LA ZONA ECOLÓGICA : ¿Es posible la Fusión fría?

Los inventos que podrían revolucionar el paradigma energético suelen despertar mucho interés, por lo que son muy susceptibles a ser mal interpretados por la prensa o a formar parte del guión de alguna de las incontables teorías conspiratorias que circulan por internet.

Teniendo en cuenta que últimamente se habla bastante de generadores de fusión nuclear como solución a nuestras crecientes necesidades energéticas, no es de extrañar que me estéis mandando algunos mensajes preguntando por la llamada fusión fría. ¿Es posible la fusión fría? ¿De verdad hay máquinas capaces de producirla?

…Y, más importante aún, ¿qué es la fusión fría?

Sí, claro, gracias, voz cursiva. Vamos a echarle un vistazo al tema.

Una tecnología alimentada por la fusión nuclear tendría el potencial de generar una cantidad de energía tremenda a partir de una cantidad mínima de combustible: la fusión de un kilo hidrógeno para formar helio libera más energía que 10 millones de kilos de combustibles fósiles.


El concepto es estupendo pero, por desgracia, como comentaba en este artículo que escribí para El Confidencial, hasta ahora no se ha conseguido que ninguna reacción de fusión nuclear que genere más energía de la que se invierte en producirla… Y, a día de hoy, la reacción que se ha podido mantener estable durante más tiempo sólo ha durado 30 segundos.

Así que, de momento, el panorama no es muy esperanzador, pero tampoco es de extrañar: fusionar átomos es un percalazo.

Como explicaba en esta entrada, la fusión nuclear es lo que ocurre cuando los núcleos de dos átomos se unen para formar un núcleo aún mayor y, por tanto, se convierten en un elemento nuevo y más pesado. Nuestros intentos por recrear reacciones de fusión nuclear giran entorno al deuterio y el tritio porque, dentro de lo que cabe, estos dos isótopos del hidrógeno son fáciles de fusionar para formar helio.

Pero esto de fáciles es muy, muy relativo.

Para que formen un núcleo de helio y liberen la energía que les corresponde, primero hay que acercar los núcleos de dos átomos de hidrógeno hasta que estén separados por una distancia menor a una billonésima de un milímetro (10-15 metros). Pero hay un problema: los núcleos de los átomos contienen protones, partículas que tienen carga positiva, así que se repelen entre sí con más fuerza cuanto más cerca se encuentran. De hecho, la fuerza de repulsión aumenta con el cuadrado de la distancia a medida que dos partículas se acercan, lo que significa que si la distancia que las separa se reduce a la mitad, entonces la fuerza de repulsión se cuadriplica. Para superar esa fuerza repulsiva cada vez mayor se necesitan temperaturas de, como mínimo, alrededor de 10 millones de grados y presiones igualmente extremas.

En la naturaleza, estas condiciones se dan en los núcleos de las estrellas. En el núcleo del sol, por ejemplo, con una temperatura de 15 millones de grados y 250.000 millones de atmósferas de presión, los núcleos de los átomos están tan cerca unos de otros que forman un plasma con una densidad 150 veces superior al agua.

Un momento… ¿Cómo puede existir algo tan denso, si el material más denso conocido es el osmio y es sólo 22 veces más denso que el agua?

Pues porque, como comentaba en esta otra entrada, la mayoría del volumen de un átomo es espacio vacío. En el núcleo del sol, en cambio, la presión es tan alta que los núcleos atómicos están prácticamente pegados unos a otros.


Por suerte, no vivimos en el núcleo del sol. Recrear estas condiciones en la Tierra es bastante complicado, así que se necesitan máquinas muy complejas y caras para hacerlo. Por ejemplo, la construcción del stellarator alemán que ha aparecido más recientemente en las noticias costó 1.100 millones de euros.

El último de los cinco módulos de período de campo del experimento Stellarator 

Estas limitaciones tecnológicas son las que hacen que la idea de la fusión fría sea tan atractiva: se trataría de la creación de reacciones de fusión nuclear a presiones y temperaturas atmosféricas, pero que seguirían liberando una cantidad inmensa de energía. Si alguien encontrara una manera de hacer realidad este concepto, podríamos crear reacciones de fusión nuclear con una cantidad mínima de energía y entonces todas las complicaciones desaparecerían. Nos habríamos pasado el juego y tendríamos a nuestra disposición una fuente de energía barata y limpia con la que podríamos abastecernos forever and ever.

Vaya, qué bien suena. Y, ¿por qué no estamos invirtiendo un montón de dinero en la fusión fría?

Pues porque, aunque hay gente que intenta construir reactores de fusión fría, las leyes de la física lo impiden.

Básicamente, dos protones se tienen que acercar muchísimo para fusionarse y sobreponerse a la repulsión entre los núcleos atómicos va a costar un montón de energía, hagas lo que hagas. La fusión nuclear simplemente es algo que no se puede dar a temperaturas y presiones bajas, igual que un vaso de agua que tengas por el salón de casa no va a empezar a hervir a temperatura y presión atmosféricas.

Ya, claro, ¿no será que será que estás pagado por la industria del petróleo porque ven que se les va a acabar el chollo si esta tecnología tiene éxito? ¿O es el gobierno el que te paga para ocultar la verdad porque… Bueno, porque sí?

No, la verdad es que no. Los procesos de fusión nuclear son fenómenos muy estudiados y a las leyes de la física no se las puede sobornar. De hecho, la comunidad científica otorga a la fusión fría una credibilidad similar a la que dan a las máquinas de movimiento perpetuo, de las que hablaba en esta otra entrada.

¿Y qué me dices de los investigadores que dicen haber recreado alguna vez la fusión fría en sus propios experimentos?

Es verdad, hay gente que dice haberla recreado. El problema es que cuando otros investigadores intentan replicar sus métodos para verificar sus hallazgos, nadie consigue los mismos resultados.

El caso más famoso (muy bien explicado por la universidad de Berkeley en este enlace) es el de dos investigadores llamados Pons y Fleischman que, en 1989, anunciaron al mundo que habían conseguido producir la fusión fría.

Su método giraba en torno al deuterio y el paladio, un metal capaz de absorber una cantidad de hidrógeno 900 veces superior a su propio volumen. Fleischman y Pons razonaron que, al absorber tanto hidrógeno en su interior, los átomos deberían estar tan apretados en la estructura interna del paladio que sus núcleos estarían suficientemente cerca como para fusionarse.


Probaron esta idea colocando un electrodo de platino y otro de paladio en un tanque de agua pesada (hablaba de este concepto aquí) y pasando una corriente eléctrica a través de ellos para separar el deuterio de las moléculas de agua pesada, suponiendo que con el tiempo sería absorbido por el paladio en cantidades suficientes como para que la fusión empezara en su interior. Y, curiosamente, los investigadores notaron que su montaje estaba produciendo un exceso de calor que, en su opinión, era una prueba de que en el interior del electrodo de paladio estaban teniendo lugar reacciones de fusión nuclear.

Pero, como bien dijo Carl Sagan, afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias: si montas un experimento que podría señalar a la existencia de la fusión fría, un concepto que violaría las leyes de la física, entonces deberías someter tu experimento al escrutinio más riguroso para asegurarte de que realmente estás observando la fusión fría antes de anunciarlo a los cuatro vientos.

Y aquí es, precisamente, lo que Fleischman y Pons NO hicieron.

Al enterarse de que otro grupo estaba trabajando en la fusión fría y de que el plazo para presentar su descubrimiento a una revista científica terminaba en 18 días, Fleischman y Pons se apresuraron en tomar todas las medidas que pudieron en el menor tiempo posible para adelantarse a sus competidores, sin siquiera comprobar si el calor que habían medido podría tener alguna otra causa posible. El editor de la revista, al considerarlo un caso especialmente llamativo, ni siquiera sometió los estudios al escrutinio de la revisión por pares (que pasan el resto de los artículos científicos) para comprobar si los procedimientos realizados por Fleischman y Pons tenían fallos.

Para empeorar más el asunto, Fleischman y Pons dieron una conferencia en la Universidad de Utah antes de que su artículo fuera publicado, saltándose cualquier procedimiento científico e impidiendo que alguien descubriera si había fallos en su trabajo antes de hacerlo público.

Y, desde luego, su trabajo estaba plagado de errores.

Durante los meses siguientes a su anuncio, otros investigadores encontraron graves fallos teóricos en el trabajo de Fleischman y Pons. El más grave de todos eran sus cálculos sobre el fenómeno entorno al cual giraba su teoría: en realidad, el hidrógeno absorbido en el interior del paladio no está sometido, ni de lejos, a la presión suficiente como para desencadenar una reacción de fusión nuclear.

Este era el primer clavo en la tumba del experimento de Fleischman y Pons. Pero, además, otros grupos empezaron a intentar replicar sus resultados usando las mismas condiciones experimentales que ellos… Y la inmensa mayoría no obtuvo ninguna emisión de calor anómala. Unos pocos sí que midieron un exceso de calor durante el transcurso de sus experimentos, pero sus resultados eran muy dispares: en algunos casos tardaba meses en producirse ese exceso de calor y en otros tardaban sólo horas. Tras analizar los datos, se concluyó que Fleischman y Pons habían sido bastante irresponsables con sus conclusiones y que ese calor en exceso que habían medido no era más que un error experimental… Algo que ellos mismos hubieran notado si hubieran sido honestos y se hubieran tomado el experimento con más calma.

Pero la prueba más sólida en contra de la fusión fría en el experimento de Fleischman y Pons llegó cuando se analizaron las barras de paladio utilizadas en experimentos “exitosos” (aquellos en los que se había detectado un exceso de calor) y se descubrió que no había ni rastro del helio en ellas, el elemento que habría aparecido si realmente había tenido lugar la fusión nuclear en su interior.

Al final, el coste de descubrir si Fleischman y Pons habían descubierto o no la fusión fría fue de unos 100 millones de dólares de dinero público que podrían haber sido ahorrados si los investigadores simplemente hubieran sido prudentes y honestos con su metodología.

Hmmm… Bueno, vale, ¿pero qué me dices del e-Cat, el famoso motor de fusión fría?

Con el Energy Catalizer (e-Cat) existe aún más controversia y lo primero que me ha resultado confuso es que la última vez que leí sobre este invento, hace un par de años, su responsable, Andrea Rossi, decía que el funcionamiento de su máquina giraba en torno a la conversión de cobre en níquel al fusionarlo con un átomo de hidrógeno gracias a un “ingenioso catalizador“, como se puede ver en esta versión de la página web de 2013. Pero parece ser que este año ha reescrito por completo la información, alegando que la máquina funciona fusionando litio e hidrógeno para formar helio, utilizando el níquel simplemente como catalizador. Aquí está la versión actual de su página.

Rossi explicó que iba a guardar en secreto el funcionamiento exacto de la máquina hasta que le dieran la patente, lo que tiene lógica, pero aún así hay cosas que no encajan.

El invento fue muy criticado porque, si realmente el hidrógeno y el cobre se estaban fusionando en su interior, entonces la reacción debía estar emitiendo una cantidad letal de rayos gamma que matarían a cualquiera que se encontrara alrededor del aparato mientras estuviera en funcionamiento.


Y eso es precisamente lo que hace Rossi durante sus demostraciones: juntar a la gente alrededor de su máquina mientras está en marcha, sin ningún tipo de protección. Si la máquina estuviera fusionando níquel e hidrógeno en cobre, entonces toda esa gente habría muerto. Es posible que, al ver que la falta de víctimas mortales desacreditaban sus experimetos, Rossi decidiera meter el litio y el hidrógeno en su teoría para (según su página web) explicar la ausencia de radiación que produce su máquina.

Obviando este detalle, hay muchas incongruencias en la historia de Rossi que hacen que la gente se muestre muy escéptica ante sus afirmaciones. Estas incongruencias han sido señaladas por gente como Ethan Siegel, el autor de este genial artículo de Scienceblogs.

Al parecer, en su día Rossi proporcionó una muestra de la “ceniza” que la máquina produce después de haber estado funcionado. Esta muestra, que habría inicialmente habría estado compuesta enteramente por níquel, contenía ahora un 90% de níquel y un 10% de cobre, lo que parecía sugerir que, en efecto, la máquina estaba convirtiendo parte del níquel en cobre mediante la fusión nuclear.

Pero si se le echa un vistazo con más detalle, esta proporción no tiene ningún sentido.

Los únicos isótopos estables del cobre son el cobre-63 y el cobre-65. ¿Y cómo consigues estos isótopos a partir de níquel e hidrógeno? Pues fusionando el hidrógeno con níquel-62 y níquel-64. Cualquier otro isótopo de cobre formado a partir de otros isótopos de níquel será inestable y volverá a convertirse en níquel espontáneamente.

Y aquí llega el problema: el níquel-62 y el níquel-64 representan tan sólo un 4,5% del níquel natural, así que en el interior del e-Cat sólo podría aparecer, como mucho, un 4,5% de cobre si realmente estaba teniendo lugar la fusión nuclear en su interior. O sea, que la “ceniza” producida por la máquina debería contener un 95,5% de níquel y un 4,5% de cobre.


Por otro lado, si la fusión estuviera ocurriendo, entonces el 20% del cobre contenido en esa muestra debería ser cobre-65 y el 80% cobre-63. En su lugar, la muestra presentaba una proporción del 70% de cobre-63 y el 30% cobre-65. Curiosamente, esa es la proporción isotópica del cobre que se encuentra en la naturaleza (o en la ferretería de la esquina).

Aun así, incluso suponiendo que las proporciones de los materiales en las cenizas sugirieran que realmente se estuviera produciendo la fusión nuclear en el interior del e-Cat, los resultados no serían completamente fiables porque Rossi nunca ha permitido que un grupo de investigadores independientes evalúe su máquina por su cuenta. En todas las pruebas, el mismo Rossi la ha encendido, apagado, manipulado, cambiado el combustible y extraído el material “fusionado” que proporciona para las muestras, sin permitir que otros investigadores se acercaran.

El secretismo que Rossi ha generado en torno a su máquina y su negativa a permitir que investigadores independientes la revisen es, como mínimo, sospechoso. Además, anunció su intención de pasar a vender directamente sus máquinas pese a que no ha demostrado como funcionan, alegando que “él y sus colaboradores han conseguido un producto que funciona y es el mercado el que debe juzgarles y no tienen que demostrar nada“. Quitando el hecho de que para que una tecnología salga al mercado, conviene saber exactamente cómo funciona para poder evitar cualquier riesgo derivado de ella, hay que tener en cuenta que Rossi pretende vender cada unidad de su e-Cat a 1.500.000$.

Y, aunque este asunto del e-Cat ya tiene suficiente mala pinta de por sí, hay que añadir que Rossi ha estado en la cárcel por emitir facturas falsas y por estar relacionado con una trama de venta de oro ilegal, por lo que cabe preguntarse cuales son sus verdaderas motivaciones tras este proyecto.

En fin, de momento, según lo que sabemos sobre las leyes de la física, no existe ningún método útil con el que realizar la fusión fría.

Concreto que no existe ninguno útil porque, en teoría, se podrían sustituir los electrones de los átomos de hidrógeno por muones, una partícula 207 veces más masiva. Al ser tan masiva, su órbita alrededor del núcleo atómico sería tan pequeña que permitiría a los núcleos de los átomos acercarse mucho entre sí con muy poco esfuerzo, potencialmente uniéndose para fusionarse a temperaturas muy bajas. Pero producir una cantidad significativa de muones como la que haría falta para sustituir los electrones de cada átomo de hidrógeno requeriría mucha más energía de la que podríamos sacar de la reacción de fusión nuclear que desencadenaría, así que estaríamos en las mismas. Y eso por no decir que no se sabe cómo se podrían sustituir tantos electrones por muones, que tan sólo duran estables unos pocos microsegundos.

Es verdad que el conocimiento no hace más que avanzar y que se podría dar el caso de que en un futuro descubramos un aspecto de la física que se nos había pasado por alto y de alguna manera nos permita desarrollar algún método con el que hacer de la fusión fría una realidad. Pero no vivimos en ese futuro lejano así que, a no ser que aparezca alguna señal de que estamos equivocados, mejor invirtamos el dinero en las cosas que sabemos que sí son posibles.





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