Chevron (CVX ) participaram de uma rodada de 250 milhões de dólares da TAE. A colaboração com o Google, iniciada em 2014, envolve aprendizado de máquina e recursos computacionais.

O grupo também atua em serviços de ciências da vida, incluindo terapia por captura de nêutrons pelo boro (BNCT), e em soluções de energia, baterias e mobilidade elétrica.

4. Helion

A Helion busca usar um ciclo de combustível envolvendo deutério e hélio-3, em vez da combinação deutério–trítio mais comum em outros projetos.

O hélio-3 é escasso, e a empresa pretende produzi-lo a partir de reações com deutério em seu próprio sistema. Isso não significa que a mineração lunar seja a única alternativa possível.

A Helion forma e comprime configurações de plasma em um sistema pulsado. Nem todas as empresas privadas de fusão usam a mesma técnica.

Ela também visa recuperar eletricidade diretamente das mudanças no campo magnético associadas ao plasma, em vez de depender exclusivamente de aquecimento, vapor e turbinas.

Essa proposta poderia evitar parte das perdas e dos equipamentos de um ciclo térmico. Não demonstra, porém, um aumento garantido de duas ou três vezes na eficiência ou uma usina economicamente viável.

Em síntese, a empresa projeta custos de combustível e operação baixos e menos equipamentos térmicos. São expectativas comerciais, não desempenho já validado de uma usina.

A máquina Trenta, de ⁶ª geração, realizou mais de 10.000 pulsos e atingiu temperaturas relatadas de 100 milhões de graus Celsius. Suas operações terminaram em 2023; não era uma usina produzindo eletricidade comercial.

Fonte: Helion

A empresa desenvolvia a Polaris como próximo sistema. Em 2024, a meta era demonstrar eletricidade líquida, não um resultado já obtido. Aumentar a velocidade dos pulsos, isoladamente, não garante esse objetivo.

A máquina foi apresentada com comprimento de cerca de 19 metros. Essa dimensão não corresponde necessariamente à área total de uma futura instalação comercial.