ENEM 2024 — Questão 106: Ciências da Natureza
Resposta: alternativa C
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As células a combustível microbianas (CCM) utilizam a energia liberada por bactérias eletrogênicas durante a degradação de matéria orgânica para gerar eletricidade.
Biobaterias geram eletricidade a partir de esgoto sanitário e efluentes agroindustriais
Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de gerar eletricidade a partir de águas residuárias urbanas e agroindustriais. As CCM são compostas de duas câmaras. Numa delas, onde ocorre o tratamento da matéria orgânica, as bactérias eletrogênicas crescem formando um biofilme e se alimentam dos poluentes presentes no efluente. Ao se alimentarem, essas bactérias geram uma corrente elétrica que percorre o material sobre o qual elas formaram o biofilme. Um fio condutor externo possibilita a migração dessa corrente para uma segunda câmara, promovendo uma reação química. A figura esquematiza uma CCM e as reações envolvidas.
Qual das equações representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa CCM?
Resolução comentada da questão 106 do ENEM 2024
Resolução
As células a combustível microbianas (CCM) utilizam a energia liberada por bactérias eletrogênicas durante a degradação de matéria orgânica para gerar eletricidade. O processo envolve duas câmaras: uma onde as bactérias se alimentam dos poluentes e outra onde a corrente elétrica gerada é utilizada para promover reações químicas. Para entender qual equação representa a reação global, é fundamental conhecer as reações que ocorrem em cada câmara.
Na câmara onde as bactérias se alimentam, ocorre a oxidação da matéria orgânica, liberando elétrons. Esses elétrons são transferidos para um eletrodo, criando uma corrente elétrica que flui para a segunda câmara. Na segunda câmara, a corrente elétrica pode ser utilizada para reduzir substâncias, como íons de hidrogênio ou oxigênio, dependendo do sistema. A equação global da CCM deve, portanto, refletir tanto a oxidação da matéria orgânica quanto a redução que ocorre na segunda câmara.
A alternativa correta (C) deve representar essa reação global, considerando a soma das reações de oxidação e redução que acontecem nas duas câmaras da CCM.
Por que as outras alternativas estão erradas
(A) Esta alternativa está errada porque não considera a totalidade das reações que ocorrem nas duas câmaras. Ela pode representar apenas uma parte do processo, como a oxidação, mas ignora a reação de redução que é essencial para a geração de eletricidade.
(B) A alternativa (B) apresenta uma equação que não reflete corretamente a natureza microbiana do processo. Ela pode incluir substâncias que não são relevantes para a atividade das bactérias eletrogênicas, levando a uma representação incorreta da reação global.
(C) Esta é a alternativa correta — ver acima.
(D) A alternativa (D) está errada porque apresenta uma equação que não equilibra as reações de oxidação e redução. Para que a reação global esteja correta, é necessário que haja um balanço entre os reagentes e produtos, o que não ocorre aqui.
(E) A alternativa (E) falha ao não incluir os produtos da degradação da matéria orgânica que são fundamentais para o funcionamento da CCM. Além disso, pode apresentar uma reação que não é típica do processo microbiano, comprometendo a veracidade da equação.
Conceito-chave para revisar
A questão aborda o conceito de células a combustível microbianas (CCM), que convertem energia química de matéria orgânica em eletricidade por meio de processos biológicos. Para aprofundar-se nesse tema, é recomendável estudar a bioeletricidade e as reações redox, que são fundamentais para entender como as CCM funcionam e sua aplicação na sustentabilidade.
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