Qué significa el avance en energía de fusión nuclear y qué obstáculos quedan

La noticia de esta semana de que los científicos habían logrado un avance trascendente en el campo de la tecnología de fusión fue celebrado como un hito en el camino hacia la producción futura de energía casi ilimitada y libre de emisiones de carbono.

Pero quienes piensen que los días de quemar combustibles fósiles para generar electricidad pronto habrán quedado atrás, permitiendo que el mundo alcance más fácilmente su objetivo de limitar el calentamiento global en el transcurso de este siglo, tal vez se decepcionen.

El avance es un gran paso hacia un viejo sueño que siempre capturó la imaginación colectiva: lograr imitar la forma en que el sol genera la energía que sostiene la vida en la Tierra, y controlar ese proceso para el bien de la humanidad.

El logro del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, California, “quedará en los libros de historia”, dijo ayer la secretaria de Energía norteamericana, Jennifer M. Granholm, en una conferencia de prensa.

Un avance notable

Como escribió mi colega Ken Chang, los científicos que trabajan en un descomunal experimento en el laboratorio Livermore, donde usan láseres para fusionar dos formas de hidrógeno en helio, informaron que por primera vez habían liberado más energía que la consumida por los láseres.

Solo eso ya es importantísimo. Hace casi un siglo que los científicos de todo el mundo intentan desarrollar la fusión controlada, a diferencia de la fusión descontrolada de la bomba de hidrógeno. Y aunque se hicieron muchos avances, seguía habiendo un obstáculo fundamental: para alcanzar los millones de grados de temperatura a los que se genera la fusión se necesita tanta energía, que ninguno producía una ganancia neta de energía.

Ese obstáculo ahora fue despejado, al menos para este tipo de fusión instigada por láser. Eso permite avizorar un futuro de plantas de fusión que básicamente no produciría dióxido de carbono de calentamiento planetario u otros gases de efecto invernadero. También tendría ventajas sobre las actuales plantas nucleares que dividen los átomos, en vez de fusionarlos, porque el combustible necesario para la fusión es más fácil de conseguir y el desecho radiactivo que deja es mucho menos peligroso y problemático.

Pero queda otro inmenso obstáculo…

Una cosa es un experimento como el de Livermore, en el que 192 rayos láser vaporizaron una pequeña bolita (“pellet”), y otra muy distinta es una planta de energía capaz de vaporizar rápidamente miles y miles de “pellets” y extraer de forma segura la energía liberada para convertirla en electricidad de consumo. Eso no quiere decir que no se pueda hacer, solo llevará tiempo. Mucho tiempo.

Lo mismo ocurre con el otro abordaje principal para desarrollar la fusión, que utiliza enormes y potentes electroimanes para confinar una nube de gas de hidrógeno despojado de sus electrones, lo que eleva la temperatura hasta el punto en que puede ocurrir la fusión. Este es el llamado abordaje conocido como “tokamak”.

En 2017 visité el ITER, el mayor proyecto tokamak del mundo, situado en el sur de Francia. Es una máquina de una complejidad alucinante, un esfuerzo multinacional de ensamblado a partir de piezas producidas en muchos países. El proyecto fue concebido en la década de 1980, y la esperanza es que empiece a producir fusión a mediados de la década de 2030.

Pero el ITER, como el proyecto Livermore, es solo un experimento. Aunque el ITER funcione, diseñar y construir una planta que capture la energía de un tokamak y la convierta en electricidad probablemente esté muy lejos.

Y el mundo necesita reducir drásticamente las emisiones de carbono de inmediato. Para limitar el calentamiento a solo 1,5°C por encima de los niveles del siglo XIX, el más estricto de los dos límites que surgieron de las conversaciones climáticas del Acuerdo de París 2015, las emisiones deberían llegar a casi cero para el año 2050.

Por lo tanto, aunque las plantas de energía de fusión se hagan en realidad, es probable que no suceda a tiempo para ayudar a evitar el agravamiento a corto plazo de los efectos del cambio climático. Según muchos climatólogos y planificadores de políticas públicas, para ayudar a alcanzar el objetivo de reducir las emisiones de gases es mucho mejor concentrarse en las tecnologías de energía renovable actualmente disponibles, como la energía solar y eólica.

¿Y cuándo empezaremos a tener energía de fusión?

Entonces, ya que la fusión no es una solución inmediata para el calentamiento global, ¿podría al menos ser una solución a más largo plazo para las necesidades energéticas del mundo? Tal vez, pero el problema pueden ser los costos. La construcción de la Instalación Nacional de Ignición en Livermore, donde se llevó a cabo el experimento, costó 3500 millones de dólares, y hasta el momento el ITER ya costó 20.000 millones de dólares. Hay que ver si el mundo puede costear una planta de energía de fusión que resultara de algunos de esos dos proyectos.

En los últimos años hubo una proliferación de iniciativas privadas para desarrollar la energía de fusión, algunas incluso con abordajes alternativos. Según la Asociación de la Industria de la Fusión, hay más de 30 empresas trabajando en esa tecnología, aproximadamente dos tercios de ellas en los Estados Unidos. En su conjunto, esos proyectos han recibido casi 5000 millones de dólares en inversiones privadas.

Entre los proyectos más avanzados está Commonwealth Fusión, una empresa derivada del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). En 2020, una serie de estudios revisados por pares demostró que ese abordaje —un tokamak mucho más compacto que el ITER que utiliza tecnología avanzada de electroimanes—, puede funcionar.

La empresa ha recaudado casi 2000 millones de dólares de fondos, ha comenzado la construcción de un reactor de prueba en las afueras de Boston, y también planea desarrollar una planta de energía de fusión.

La Asociación de la Industria de la Fusión dice que la mayoría de las empresas involucradas en estas iniciativas más pequeñas anticipan que la fusión estará en condiciones de aportar electricidad a la red de consumo en algún momento de la década de 2030. Tal vez sea más una expresión de deseo que una aspiración realista. Pero si la energía de fusión se vuelve comercialmente viable y una alternativa de energía limpia, tal vez sea a través de una o más de esas iniciativas.

(Traducción de Jaime Arrambide)

Por Henry Fountain