ZMESC, 10/12/2024
Por Tibi Puiu
Uma pequena bateria de diamante pode alimentar dispositivos por milhares de anos.
No vasto vazio do espaço, a Voyager 1 tem transmitido informações para a Terra desde 1977. Porém, em pouco mais de duas décadas, sua fonte de energia nuclear deverá se esgotar. E se ela pudesse continuar funcionando por milhares de anos?
Um grupo de cientistas e engenheiros britânicos desenvolveu uma bateria que pode tornar isso possível. Esse dispositivo, uma bateria de diamante de carbono-14, combina o decaimento radioativo, diamantes sintéticos e química de plasma. O resultado é uma fonte de energia que pode durar mais do que várias gerações de civilizações humanas.
Uma Bateria Sem Igual
No núcleo da bateria de diamante está o decaimento — especificamente, o decaimento do isótopo carbono-14. Conhecido principalmente por seu papel na datação por radiocarbono, o carbono-14 agora está pronto para entrar no campo do armazenamento de energia.
Envolto em um diamante sintético, o carbono-14 passa por decaimento beta, liberando elétrons que o diamante converte em eletricidade. O processo é semelhante ao funcionamento de painéis solares, mas com uma diferença crucial: em vez de capturar fótons do sol, o diamante captura elétrons emitidos internamente.
Com uma meia-vida de 5.700 anos, o carbono-14 dura mais do que as pirâmides mais antigas. Isso significa que, teoricamente, uma bateria de diamante pode fornecer energia por milhares de anos — várias vezes o ciclo de vida de qualquer projeto de engenharia. Há, no entanto, uma limitação: ela não foi projetada para dispositivos de alto consumo, como smartphones ou laptops. Mas para aplicações de baixa potência — como implantes médicos, sensores e satélites — suas possibilidades são impressionantes.
“As baterias de diamante oferecem uma maneira segura e sustentável de fornecer níveis contínuos de potência em microwatts,” explicou Sarah Clark, diretora do Ciclo de Combustível de Tritium na Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA). “Elas são uma tecnologia emergente que utiliza diamantes fabricados para encapsular com segurança pequenas quantidades de carbono-14.”
Espaço, Medicina e Muito Mais
As aplicações práticas para uma bateria que dura mil anos são quase ilimitadas. Espaçonaves e satélites, como a envelhecida Voyager 1, poderiam manter a comunicação por muito mais tempo do que atualmente. Tom Scott, professor de materiais na Universidade de Bristol, visualiza um futuro onde essas baterias são comuns na exploração do espaço profundo.
“Nossa tecnologia de micropotência pode suportar uma ampla gama de aplicações importantes, desde tecnologias espaciais e dispositivos de segurança até implantes médicos,” disse Scott. “Estamos entusiasmados em explorar todas essas possibilidades, trabalhando com parceiros da indústria e pesquisa nos próximos anos.”
Mais perto de casa, as implicações são igualmente profundas. Imagine um marca-passo que nunca precisa ser substituído ou um aparelho auditivo que funciona por décadas sem uma nova bateria. Para os pacientes, isso significa menos cirurgias e desconforto. Para hospitais e sistemas de saúde, promete menos complicações logísticas e redução de custos.
Neil Fox, da Escola de Química da Universidade de Bristol, assegura que a bateria é completamente segura. “O carbono-14 foi escolhido como material fonte porque emite uma radiação de curto alcance, que é rapidamente absorvida por qualquer material sólido. Isso a tornaria perigosa de ingerir ou tocar diretamente, mas, encapsulada no diamante, nenhuma radiação de curto alcance pode escapar.”
De fato, o diamante é o material natural mais duro conhecido. A radiação permanece confinada, inofensiva ao usuário.
Da Fusão aos Diamantes
A bateria de diamante é um desdobramento inesperado da pesquisa sobre fusão. No campus da UKAEA em Culham, onde cientistas trabalham para dominar a energia de fusão, a mesma expertise impulsionou inovações na ciência dos materiais.
Usando um equipamento de deposição de plasma — um aparelho especializado para produzir diamantes sintéticos — a equipe criou com sucesso a delicada camada de diamante necessária para conter o carbono-14. O carbono utilizado veio de blocos de grafite, um subproduto de reatores de fissão nuclear.
Embora o conceito de baterias de diamante tenha surgido em 2016, os avanços recentes marcam um passo significativo em direção ao uso prático. Pesquisadores agora estão explorando parcerias industriais para levar a tecnologia ao mercado. Anteriormente, a ZME Science relatou outra bateria de diamante, alimentada por resíduos nucleares em vez de carbono-14, capaz de durar 28.000 anos.
Scott está otimista sobre o futuro. “A próxima década será sobre melhorar o desempenho energético e aumentar a produção,” afirmou.
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Fonte:Scientists Built a Radioactive Diamond Battery That Could Last Longer Than Human Civilization
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