ENEM 2016 Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica

TEXTO I

Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação tipica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula e combustível etanol/O₂. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado)

TEXTO II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E^o‘) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

2 CO₂ + 7H⁺ + 8e^– → CH₃COO^– + 2H₂O               E°’ = -0,3 V

O₂ + 4H⁺ + 4e^– → 2H₂O                                             E°’ = 0,8V.

SCOTT, K; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy, n. 88, 2016 (adaptado)

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4V?

1. 3
2. 4
3. 6
4. 9
5. 15

Resolução

Por um processo espontâneo, a biocélula converte energia química em energia elétrica.

Com as reações de redução fornecidas, teremos que inverter a primeira semirreação, pois, a reação de oxidação é o inverso da reação de redução.

Precisaremos também multiplicar por 2 a segunda semireação.

Assim, obtemos um potencial de 1,1 V para 1 biocélula. Para obtermos uma diferença de potencial de 4,4 V precisaremos de 4 biocélulas.

Letra B