Baterias de micro buracos negros podem revolucionar a energia limpa

A procura de produzir mais energia com menos materiais, sem queimar mais combustíveis fósseis do que o planeta consegue suportar, está a dar origem a ideias, digamos, criativas.

Estão a ser batidos recordes de fusão nuclear, ainda que por margens ínfimas e durante apenas alguns segundos de cada vez. Ao mesmo tempo, os painéis solares tornam-se cada vez mais eficientes, como seria de esperar, e a sua instalação - sobre parques de estacionamento e telhados verdes - é também mais estratégica, permitindo obter ganhos cada vez maiores.

No entanto, armazenar essa energia e disponibilizá-la quando necessário na rede elétrica continua a ser um enorme desafio, embora a capacidade de armazenamento e fabrico de baterias esteja a aumentar, fazendo cair os preços.

Os cientistas teóricos são particularmente imaginativos ao projetar a forma como estas tendências poderão evoluir ou até onde a inovação nos poderá levar daqui a vários anos.

Os limites teóricos das baterias de micro buracos negros

Numa das mais recentes propostas, dois físicos debruçaram-se sobre os limites teóricos máximos da densidade energética das baterias, recorrendo à teoria geral da relatividade de Einstein.

Partindo de uma interpretação rigorosa das equações que descrevem massas perfeitamente esféricas e sem rotação, a dupla explica o comportamento de modelos ideais de buracos negros microscópicos formados num espaço apertado e repleto de energia. Pela forma como estes minúsculos monstros interagem, todo o sistema poderia funcionar de modo semelhante a um reator nuclear, libertando a energia guardada nas ligações entre partículas para produzir enormes quantidades de energia limpa.

Estes buracos negros teriam de ser carregados e minúsculos, com apenas uma massa de Planck cada um, para que, ao serem agrupados em células cheias de buracos negros com a mesma carga, a repulsão eletromagnética compensasse a atração gravitacional. Assim, criariam um armazenamento energético estável que não se devoraria a si próprio. Além disso, buracos negros maiores são menos densos em energia do que os mais pequenos.

Em teoria, micro buracos negros com cargas opostas poderiam depois ser aproximados, um de cada vez, levando-os a fundir-se num único buraco negro que «evapora» muito rapidamente em energia pura. A energia extraída não viria do interior do buraco negro, mas sim da zona imediatamente exterior, onde a gravidade se concentra.

Energia extrema e obstáculos práticos

Esta sugestão desconcertante não está totalmente fora do campo das possibilidades. Pensa-se que existam pequenos buracos negros primordiais, embora nunca tenham sido detetados - talvez porque irradiaram a maior parte da sua energia depois de se formarem no plasma primordial que preenchia o Universo após o Big Bang.

Ainda assim, é muito provável que a perspetiva de «baterias de micro buracos negros» permaneça puramente hipotética, revelando mais sobre o longo caminho que a tecnologia das baterias ainda tem de percorrer do que sobre o destino a que realmente chegaremos.

«As baterias atuais são extremamente ineficientes em comparação com o seu potencial máximo, e é provável que estejamos apenas no início de uma revolução nas baterias», escrevem no artigo publicado Espen Haug, físico teórico e analista financeiro da Universidade Norueguesa de Ciências da Vida, e Gianfranco Spavieri, físico da Universidade dos Andes, na Venezuela.

Atualmente, as baterias de lítio mais eficientes armazenam cerca de 954 000 joules de energia por quilograma de massa - aproximadamente 22 vezes a energia obtida pela queima de um quilograma de petróleo.

Haug e Spavieri calculam que uma bateria de micro buraco negro com apenas um quilograma poderia fornecer «energia suficiente para uma família durante gerações» - cerca de 470 milhões de vezes a energia da mais eficiente bateria de lítio de 200 quilogramas atualmente existente.

«Embora seja evidente que alcançar este nível de avanço tecnológico não é iminente, não é inconcebível que o desenvolvimento da tecnologia das baterias siga uma trajetória semelhante à da tecnologia informática», escrevem Haug e Spavieri.

A dupla não é a primeira a avançar uma ideia tão arrojada, o que apenas demonstra a gravidade - trocadilho intencional - da transição energética que enfrentamos para alimentar o mundo sem queimar combustíveis fósseis que estão a aquecer o planeta.

Buracos negros de Reissner–Nordström

Trabalhos anteriores analisaram buracos negros de Schwarzschild igualmente pequenos, mas Haug e Spavieri defendem que os buracos negros carregados descritos pela métrica de Reissner–Nordström têm uma densidade energética oito vezes superior.

Naturalmente, saber se estes buracos negros minúsculos e sem rotação existem, ou se podem sequer ser criados num contexto prático, é uma questão para a imaginação futura.

«Se utilizássemos estrelas de neutrões estrategicamente posicionadas como ímanes, ainda seria necessário um acelerador [de partículas] com cerca do tamanho do Sistema Solar», observam Haug e Spavieri. «Esta solução parece bastante irrealista, mas nunca se sabe.»

O estudo foi publicado na High Energy Density Physics.