Cada startup de fusão que arrecadou mais de US$ 100 milhões

Nos últimos anos, a energia de fusão deixou de ser motivo de piada – sempre a uma década de distância! — para uma tecnologia cada vez mais tangível e tentadora que tirou os investidores da margem.

A tecnologia pode ser hoje difícil de dominar e cara de construir, mas a fusão promete aproveitar a reacção nuclear que alimenta o Sol para gerar energia quase ilimitada aqui na Terra. Se as startups conseguirem concluir centrais de energia de fusão comercialmente viáveis, então terão o potencial de derrubar mercados de triliões de dólares.

A onda de alta que impulsiona a indústria de fusão tem sido impulsionada por três avanços: chips de computador mais poderosos, IA mais sofisticada e poderosos ímanes supercondutores de alta temperatura. Juntos, eles ajudaram a fornecer projetos de reatores mais sofisticados, melhores simulações e esquemas de controle mais complexos.

Não faz mal que, no final de 2022, um laboratório do Departamento de Energia dos EUA tenha anunciado que tinha produzido uma reacção de fusão controlada que produziu mais energia do que os lasers tinham transmitido ao pellet de combustível. O experimento ultrapassou o que é conhecido como ponto de equilíbrio científico e, embora ainda esteja muito longe do ponto de equilíbrio comercial, onde a reação produz mais do que toda a instalação consome, foi um passo há muito esperado que provou que a ciência subjacente era sólida.

Os fundadores aproveitaram esse impulso nos últimos anos, impulsionando a indústria privada de fusão a avançar a um ritmo rápido. As startups de fusão arrecadaram US$ 7,1 bilhões até o momento, de acordo com a Fusion Industry Association, com a maior parte indo para um punhado de empresas.

Sistemas de fusão da Commonwealth

Com uma Série B de US$ 1,8 bilhão, a Commonwealth Fusion Systems catapultou-se para a pole position em 2021. Desde então, a empresa tem estado quieta na frente de arrecadação de fundos (sem surpresa), mas tem trabalhado arduamente em Massachusetts construindo Sparc, seu primeiro -uma central eléctrica destinada a produzir energia a níveis que chama de “comercialmente relevantes”.

O reator de Sparc usa um design tokamak, que lembra um donut. A seção transversal em forma de D é enrolada com fita supercondutora de alta temperatura que, quando energizada, gera um poderoso campo magnético que conterá e comprimirá o plasma superaquecido. No sucessor de Sparc, o Arc em escala comercial, o calor gerado pela reação é convertido em vapor para alimentar uma turbina. A CFS projetou seus ímãs em colaboração com o MIT, onde o cofundador e CEO Bob Mumgaard trabalhou como pesquisador em projetos de reatores de fusão e supercondutores de alta temperatura.

Apoiado pela Breakthrough Energy Ventures, The Engine, Bill Gates e outros, o CFS, com sede em Devens, Massachusetts, espera ter o Arc operacional no início de 2030.

Fusão Geral

Agora em sua terceira década, a General Fusion arrecadou US$ 440,53 milhões, de acordo com o PitchBook. A empresa, com sede em Richmond, British Columbia, foi fundada em 2002 pelo físico Michel Laberge, que queria provar uma abordagem diferente para a fusão, conhecida como fusão de alvo magnetizado (MTF).

No reator da General Fusion, uma parede de metal líquido circunda uma câmara na qual o plasma é injetado. Os pistões ao redor da parede empurram-na para dentro, comprimindo o plasma interno e provocando uma reação de fusão. Os nêutrons resultantes aquecem o metal líquido, que pode circular através de um trocador de calor para gerar vapor para girar uma turbina.

A empresa está atualmente construindo sua primeira planta de demonstração, LM26, que espera atingir o ponto de equilíbrio científico até 2026. Os investidores incluem Jeff Bezos, Temasek, BDC Capital e Chrysalix Venture Capital.

Hélio

De todas as startups de fusão, a Helion tem o cronograma mais agressivo. A empresa planeja produzir eletricidade a partir de seu reator em 2028. Seu primeiro cliente? Microsoft.

Helion usa um tipo de reator chamado configuração de campo reverso, onde ímãs circundam uma câmara de reação que se parece com uma ampulheta com uma protuberância no ponto onde os dois lados se unem. Em cada extremidade da ampulheta, eles giram o plasma em formas de rosca que são disparadas uma em direção à outra a mais de 1 milhão de milhas por hora. Quando eles colidem no meio, ímãs adicionais ajudam a induzir a fusão. Quando ocorre a fusão, ela aumenta o campo magnético do próprio plasma, que induz uma corrente elétrica dentro das bobinas magnéticas do reator. Essa eletricidade é então colhida diretamente da máquina.

Com sede em Everett, Washington, a Helion arrecadou US$ 607,64 milhões, de acordo com o PitchBook. Os investidores incluem Sam Altman, Reid Hoffman, KKR, BlackRock, Mithril Capital Management de Peter Thiel e Capricorn Investment Group.

TAE

Fundada em 1998, a TAE (anteriormente conhecida como Tri Alpha Energy) foi desmembrada da Universidade da Califórnia, Irvine, por Norman Rostoker. Ele usa uma configuração de campo invertido, mas com uma diferença: depois que os dois disparos de plasma colidem no meio do reator, a empresa bombardeia o plasma com feixes de partículas para mantê-lo girando em forma de charuto. Isso melhora a estabilidade do plasma, permitindo mais tempo para que a fusão ocorra e para que mais calor seja extraído para girar uma turbina.

A TAE arrecadou US$ 1,32 bilhão, de acordo com o PitchBook. Os investidores incluem Alphabet, Chevron Technology Ventures e Venrock.

Energia Zap

A Zap Energy não usa ímãs supercondutores de alta temperatura ou lasers superpoderosos para manter seu plasma confinado. Em vez disso, ele atinge o plasma (entendeu?) Com uma corrente elétrica, que então gera seu próprio campo magnético. O campo magnético comprime o plasma cerca de 1 milímetro, ponto em que ocorre a ignição. Os nêutrons liberados pela reação de fusão bombardeiam uma manta de metal líquido que envolve o reator, aquecendo-o. O metal líquido passa então por um trocador de calor, onde produz vapor para acionar uma turbina.

Assim como a Helion, a Zap Energy está sediada em Everett, Washington, e a empresa arrecadou US$ 327 milhões, segundo o PitchBook. Os patrocinadores incluem Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates, DCVC, Lowercarbon, Energy Impact Partners, Chevron Technology Ventures e Bill Gates como um anjo.

Energia Tokamak

O Tokamak Energy pega o design usual do tokamak – o formato de donut – e o comprime, reduzindo sua proporção até o ponto em que os limites externos começam a se assemelhar a uma esfera. Como muitas outras startups baseadas em tokamak, a empresa usa ímãs supercondutores de alta temperatura (da variedade óxido de cobre e bário de terras raras, ou REBCO). Como seu design é mais compacto que um tokamak tradicional, ele requer menos ímãs, o que deve reduzir custos.

O protótipo ST40 da startup sediada em Oxfordshire, no Reino Unido, que se parece com um grande ovo Fabergé steampunk, gerou um plasma ultraquente de 100 milhões de graus C em 2022. Sua próxima geração, Demo 4, está atualmente em construção e se destina a testar os ímãs da empresa em “cenários relevantes para usinas de energia de fusão”. A Tokamak Energy levantou US$ 285,65 milhões de investidores, incluindo Future Planet Capital, In-Q-Tel, Midven e o fundador da Capri-Sun, Hans-Peter Wild, de acordo com o PitchBook.

Primeira Luz

Ao contrário de muitas outras startups de fusão, a First Light não usa ímãs para gerar as condições necessárias para a fusão. Em vez disso, segue uma abordagem conhecida como confinamento inercial, na qual os pellets de combustível de fusão são comprimidos até entrarem em ignição.

Mas mesmo assim, a Primeira Luz não segue a ortodoxia. A maioria das tentativas de confinamento inercial utiliza lasers para fazer o trabalho sujo, seguindo o exemplo da National Ignition Facility, que produziu uma experiência inovadora em 2022. Em vez disso, a First Light dispara um projétil contra um alvo usando uma arma de dois estágios; o primeiro estágio usa pólvora para disparar um pistão de plástico que comprime o hidrogênio a 145.000 psi, que então lança o projétil. O alvo é projetado para amplificar a força do impacto, de modo que comprima o combustível até o ponto de ignição.

Com sede em Oxfordshire, Reino Unido, a First Light levantou US$ 179,94 milhões de investidores, incluindo Invesco, IP Group e Tencent.

Fusão Marvel

Marvel Fusion segue a abordagem de confinamento inercial, a mesma técnica básica que a National Ignition Facility usou para provar que as reações controladas de fusão nuclear poderiam produzir mais energia do que o necessário para iniciá-las. A Marvel dispara lasers poderosos contra um alvo embutido com nanoestruturas de silício que caem em cascata sob o bombardeio, comprimindo o combustível até o ponto de ignição. Como o alvo é feito com silício, ele deve ser relativamente simples de fabricar, contando com décadas de experiência da indústria de fabricação de semicondutores.

A startup de fusão por confinamento inercial está construindo uma instalação de demonstração em colaboração com a Colorado State University, que espera ter operacional até 2027. A Marvel, com sede em Munique, levantou um total de US$ 109,3 milhões de investidores, incluindo b2venture, Deutsche Telekom, Earlybird, HV Capital, e Taavet Hinrikus e Albert Wenger como anjos.

Xcimer

Embora nada sobre a fusão possa ser descrito como simples, o Xcimer adota uma abordagem relativamente direta: siga a ciência básica que está por trás do experimento inovador de resultados positivos líquidos da National Ignition Facility e redesenhe a tecnologia que o sustenta desde o início. A startup com sede no Colorado pretende um sistema de laser de 10 megajoule, cinco vezes mais poderoso do que a configuração do NIF que fez história. Paredes de sal fundido circundam a câmara de reação, absorvendo calor e protegendo a primeira parede sólida contra danos.

Fundada em janeiro de 2022, a Xcimer já arrecadou US$ 109 milhões, de acordo com o PitchBook, de investidores como Hedosophia, Breakthrough Energy Ventures, Emerson Collective, Gigascale Capital e Lowercarbon Capital.