Produzir ouro a partir de mercúrio num reator de fusão: a proposta da Marathon Fusion

O sonho dos alquimistas era transformar metais comuns em ouro - mas será que isso é mesmo possível?

A física necessária para converter um elemento em outro é bem compreendida e, há décadas, vem sendo aplicada em aceleradores e colisores que fazem partículas subatómicas colidirem entre si.

Da alquimia aos aceleradores de partículas

O exemplo moderno mais conhecido é o Grande Colisor de Hádrons do CERN, em Genebra. Só que produzir ouro dessa forma sai caríssimo, e as quantidades obtidas são ínfimas.

Para ter uma ideia, o experimento Alice do CERN calculou ter gerado apenas 29 picogramas de ouro ao longo de quatro anos de operação. Mantido esse ritmo, seriam necessárias centenas de vezes a idade do universo para chegar a uma onça troy de ouro.

Do mercúrio ao ouro num reator de fusão: a proposta da Marathon Fusion

A empresa emergente californiana Marathon Fusion apresentou um caminho bem diferente: aproveitar a radioatividade associada a partículas de nêutrons num reator de fusão nuclear para transformar uma forma de mercúrio em outra, chamada mercúrio-197.

Depois, esse mercúrio-197 decairia até se tornar uma forma estável de ouro: ouro-197. Esse tipo de decaimento de partículas é o processo em que uma partícula subatómica se transforma espontaneamente em duas ou mais partículas mais leves.

Segundo as estimativas da equipa da Marathon Fusion, uma central de energia de fusão poderia gerar várias toneladas de ouro por gigawatt de potência térmica em um único ano de operação.

A ideia passa por bombardear o isótopo mercúrio-198 com nêutrons, o que leva à formação do isótopo radioativo mercúrio-197 - que, em seguida, decai para o único isótopo estável do ouro.

O ponto decisivo é dispor de nêutrons com energia suficiente para iniciar a sequência de decaimento do mercúrio. Se isso realmente puder funcionar, trata-se de uma proposta interessante. Mas outra questão é saber se daria para obter um lucro atraente.

Para viabilizar o processo, é necessário um grande fluxo de nêutrons (uma medida da intensidade da radiação de nêutrons). Isso pode ser produzido com uma mistura padrão de combustível em reatores de fusão, deutério e trítio (ambos formas de hidrogénio), para gerar energia no plasma do reator.

Os nêutrons atravessam materiais com facilidade e se espalham ao colidir com os núcleos (centros) dos átomos, perdendo velocidade nesse percurso. Para converter mercúrio-198 em ouro, são necessários nêutrons com energias acima de 6 milhões de elétron-volts.

O que ainda falta para a fusão comercial

Para chegar às suas estimativas, a Marathon Fusion tem recorrido ao “gêmeo digital” de um reator de fusão - um modelo computacional que simula a física da reação de fusão e os processos radioativos resultantes. A limitação desse tipo de abordagem é que o gêmeo digital precisa ser validado com base num reator comercial de fusão real - e, hoje, não existe nenhum.

Ainda há muitos obstáculos a superar antes que cientistas concretizem um reator de fusão comercial. Entre eles estão a criação de novos materiais para a construção do equipamento e a compreensão da ciência necessária tanto para operar o sistema de modo a extrair energia continuamente quanto para desenvolver sistemas de IA que ajudem a manter a reação de fusão do plasma em funcionamento.

Mesmo alguns dos experimentos de fusão mais avançados, como o projeto britânico JET (Touro Europeu Conjunto), conseguiram gerar apenas quantidades relativamente pequenas de energia.

Por outro lado, investigadores no Reino Unido elaboraram uma nova forma de reduzir o tamanho dos reatores de fusão ao mudar a maneira como o plasma de exaustão é controlado. Um protótipo desse conceito inédito de reator de fusão, chamado Tokamak Esférico para Produção de Energia (Step), tem como meta ficar pronto até 2040.

Resíduos radioativos

Em teoria, é possível produzir ouro a partir de mercúrio num reator de fusão. Porém, até que reatores de fusão comerciais se tornem realidade, as suposições usadas pela Marathon Fusion nos estudos com o seu gêmeo digital continuarão sem teste.

Além disso, qualquer ouro gerado num reator de fusão seria inicialmente radioativo, o que o classificaria como resíduo radioativo - e, portanto, exigiria gestão por um bom tempo após a produção.

Como físicos nucleares e de partículas sabem bem, ao criar o gêmeo digital de um experimento é muito fácil deixar de fora efeitos físicos relevantes e pormenores críticos.

Mas, embora o processamento desse resíduo até chegar a formas utilizáveis de ouro puro seja mais um desafio a ser resolvido, isso não necessariamente afastará investidores de longo prazo.

Por enquanto, no papel, a proposta é sedutora - mas ainda estamos longe de dar início a um novo tipo de corrida do ouro na Califórnia.

Adrian Bevan, Professor de Física, Escola de Ciências Físicas e Químicas, Queen Mary University of London

Este artigo foi republicado a partir do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.