¿Qué es la Fusión Fría y por qué revolucionaría las tecnologías de producción de energía?

Ciencia | Tecnología

Energía nuclear

Cuando, a principios de siglo XX, se descubrió que los núcleos de los átomos contenían cantidades inimaginables de energía, muchos pensaron que la humanidad tenía todos sus problemas resueltos. No hacía falta más que encontrar las vetas de uranio, plutonio y otros materiales radiactivos, extraer su energía y tendríamos todo lo que alguna vez pudimos desear.

Pero como siempre, la realidad se probó un poco más compleja. Resultó que la energía nuclear era difícil de contener y que en condiciones de peligro podría resultar en un verdadero desastre. El incidente de Chernobyl en 1986 sirvió de amargo recordatorio sobre lo mal que podía salir un error en una central nuclear.

Pero ¿por qué esta peligrosa la energía nuclear? ¿Existe alguna alternativa que nos permita aprovechar la energía de los núcleos atómicos sin poner en peligro nuestra supervivencia?

La unión y la división de los núcleos atómicos

Esencialmente toda la energía nuclear puede obtenerse a partir de dos sistemas: la fusión y la fisión.

La fisión nuclear

Toda la energía nuclear que actualmente obtenemos viene de la fisión nuclear. La fisión nuclear consiste esencialmente en tomar átomos de elementos muy grandes, que son inestables por naturaleza, purificarlos para hacer el elemento aún más inestable y simplemente sentarnos a recoger el calor que liberan en forma de vapor de agua, que a su vez mueve turbinas de generación de electricidad.

Cualquier elemento más pesado que el Hierro es radiactivo, pero son los más pesados los que son más radiactivos y, por lo tanto, los más aptos para el proceso de fisión. Estos materiales por su inestabilidad van rompiendo lentamente los núcleos de sus átomos y liberando calor en el proceso. En caso de que quieran saberlo lo que hace una bomba nuclear es tomar un elemento de éstos y bombardearlo de manera que todos sus átomos se rompan al mismo tiempo, liberando una gran cantidad de energía en un lapso muy pequeño.

El problema con la fisión nuclear es que involucra tomar elementos radiactivos de la tierra y concentrarlos (los más comunes son el uranio y el plutonio, y seguramente habrán escuchado los términos uranio o plutonio enriquecido). Esto concentra su energía, pero resulta que estos materiales además de calor también emiten partículas radiactivas extremadamente dañinas para la vida. Por lo tanto, estos materiales deben estar cuidadosamente guardados y protegidos, y cuando hay una fuga o una explosión tenemos un Chernóbil o un Fukushima.

La fusión nuclear

Así como todo elemento más pesado que el Hierro es radiactivo y tiende a romper sus núcleos porque son demasiado grandes, todo elemento menos pesado que el Hierro es estable y tiene núcleos “pequeños”, tal que puede obtenerse energía a partir de la unión de estos núcleos.

Así funcionan las estrellas. Esencialmente cogen átomos de hidrógeno, los golpean entre sí a gran velocidad (por la gravedad y la temperatura en su interior) y de la unión de los núcleos de estos átomos obtienen energía que liberan en forma de luz y calor. Al contrario que la fisión nuclear, la fusión nuclear no emite radiación letal para la vida ni genera desechos radiactivos peligrosos. Y aun así, genera más energía por unidad de masa.

¿Entonces, por qué no usamos fusión nuclear en lugar de la fisión?

El asunto es que para juntar dos átomos de hidrógeno (por cierto, un elemento extremadamente abundante en el universo y en la Tierra) hacen falta presiones y temperaturas como las del interior de una estrella. Una máquina que generase esta presión y esta temperatura se derretiría y dejaría de funcionar… si es que es capaz de realizar un único proceso de fusión.

Así creemos que se vería la fusión fría

Por esta razón, muchos científicos han estado interesados en la búsqueda de la llamada “fusión fría”, es decir, el desarrollo de un proceso de fusión nuclear que puede realizarse a temperaturas asequibles para nuestra tecnología.

La fusión fría

Si bien desde principios del siglo XX comenzó a imaginarse la posibilidad de fusionar hidrógeno a temperatura ambiente (o a una temperatura cercana, al menos), por décadas las investigaciones sobre el tema avanzaron extremadamente lento. Hacia 1960 los físicos simplemente habían desistido y habían optado por trabajar con fuentes de energía cuyo funcionamiento ya estuviese claro.

Pero entonces, en 1989, dos científicos trabajando de manera independiente reportaron el mismo suceso: la extrema emisión de calor de una mezcla de hidrógeno ubicada en agua pesada. Por supuesto, en realidad se trataba de un mecanismo mucho más complejo, pero en esencia indicaba que la fusión fría si era posible.

Sin embargo, posteriores experimentos tratando de replicar el éxito de Martin Fleischmann (de la Universidad de Southampton) y Stanley Pons (de la Universidad de Utah) no fueron capaces de obtener la misma cantidad de energía. Nunca se aclaró que sucedió aquel día, pero el incidente recomenzó el interés de la comunidad científica en la fusión fría y sus posibilidades.

Lamentablemente, la mayor parte de físicos teóricos no le han dedicado mucho esfuerzo al asunto. Hoy por hoy los líderes en investigación en este tema son las empresas privadas, y debido a su naturaleza no es mucho lo que revelan de sus avances. Como es lógico, les interesa una patente y no piensan ayudar a la competencia a encontrarla.

Uno de los pocos casos que conocemos es el éxito de la “fusión piroeléctrica”, que usa cristales piroeléctricos para generar campos electrostáticos que pueden acelerar átomos de deuterio (un isótopo del hidrógeno) al punto de fusionarlos. Sin embargo, por ahora el aparato usa más energía de la que obtiene generando el campo electrostático, por lo que no es viable como mecanismo de generación de energía. La tecnología se descubrió en 2005.

Pero en cualquier caso el avance en nanotecnologías, en la investigación con cristales y en los llamados súper fluidos parece brindar una luz en el desarrollo de la fusión fría y quizás en el futuro la humanidad sea capaz de beneficiarse de esta tecnología.

Bibliografía:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_fusion#History
  2. https://www.quora.com/Is-cold-fusion-possible
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Pyroelectric_fusion

Imágenes: 1: hidabroot.com, 2: forbes.com, 3: wikipedia.org

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Bibliografía

El pensante (16 mayo, 2018). ¿Qué es la Fusión Fría y por qué revolucionaría las tecnologías de producción de energía?. Bogotá: E-Cultura Group. Recuperado de https://www.elpensante.com/que-es-la-fusion-fria-y-por-que-revolucionaria-las-tecnologias-de-produccion-de-energia/