O material mais caro do planeta chama-se Califórnio-252, custa 27 milhões de euros por grama e é usado para uma única coisa: reatores nucleares

Não é ouro, diamantes, elementos de terras raras estratégicos ou coltan: a coisa mais cara do mundo é a antimatéria, segundo o CERN: US$ 62,5 trilhões (cerca de R$ 335,2 trilhões) por grama. Ela pode ser produzida, mas é um sonho distante: requer uma quantidade colossal de energia, leva milhões de anos com a tecnologia atual e não pode ser armazenada facilmente. Deixando a produção de lado, se estivermos falando do material mais caro que pode ser comprado para uso industrial, o elemento mais caro, porém potencialmente acessível, a resposta é o califórnio-252.

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Algumas notas sobre química

Estudei engenharia química e, para ser honesto, só conhecia o califórnio-252 superficialmente. Para contextualizar, é um elemento que não existe naturalmente na Terra; ou seja, é sintético. Esse isótopo radioativo é produzido em laboratório e, como outros actinídeos, é altamente radioativo e instável.

Estamos falando de um metal brilhante, macio e branco-prateado. Teoricamente, é maleável e dúctil, mas há um porém: sua meia-vida é de cerca de 2,6 anos, o que significa que se decompõe rapidamente, portanto, precisa ser produzido continuamente para manter um suprimento estável. Embora o califórnio tenha sido sintetizado pela primeira vez em um laboratório da Universidade de Berkeley, esse isótopo foi identificado dois anos depois nos restos do teste nuclear "Ivy Mike" no Atol de Enewetak. A produção em reatores nucleares começou no final da década de 1950, embora em pequena escala.

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Por que custa uma fortuna?

O programa de produção comercial começou nos Estados Unidos, no Complexo de Savannah River, e foi posteriormente transferido para o Laboratório Nacional de Oak Ridge (no Tennessee), onde ainda é sintetizado. Até onde se sabe, apenas Oak Ridge e o Instituto de Pesquisa de Reatores Atômicos de Dimitrovgrad (Rússia) possuem a tecnologia necessária. Mais especificamente, o reator de isótopos de alto fluxo russo SM3 e o HFIR americano, que, nas palavras do próprio laboratório americano, é um tesouro nacional.

A produção de califórnio-252 exige uma infraestrutura nuclear para um processo ineficiente que consiste em bombardear alvos de cúrio durante anos para obter apenas alguns miligramas. Em seguida, o isótopo, que se decompõe pela metade em menos de três anos, precisa ser manuseado com equipamentos protegidos contra alta radiação. Essa ruína financeira se traduz em US$ 27 milhões (cerca de R$ 144,8 milhões) por grama, comparado a US$ 148 por grama de ouro com o mesmo peso.

Se produzi-lo é tão caro, a próxima pergunta é: por que fazê-lo?

Por United States Department of Energy (see File:Einsteinium.jpg) - "Californium" in (2006) THE CHEMISTRY OF THE ACTINIDE AND TRANSACTINIDE ELEMENTS, III (3.o ed.), Springer, pp. 1,518 DOI: 10.1007/1-4020-3598-5_11

É como uma usina nuclear de bolso

Resumindo, possui propriedades únicas que se traduzem em aplicações estratégicas. Sua radioatividade extremamente alta, na forma de emissões de partículas alfa e nêutrons (2,3 bilhões de nêutrons por miligrama por segundo e cerca de 15 a 20 vezes mais partículas alfa — isso é impressionante!), a capacidade dos nêutrons de penetrar a matéria e a grande quantidade de energia liberada em cada evento de fissão espontânea (um valor típico para actinídeos físseis é em torno de 200 MeV) são diferenciais importantes.

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O "palito de fósforo"

Sua principal aplicação é na indústria nuclear como o "palito de fósforo" em reatores: é a fonte de nêutrons para iniciar a reação em cadeia de fissão de forma controlada e segura. Em geral, o califórnio-252 é útil para aplicações que exigem uma fonte de nêutrons potente e "portátil", em comparação com reatores nucleares ou aceleradores de partículas.

Assim, é utilizado em medicina, geoquímica, pesquisa espacial e aplicações médicas. Mais especificamente, para o tratamento do câncer com braquiterapia, para análises geoquímicas de campo na exploração de petróleo em busca de depósitos, para a NASA analisar superfícies planetárias, para a detecção de rachaduras em turbinas ou para a detecção de explosivos, entre outros.

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Handle with care

Mas sua maior virtude é também seu maior risco em caso de exposição acidental, tanto pelo perigo biológico quanto pelo seu poder de emissão: um micrograma de califórnio-252 emite 170 milhões de nêutrons por minuto. Além disso, existe um protocolo rigoroso para o transporte de até mesmo alguns microgramas, exigindo recipientes blindados, um processo de recebimento estrito e uma licença para o manuseio de materiais radioativos.

Imagem de capa | Irina Iacob e Patrick Federi