PESQUISADORES DO IPEN DESENVOLVEM BATERIA NUCLEAR QUE PODE SER USADA COMO FONTE DE ENERGIA EM LOCAIS REMOTOS

Antônio Belchior, Eduardo Cabral, Carlos Zeituni e Maria Alice: pesquisadores brasileiros envolvidos na produção da bateria nuclear

Apesar dos desafios para a pesquisa e o desenvolvimento no Brasil, não são poucos os exemplos notáveis de projetos inovadores que estão sendo elaborados por pesquisadores do país. Um desses desenvolvimentos, em especial, pode ser uma solução importantíssima para o fornecimento de energia em locais remotos. Uma equipe de cientistas do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) realizou um estudo pioneiro para o desenvolvimento de uma bateria nuclear. A tecnologia utiliza o radionuclídeo Amerício-241 – material obtido por meio do reprocessamento de combustível nuclear utilizado em reatores. Como a meia vida do Amerício 241 é de 416 anos, após um ano ligada, a bateria mantém o desempenho inicial, produzindo quase a mesma quantidade de energia por centenas de anos. Em entrevista ao Petronotícias, a coordenadora do projeto, Maria Alice Morato Ribeiro, e os pesquisadores Eduardo Lobo Lustosa Cabral e Carlos Alberto Zeituni, explicam que a ideia do projeto é provar a viabilidade da construção dessas baterias no Brasil. Posteriormente, a meta é desenvolver uma linha de produção em larga escala. Os cientistas também apontam para os próximos passos do projeto. “Devemos ter até o início de 2026 o protótipo funcionando no laboratório. Tendo esse protótipo e comprovada sua viabilidade técnica e financeira, será negociado com os possíveis usuários as necessidades em relação a tamanho, potência e durabilidade das baterias. Após esses acordos, será iniciada a construção de uma planta piloto para a produção das baterias conforme definido pelo usuários”, detalham os pesquisadores.

Como surgiu a ideia de desenvolver uma bateria nuclear baseada no amerício-241? Quais os principais objetivos desse projeto?

Baterias nucleares são soluções importantes para utilização de energia em lugares remotos. Assim, sempre que há a necessidade da sociedade por alguma solução, o IPEN busca as soluções e, neste caso, após uma consulta do nosso parceiro, acabamos por começar os estudos das baterias. Existem vários isótopos que podem ser utilizados nesse tipo de bateria, mas utilizamos o Amerício-241 pela disponibilidade do mesmo no rejeito radioativo do IPEN e por ser um Alfa emissor.

As partículas Alfa interagem com a matéria, fazendo com que a sua energia seja transformada quase totalmente em calor, que por sua vez é convertido por meio de dispositivos termoelétricos em eletricidade. Além disso, o Amerício 241, por ser primordialmente um alfa emissor, facilita a blindagem da bateria para proteção radiológica dos operadores próximos.

O principal objetivo deste projeto é provar a viabilidade da construção dessas baterias no Brasil. Posteriormente, o projeto desenvolverá uma linha de produção destas baterias em larga escala.

O que motivou a escolha do amerício-241?

Inicialmente, foram analisados os vários isótopos possíveis e o Amerício-241 é um dos mais viáveis. Mas não podemos de deixar de dizer que a escolha também recaiu sobre o mesmo pela sua disponibilidade para testes no Centro de Rejeito Radioativos do IPEN.

Poderiam explicar as principais vantagens da bateria nuclear em comparação com as baterias convencionais? E qual a durabilidade prevista?

As baterias convencionais, normalmente chamadas de químicas, têm durabilidade limitada, ou seja, duram enquanto durar o material químico presente na mesma. Assim, hoje em dia, com todo o avanço tecnológico existente, temos algumas que podem chegar a durar de dez a quinze anos. Depois disso a bateria tem que ser trocada.

As baterias nucleares poderiam durar tempos extremamente longos se pensássemos apenas no combustível, por exemplo, nossa bateria de Amerício-241, a meia vida do material dura 416 anos, ou seja, após 416 anos ainda teríamos metade da “potência” do material. Mas sendo realista, além do combustível temos o desgaste das partes não nucleares da bateria como fiações, termelétricos e outros componentes, assim, estimamos por testes de radiação que nossa bateria pode durar algo em torno de 200 anos.

Assim, a principal vantagem das baterias nucleares em relação a baterias convencionais é realmente a durabilidade da mesma, ou seja, se eu mandar para o espaço ou para o fundo do mar, terei a garantia de 100 a 200 anos operando sem a intervenção humana, enquanto que numa bateria convencional, na melhor das hipóteses a cada 10 anos tenho que programar a troca do combustível e/ou da bateria.

Quais foram os maiores desafios técnicos enfrentados durante o desenvolvimento do protótipo da bateria nuclear?

Acreditamos que o maior desafio seja a obtenção do material radioativo. Isso se deve ao fato de que todos os isótopos utilizados em baterias são provenientes de reprocessamento de combustível nuclear. Nota-se que o país abandonou o reprocessamento de combustível nuclear na década de 90 em razão da assinatura de tratados de não proliferação de armas nucleares. Assim, no momento, o Brasil depende da compra desse material de países que detêm essa tecnologia.

Importante ressaltar que, desde de 2018, a proibição de reprocessamento foi banida pelo governo federal. Assim, caso seja do interesse do país e dos possíveis usuários de baterias nucleares, o IPEN pode voltar a reprocessar combustível nuclear como fazia na década de 80. Nessa época, o IPEN possuía usinas piloto, a nível de laboratório, onde realizava o reprocessamento de combustível nuclear gasto para separar materiais radioativos úteis para a sociedade. Ressaltamos que o IPEN, a CNEN e o Brasil nunca desenvolveram essa tecnologia com fins bélicos e sempre para a produção de materiais para utilização na medicina e indústria.

Como o IPEN pretende lidar com a limitação de combustível radioativo disponível para aumentar a eficiência do protótipo?

Há vários anos, o IPEN adquire materiais radioativos para a medicina e indústria de várias empresas fornecedoras do mercado internacional. Assim, estamos em negociações com várias dessas empresas para um contrato de fornecimento deste material na quantidade necessária não só para o projeto de pesquisa, mas também para a produção em larga escala.

Quais tipos de aplicações práticas podem ser viabilizadas com essa tecnologia?

As principais aplicações são levar para locais remotos de difícil acesso, tais como: espaço, fundo do mar e regiões remotas onde o custo do fornecimento e troca de combustível é muito complicado, como por exemplo, fonte de energia para sensores remotos no meio da floresta amazônica.

Quais os próximos passos para o desenvolvimento da bateria nuclear brasileira?

Devemos ter até o início de 2026 o protótipo funcionando no laboratório. Tendo esse protótipo e comprovada sua viabilidade técnica e financeira, será negociado com os possíveis usuários as necessidades em relação a tamanho, potência e durabilidade das baterias. Após esses acordos, será iniciada a construção de uma planta piloto para a produção das baterias conforme definido pelo usuários.

Como está o processo de regulamentação para viabilizar o uso dessa tecnologia no Brasil? Existem desafios regulatórios específicos para baterias nucleares

A tecnologia utilizada nas baterias nucleares é similar à uma fonte de radiação industrial. Assim sendo, a meu ver, já existe regulamentação definida para esse tipo de fonte, que é o coração da bateria.