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A constante necessidade de recarregar baterias de dispositivos como celulares e veículos elétricos tem se tornado um desafio diário para os usuários. As baterias de íon de lítio (Li-ion) são amplamente utilizadas nesses aparelhos, mas com o tempo, elas perdem eficiência, exigindo recargas cada vez mais frequentes.

Para resolver esse problema, pesquisadores da Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology (DGIST), na Coreia do Sul, desenvolveram um protótipo de bateria nuclear movida a radiocarbono, um isótopo radioativo do carbono, que pode durar milênios sem a necessidade de recarga, oferecendo uma alternativa mais segura e duradoura.

Este avanço promete não apenas solucionar a questão da durabilidade das baterias, mas também reduzir o impacto ambiental gerado pelas baterias tradicionais. A pesquisa, liderada pelo professor Su-Il In, doutor pela Royal Society of Chemistry, destaca que a busca por soluções energéticas sustentáveis é cada vez mais urgente, à medida que a demanda por baterias de longa duração cresce.

A inovação do radiocarbono

As baterias nucleares funcionam gerando energia a partir de partículas de alta energia emitidas por materiais radioativos, mas nem todos os elementos radioativos são perigosos. O radiocarbono, por exemplo, emite partículas beta que podem ser facilmente bloqueadas por uma fina camada de alumínio, tornando-o uma opção segura para baterias nucleares.

O radiocarbono é um subproduto das usinas nucleares, o que o torna acessível, barato e reciclável, além de ter uma vida útil longa, com uma meia-vida de 5.730 anos. Esse fator torna o radiocarbono uma fonte ideal de energia para baterias de longa duração.

Em uma entrevista ao Interesting Engineering, o professor Su-Il In explicou que o uso do radiocarbono nas baterias pode proporcionar uma fonte de energia que duraria milênios. “Eu acredito que as baterias nucleares são uma das poucas soluções verdadeiramente de longo prazo para a crescente demanda de energia e para a degradação ambiental”, afirmou In ao Interesting Engineering. Ele também explicou como o processo de degradação do radiocarbono é tão lento que poderia alimentar dispositivos por períodos extraordinários sem necessidade de recarga.

Como funciona a nova bateria nuclear

O princípio das betavoltaicas é simples: quando as partículas beta do radiocarbono atingem um semicondutor, elas geram eletricidade. Para aumentar a eficiência do processo, a equipe de In utilizou um semicondutor à base de dióxido de titânio — comumente usado em células solares — sensibilizado com um corante à base de rutênio.

O tratamento com ácido cítrico fortalece a ligação entre o dióxido de titânio e o corante, permitindo que os raios beta do radiocarbono provoquem uma avalanche de elétrons, gerando energia de forma eficiente.

Essa inovação resultou em uma melhoria significativa na eficiência de conversão de energia, que aumentou de 0,48% para 2,86%, comparado aos designs anteriores que utilizavam radiocarbono apenas no cátodo. “À medida que o radiocarbono passa por decaimento beta, ele emite partículas beta que excitam o corante dentro da bateria, gerando elétrons adicionais, produzindo eletricidade”, explicou In.

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O futuro das baterias nucleares

• Uma das características mais impressionantes da bateria de radiocarbono é que ela não precisa de recarga.
• Além disso, o escudo de alumínio utilizado garante que não haja exposição à radiação para os usuários.
• Segundo In, essas baterias são extremamente estáveis, seguras contra combustão ou explosões e funcionam de maneira confiável em condições adversas, tanto em temperaturas altas quanto baixas.
• Isso as torna ideais para aplicações em sensores remotos, equipamentos espaciais e dispositivos médicos.
• As possibilidades de aplicação dessa tecnologia são vastas. Por exemplo, uma bateria nuclear de radiocarbono poderia alimentar um marcapasso durante toda a vida do paciente, eliminando a necessidade de substituições cirúrgicas.
• Outro ponto positivo é a sustentabilidade: enquanto as baterias de íon de lítio enfrentam desafios relacionados à mineração e descarte, as baterias de radiocarbono oferecem uma alternativa mais limpa e ambientalmente amigável.
• Esses avanços indicam que estamos cada vez mais perto de uma revolução na forma como gerenciamos e armazenamos energia, com tecnologias que não apenas atendem às crescentes necessidades, mas também preservam o meio ambiente para as gerações futuras.

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