A aposta da Marathon Fusion: produzir ouro a partir de mercúrio num reator de fusão

O sonho dos alquimistas sempre foi transformar metais comuns em ouro - mas isso dá para fazer de verdade?

A ideia de “mudar” um elemento para outro não é mágica: a física por trás disso é bem conhecida e, há décadas, já é aplicada em aceleradores e colisores, onde partículas subatômicas são lançadas umas contra as outras.

O exemplo mais famoso hoje é o Grande Colisor de Hádrons (LHC) no Cern, em Genebra. Só que produzir ouro desse jeito custa caríssimo, e o volume obtido é microscópico.

Por exemplo, o experimento Alice, do Cern, estimou ter produzido apenas 29 picogramas de ouro durante quatro anos de operação. Nesse ritmo, levaria centenas de vezes a idade do universo para fabricar uma onça troy de ouro.

A startup californiana Marathon Fusion propôs um caminho bem diferente: usar a radioatividade associada aos nêutrons em um reator de fusão nuclear para transformar uma forma de mercúrio em outra, chamada mercúrio-197.

Depois, esse mercúrio-197 decai para uma forma estável de ouro: o ouro-197. Esse processo de decaimento ocorre quando uma partícula subatômica se transforma espontaneamente em duas ou mais partículas mais leves.

A equipe da Marathon Fusion estima que uma usina de fusão poderia produzir várias toneladas de ouro por gigawatt de potência térmica em um único ano de operação.

Ao bombardear o isótopo mercúrio-198 com nêutrons, cria-se o isótopo radioativo mercúrio-197 - que, em seguida, decai para o único isótopo estável do ouro.

O ponto central é ter nêutrons energéticos o suficiente para acionar essa sequência de decaimentos do mercúrio. Se isso realmente funcionasse, seria uma ideia interessante. Mas se daria um lucro “limpo” já é outra questão.

Para isso, é necessário um grande fluxo de nêutrons (uma medida da intensidade da radiação de nêutrons). Isso pode ser gerado com uma mistura padrão de combustível para reatores de fusão, deutério e trítio (ambos formas de hidrogênio), para produzir energia no plasma do reator de fusão.

Nêutrons atravessam materiais com facilidade e se espalham ao colidir com os núcleos dos átomos, perdendo energia no processo. Para transformar mercúrio-198 em ouro, são exigidos nêutrons com energias acima de 6 milhões de elétron-volts.

Para chegar às suas estimativas, a Marathon Fusion vem usando o “gêmeo digital” de um reator de fusão - um modelo computacional que simula a física da reação de fusão e os processos radioativos resultantes. Um limite desse tipo de estudo é que o gêmeo digital precisa ser validado com um reator comercial de fusão real - mas, hoje, nenhum existe.

Há muitos obstáculos antes que cientistas consigam viabilizar um reator comercial de fusão. Entre eles estão o desenvolvimento de novos materiais para a construção e o avanço do conhecimento necessário tanto para operar o sistema de forma contínua (extraindo potência sem interrupções) quanto para criar sistemas de IA que ajudem a manter a reação de fusão no plasma.

Até alguns dos experimentos de fusão mais avançados, como o projeto JET (Joint European Torus), no Reino Unido, só conseguiram gerar quantidades relativamente pequenas de energia.

Ainda assim, pesquisadores no Reino Unido elaboraram uma nova forma de reduzir o tamanho dos reatores de fusão, alterando como o plasma de exaustão é controlado. Um protótipo desse conceito, chamado Spherical Tokomak for Energy Production (Step), tem a meta de estar pronto até 2040.

Radioactive waste

No papel, é possível produzir ouro a partir de mercúrio em um reator de fusão. Porém, até que reatores comerciais de fusão se tornem realidade, as suposições usadas pela Marathon Fusion em seus estudos com gêmeo digital seguirão sem teste no mundo real.

Além disso, qualquer ouro produzido em um reator de fusão seria inicialmente radioativo, o que significa que ele seria classificado como resíduo radioativo - e, portanto, precisaria ser gerenciado por um bom tempo após a produção.

Como físicos nucleares e de partículas sabem muito bem, é fácil deixar passar efeitos físicos importantes e detalhes críticos ao montar um gêmeo digital de um experimento.

Mas, embora processar esse resíduo até chegar a formas utilizáveis de ouro puro seja um desafio adicional a enfrentar, isso não necessariamente afasta investidores com visão de longo prazo.

Por enquanto, a proposta parece atraente no papel - mas ainda estamos longe de dar partida em um novo tipo de corrida do ouro californiana.

Adrian Bevan, Professor of Physics, School of Physical and Chemical Sciences, Queen Mary University of London

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