Tania, czysta energia na wyciągnięcie ręki. Dostępna dla każdego w nielimitowanych ilościach. Brzmi jak mrzonka? Dzięki zimnej fuzji wizja ta może się ziścić. Jak daleko jesteśmy od tego momentu?
Większość ludzi zna różne rodzaje dostępnej energii odnawialnej – od energii słonecznej, przez wiatrową po geotermalną. Metody te są ogólnie uważane za bezpieczne i skuteczne, ale nie są jedynymi. Naukowcy badają kilka innych technik wytwarzania energii odnawialnej, a tą najważniejszą i zarazem najbardziej niedostępną jest tzw. zimna fuzja. W uproszczeniu jest to metoda łączenia jąder atomowych w temperaturze pokojowej. Czy to jeszcze nauka, czy już science fiction?
Skąd się wziął pomysł zimnej fuzji?
23 marca 1989 r. Stanley Pons z Uniwersytetu w Utah i Martin Fleischmann z Uniwersytetu w Southampton ogłosili wynalezienie prostej metody zimnej fuzji atomów deuteru poprzez elektrolizę ciężkiej wody z użyciem porowatej elektrody palladowej. Niestety, dokładne testy przeprowadzone w kilkudziesięciu ośrodkach naukowych na świecie wykazały, że w takich warunkach zimnej fuzji osiągnąć się nie da.
Rewelacje o zimnej fuzji uznano za mistyfikację, choć część badaczy twierdzi, że Pons i Fleischmann przypadkiem wpadli na trop nowego zjawiska fizycznego, którego później po prostu nie udało się odtworzyć. Od tego czasu wielu naukowców z całego świata udowodniło, że reakcje jądrowe mogą zachodzić bez konieczności stosowania wysokich temperatur.
22 maja 2008 roku Yoshiaki Arata, profesor fizyki z Uniwersytetu Osaka w Japonii, przeprowadził udany i powtarzalny eksperyment, w którym wykazał, że po wystawieniu proszku palladowego i tlenku cyrkonu na działanie deuteru pod wysokim ciśnieniem, w układzie dochodzi do powstania dodatkowego ciepła (w stosunku do próby kontrolnej z lekkim wodorem). To by oznaczało, że w sieci krystalicznej palladu dochodzi do silnego skupienia deuteronów (jąder atomowych deuteru, czyli izotopu wodoru). Miałyby być one na tyle blisko siebie, by spontanicznie tworzyć jądro atomu helu. Niestety wielu fizyków nie daje wiary w tę metodę.
Z kolei 14 stycznia 2011 Andrea Rossi i Sergio Focardi z Uniwersytetu Bolońskiego zaprezentowali pierwszy rzekomy reaktor zimnej fuzji. Nie jest to jednak proces zimnej fuzji per se, a niskoenergetyczne reakcje jądrowe (ang. LENR). Reaktor nazywany przez twórców „katalizatorem energii” ma działać poprzez fuzję atomów niklu i wodoru przy obecności dodatkowych katalizatorów i ogrzewania komory opornością elektryczną. Po jakimś czasie ogrzewania mocą około 1 kW reaktor ma ogrzewać się sam wydzielając przy tym energię cieplną o mocy 12 kW. 6 kwietnia 2011 r. włoski urząd patentowy przyznał Andrei Rossiemu patent na „katalizator energii”. Środowisko naukowe ostro go skrytykowało z powodu nienaukowego podejścia do swojego „odkrycia”.
Naukowe podstawy zimnej fuzji
Fuzja jest procesem, w którym jądra atomowe łączą się tworząc większe jądro. Ponieważ małe jądra są dodatnio naładowane, odpychają się od siebie – tylko te, które mają wystarczająco dużą energię kinetyczną, poruszają się na tyle szybko, by się zderzyć. W wyniku różnicy między masą powstałego jądra a masą jąder początkowych, jest wydzielana energia.
Jądra powstają zazwyczaj w wyniku działania akceleratorów cząstek lub podgrzewaniu jąder do ekstremalnie wysokich temperatur. W przypadku zimnej fuzji, rzekoma temperatura jest znacznie niższa, a idealnie by było, gdyby była ona równa temperaturze pokojowej.
Jeżeli udałoby się skalować proces zimnej fuzji, mogłaby przynieść ona wiele istotnych korzyści. Po pierwsze, uzyskana w ten sposób energia byłaby niezwykle czystą formą energii – w zimnej fuzji nie stosuje się żadnych materiałów radioaktywnych, a zatem nie ma niebezpiecznej substancji, którą trzeba by zutylizować. Proces ten nie emituje także ani dwutlenku węgla, ani żadnych innych szkodliwych gazów. Jeżeli do procesu zimnej fuzji są potrzebne jakieś metale, to nadają się one do recyklingu.
Zimna fuzja jest również generowana przez substancje, których na Ziemi mamy pod dostatkiem. Wodór i deuter pochodzą z wody, a niezbędnych metali na naszej planecie jest sporo. W związku z tym, zimną fuzję można stosować przez długi czas, bez obaw o „wyczerpanie” zasobów. Reaktory do zimnej fuzji nie zajmują wiele miejsca i zapewniają wysoki zwrot energii w porównaniu z energią wejściową, dzięki czemu są wydajne i powszechnie dostępne.
Zimna fuzja może przyczynić się do wynalezienia nowych silników do pojazdów transportowych, odmienić przemysł wydobywczy i zapewnić ogromne oszczędności.
Czy to już?
Mimo kontrowersji związanych z zimną fuzją, wielu naukowców wciąż poświęca tym badaniom mnóstwo energii. Proces ten czasami bywa także nazywany niskoenergetycznymi reakcjami jądrowymi (LENR). Jest już kilka placówek na świecie, w których osiągnięto postępy w badaniach zimnej fuzji.
Leonardo Corporation w Miami to jedna z najbardziej znanych firm zajmujących się LENR. Założył ją Andrea Rossi, wynalazca E-Cat, urządzenia, które – jego zdaniem – wytwarza stałe ilości ciepła za pomocą reakcji zimnej fuzji. W styczniu 2014 r. technologia ta została licencjonowana do USA, Rosji i Chin w celu promowania dalszych badań. Rossi stworzył także większe urządzenie o mocy 1 MW przeznaczone do zasilania budynków i fabryk przemysłowych.
Z kolei Global Energy Corporation z siedzibą w Annandale koncentruje się na rozwoju i komercjalizacji technologii hybrydowego rozszczepiania metodą syntezy jądrowej z dużą prędkością. Firma Jet Energy opracowała urządzenia do zimnej fuzji, które są napełniane wodorem lub deuterem, które nazywa się „nanorami” i „fuzorami”. Duże postępy poczyniła także firma Brillouin Energy Corporation z Berkeley.
Reakcji zimnej fuzji nie można traktować jako zjawiska rodem z SF. Kiedyś prawdopodobnie stanie się faktem i wszyscy będziemy czerpać z dobrodziejstw najczystszej formy energii na Ziemi.
