No Brasil, experts do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN) conceberam a primeira bateria atômica nacional, utilizando um isótopo em decomposição de amerício (amerício-241). Capaz de prover energia para dispositivos por mais de 200 anos sem necessidade de uma recarga adicional.
A pesquisa nacional resultou em uma bateria termoelétrica nuclear, também conhecida como gerador termoelétrico radioisotópico (RTG). A eletricidade é gerada a partir do calor, não envolvendo fissão nuclear, ao contrário de uma bateria termonuclear.
Para entender melhor as etapas de desenvolvimento e a viabilidade das baterias nucleares, o Canaltech entrevistou Maria Alice Morato Ribeiro, líder do projeto e pesquisadora do Centro de Engenharia Nuclear do IPEN.
Funcionamento da bateria nuclear
Antes de discorrermos sobre o funcionamento, é importante definir o amerício. Trata-se de um metal radioativo, relativamente maleável e de coloração prateada, cujo símbolo na tabela periódica é Am. Ele emite partículas alfa e gama, com atividade de partículas alfa aproximadamente três vezes maior que a do rádio. A ciência já identificou 10 isótopos desse elemento.
Na bateria nuclear, a energia elétrica é gerada a partir do calor proveniente do decaimento natural do radioisótopo. Nesse processo, o calor passa pelas pastilhas termoelétricas geradoras de energia elétrica (TEGs).
Até o momento, a tensão de saída nas pastilhas termoelétricas é de 20 milivolts (mV), resultante da diferença de temperatura entre a fonte de Amerício (lado quente) e a parte externa (lado frio).
Essa tensão alimenta um circuito coletor que acumula energia suficiente para fornecer pequenas cargas periodicamente. No entanto, devido à capacidade atualmente limitada de geração de energia, uma fonte com atividade maior é necessária apenas para iluminar um LED.
A seguir, confira um esquema do funcionamento da bateria nuclear termelétrica:
O destaque da bateria é sua longa duração, estimada em 200 anos, devido à meia-vida do amerício que é de 432,6 anos. No entanto, Ribeiro ressalta que “ainda enfrentamos desafios técnicos relacionados à confiabilidade das pastilhas termoelétricas, as quais precisam operar por um período equivalente”.
A cientista explica que essa bateria pioneira foi projetada para validar o conceito. O próximo passo é desenvolver uma versão aprimorada, com potência de 100 mW.
Onde utilizar uma bateria nuclear?
Atualmente, as baterias nucleares já são empregadas em áreas de difícil acesso, como faróis em ilhas remotas e dispositivos enviados para o espaço, como satélites. Os rovers da NASA, como o Curiosity e o Perseverance, também fazem uso dessa tecnologia.
Recentemente, uma startup chinesa anunciou o desenvolvimento de baterias para alimentar dispositivos pessoais, tais como celulares, drones e computadores.
No caso da bateria brasileira, a intenção é utilizá-la em dispositivos instalados em áreas remotas. No entanto, a cientista não pode revelar mais detalhes sobre esses planos devido a questões de confidencialidade com os parceiros.
Ameaças das baterias nucleares?
O termo “nuclear” geralmente suscita preocupações sobre riscos à saúde humana e ao meio ambiente, porém existem numerosas medidas de segurança. Por exemplo, “o uso de eficazes escudos de proteção” garante a segurança, conforme afirma Ribeiro. Além disso, “o radioisótopo está contido em uma fonte selada, não representando perigo de dispersão do material”, acrescenta.
Curiosamente, ela lembra que, na década de 1970, as baterias nucleares, como aquelas de plutônio-238 e promécio-147, eram amplamente usadas em marca-passos de pacientes com problemas cardíacos. Seu uso foi descontinuado com a popularização das baterias de lítio.
Reciclagem de rejeitos nucleares
Outro aspecto interessante dessas baterias é a possibilidade de desenvolvê-las a partir da reciclagem dos radioisótopos encontrados nos combustíveis já usados em reatores nucleares, incluindo o amerício-241.
