Como o lixo nuclear e os diamantes podem economizar baterias de smartphones

A ficção científica se tornou realidade à medida que carregamos telefones que funcionam como pequenos computadores em nossos bolsos. No entanto, mesmo à medida que a tecnologia avança, somos impedidos pela fonte de energia por detrás da tecnologia, limitando as vantagens que estes dispositivos representam. A partir do momento em que ligamos um dispositivo, o relógio começa a contar à medida que a bateria se degrada e perde capacidade. Diariamente, garantir que a bateria esteja carregada e pronta para uso é um incômodo, e todos nós esquecemos de conectá-la durante a noite de vez em quando.

Para mim, como criador de conteúdo e com câmeras, drones, comprimidos, microfones e outros dispositivos para mantê-los carregados, pode ser uma tarefa árdua garantir que todos os meus aparelhos eletrônicos estejam funcionando quando preciso deles. Para piorar a situação, em muitos telefones e outros dispositivos móveis, substituir a bateria é difícil ou totalmente impossível. Mas uma solução está no horizonte. Um dia, em breve, chegará uma revolução nas baterias, utilizando uma combinação improvável de resíduos nucleares e diamantes.

Por que as baterias dos telefones atuais são um problema

Do início ao fim do ciclo de vida dos nossos produtos eletrónicos, as baterias apresentam muitos problemas. A mineração de lítio e outros componentes das baterias que utilizamos atualmente é um negócio sujo e destrutivo – assim como o refinamento desses materiais raros. À medida que a procura aumenta, estes impactos afectarão cada vez mais as nossas paisagens selvagens, com consequências potencialmente desastrosas.

Depois que nossas baterias acabam, elas e os dispositivos que alimentam com frequência acabar apodrecendo em aterros sanitários. Às vezes, nossos resíduos eletrônicos são enviados para o exterior, onde são recuperados ou queimados de maneira inadequada e acabam no ar e na água. Apenas uma pequena percentagem dos nossos produtos eletrónicos descartados é efetivamente reciclada de forma responsável. Se ao menos as baterias não se degradassem tão rapidamente, esse desperdício poderia ser drasticamente reduzido.

Como a tecnologia nuclear poderia ser nossa solução

De toda a nova e promissora tecnologia de bateria sendo trabalhado hoje, o mais emocionante deve ser o das baterias nucleares. Essas baterias não apenas durariam potencialmente dezenas, centenas ou mesmo milhares de anos, mas também gerariam sua própria energia a partir da radiação. Num futuro não tão distante, as nossas baterias poderão não só durar mais que os nossos telefones e possivelmente exceder a nossa própria vida útil muitas vezes, como também nunca precisarão de ser recarregadas.

Até parece o conceito de baterias nucleares não poderia parecer mais maluco, aqueles que um dia poderiam chegar aos nossos telefones e carros seriam, na verdade, feitos de nanodiamantes artificiais. Chamar a ciência por trás dessas baterias de nanodiamantes de complexa é um eufemismo. Essencialmente, nos termos mais simples possíveis, os elementos radioativos são extraídos de resíduos nucleares e encapsulados em diamantes por deposição química de vapor. O diamante então atua como um transdutor para transformar a radiação em eletricidade.

Além da longevidade e da capacidade de carregamento automático, as baterias nucleares revolucionariam o design dos smartphones. Eles fariam portas de carregamento desnecessário, para que os telefones pudessem ser totalmente à prova d'água e muito mais resistentes do que nunca. Também é concebível, à medida que a produção de diamantes artificiais se torna mais barata, que os nossos telefones possam em breve ser revestidos de diamantes e, portanto, praticamente indestrutíveis.

Além dos telefones, essas baterias nucleares poderiam alimentar todos os dispositivos eletrônicos que usamos hoje. De smartwatches e fones de ouvido a carros, drones e até robôs. Quando você começa a pensar sobre isso, você percebe que as baterias de nanodiamante têm o potencial de mudar muitas aspectos de nossa tecnologia que estão sendo prejudicados pelas limitações de nossa bateria atual e profundamente defeituosa projeto.

A empresa que tenta tornar as baterias nucleares uma realidade

Uma das empresas líderes no desenvolvimento desta tecnologia é NDB, um acrônimo que significa “Nano Diamond Batteries”. Nas palavras do CEO do NDB, Dr. Nima Golsharifi, quando entrevistado para um episódio do Podcast de Elenco de Energia: “Falando metaforicamente, é semelhante aos painéis solares; a diferença é que o NDB gera eletricidade usando a radiação de materiais radioativos em vez da luz solar”

As baterias de diamante são também uma solução possível para as questões há muito negligenciadas que envolvem a eliminação de resíduos provenientes de centrais de fissão nuclear. Existem enormes quantidades deste material altamente perigoso em todo o mundo, e armazená-lo ou descartá-lo é incrivelmente caro. No entanto, estes resíduos também são ricos em energia e é o que alimenta as baterias nucleares que o NDB está a desenvolver.

Como afirma o Dr. por sua vez, ajudar o ambiente, promovendo a energia nuclear, que é uma fonte limpa, e, por sua vez, apoiando a sociedade, criando uma espécie de circular economia."

Claro, uma pergunta lógica que você pode fazer é se essas baterias são seguras ou não. Há um estigma em torno de tudo o que tem a ver com a energia nuclear, o que é um potencial obstáculo à adoção desta tecnologia, mas o Dr. Golsharifi acredita que este medo pode ser superado através da educação: “Poucas pessoas sabem que a maioria dos detectores de fumaça contém substâncias radioativas. material; ainda assim, eles os têm em casa sem nenhum problema.”

A radiação das baterias nucleares está trancada com segurança dentro desses minúsculos diamantes. “Temos um sistema de travamento do transdutor que evita que o isótopo seja acessado em massa e utilizado para outros fins que não a fonte de energia do NDB. Fazemos isso especificamente por meio da implantação iônica em nanoescala de radioisótopos em nossa estrutura, e isso nos permite atender a vários requisitos de segurança do consumidor”, explica o Dr. Golsharifi.

O NDB realizou extensas pesquisas para garantir que suas baterias sejam seguras o suficiente para serem usadas em produtos como telefones e carros. De muitas maneiras, as baterias NDB não produzem emissões ou radiação prejudicial. As baterias nucleares compostas de diamantes quase indestrutíveis são provavelmente mais seguras do que as baterias de íons de lítio, que costumam explodir e pegar fogo.

Outra questão pertinente é o custo. Afinal, estamos falando de um produto feito tanto de diamantes quanto de materiais nucleares. No entanto, o custo já está a cair, de 2,4 milhões de dólares por quilograma para 40.000 dólares em 2018 (de acordo com o Dr. Golsharifi). O NDB espera que o preço caia ainda mais com a produção em massa, começando por ser mais caro do que o íon de lítio e diminuindo ao longo do tempo, para eventualmente ter um preço competitivo com o íon de lítio.

Mesmo que inicialmente sejam mais caras do que as baterias tradicionais, você não estaria disposto a pagar mais para um telefone que você nunca precisa recarregar? Um carro que nunca precisa ser reabastecido? Dispositivos que não apenas nunca secam, mas que vendem seu suco de volta à rede ou reduzem a conta de luz de sua casa?

As baterias de nanodiamante nunca precisam ser recarregadas, duram mais do que os dispositivos que alimentariam e são seguras para uso em produtos de consumo e ajudaria a lidar com a velha questão de o que fazer com a nossa energia nuclear desperdício.

Dispositivos nucleares chegando em 2023

Então, quando poderemos esperar que as baterias nucleares cheguem ao mercado? O NDB já realizou testes de prova de conceito e pretende ter um produto funcional pronto até 2023. Luz Arken, outra empresa de baterias de nanodiamantes, já possui baterias nucleares de baixa potência em operação em equipamentos de monitoramento no vulcão Stromboli e em um local de resíduos nucleares no Reino Unido. Ainda demorará um pouco mais no futuro até que as primeiras baterias de nanodiamantes cheguem aos nossos smartphones, e provavelmente muito mais tempo antes de alimentarem os nossos carros.

Mesmo que acabemos por esperar cinco a dez anos para que esta tecnologia se torne comum, não será tempo para um avanço tão revolucionário. Claro, também vale a pena reconhecer o quão imprevisível uma tecnologia de ponta como essa pode ser. No entanto, dado que a ciência por trás disso é sólida e que pequenas implementações destas baterias já estão no campo, vejo uma boa razão para estar optimista de que um dia, em breve, as nossas baterias durarão mais do que as nossas telefones, e nunca precisa ser recarregado.