O etanol de segunda geração envolve o reaproveitamento dos resíduos do bagaço da cana e sua produção ocorre em um sistema fechado contínuo, que evita a evaporação. A figura ilustra esse processo.
Para evitar o rompimento da dorna por pressão, qual substância, além do combustível, deverá ser continuamente removida do sistema?
A) Etanol.
B) Glicose.
C) Ácido lático.
D) Ácido pirúvico.
E) Dióxido de carbono.
Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Bioquímica (Fermentação Alcoólica) e Físico-Química (Estados Físicos da Matéria e Gases).
Tema/Objetivo Geral
Compreender os produtos da reação de fermentação alcoólica e identificar qual deles apresenta comportamento gasoso capaz de alterar a pressão de um sistema fechado.
Nível da Questão: Fácil.
- Exige apenas o conhecimento básico da equação da fermentação alcoólica e a distinção simples entre estados físicos (líquido versus gasoso).
- A própria imagem lista os componentes, bastando ao aluno identificar o único gás da lista.
Gabarito: Alternativa E.
- O dióxido de carbono (CO2) é o único produto gasoso da fermentação. Em um recipiente fechado, o acúmulo de gás aumenta a pressão interna, exigindo drenagem constante (alívio) para evitar explosões.
PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
A questão apresenta um risco industrial: o rompimento de um tanque (dorna) devido ao excesso de pressão. Ela pede para identificarmos qual substância química, gerada durante o processo, é a culpada por esse aumento de pressão e deve ser removida (além do etanol, que é o produto de interesse).
Simplificação Radical:
Imagine uma garrafa de refrigerante ou champanhe sendo agitada. O que faz ela estourar ou espumar violentamente quando aberta? Não é o líquido em si, mas o gás preso lá dentro querendo sair. A questão pergunta: “Quem é o gás nessa mistura?”.
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Identificar o processo bioquímico mostrado (Fermentação Alcoólica).
- Listar os produtos dessa reação.
- Determinar o estado físico de cada substância listada na imagem.
- Selecionar a substância gasosa, pois gases são os responsáveis por exercer pressão em paredes de recipientes fechados.
PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Nesta etapa, vamos construir o raciocínio necessário através de um diálogo investigativo entre Mentor e Detetive (você).
Mentor: Para resolver este caso, precisamos entender exatamente o que está acontecendo dentro desse tanque, tanto biologicamente quanto fisicamente. Vamos começar pela Bioquímica. O que as leveduras estão fazendo ali dentro?
Detetive: Elas estão consumindo a glicose que veio do bagaço da cana e realizando a fermentação.
Mentor: Correto. E quando elas metabolizam essa glicose, elas produzem o etanol, que é o nosso combustível. Mas o etanol é o único produto dessa reação? Olhe para a lista de substâncias dentro da dorna na imagem ou lembre-se da equação clássica da fermentação.
Detetive: Não. A imagem lista também CO2, ácido lático e ácido pirúvico. E a equação da fermentação é Glicose gerando Etanol mais Gás Carbônico.
Mentor: Exatamente. Agora vamos para a Física do problema. O enunciado fala sobre o risco de o tanque romper por excesso de pressão. Pense nos estados físicos da matéria. Um líquido, como o etanol ou a água, tenta se expandir violentamente contra as paredes de um recipiente fechado apenas por ser produzido?
Detetive: Acredito que não. Líquidos têm volume definido. Eles ocupam o espaço deles no fundo do tanque e exercem pressão apenas pelo peso.
Mentor: Perfeito. Agora, e se tivermos um gás sendo produzido continuamente lá dentro? O que as moléculas de gás fazem em um sistema fechado?
Detetive: O gás tende a ocupar todo o volume disponível. Se o tanque está fechado e a quantidade de gás aumenta, as moléculas vão se chocar com mais frequência e força contra as paredes. A pressão vai subir drasticamente.
Mentor: Esse é o ponto chave. Pressão de ruptura em recipientes fechados industriais quase sempre é culpa de gases acumulados. Então, nossa missão para responder à questão se resume a identificar: qual dos produtos listados é o gás da história?
Detetive: Entendi. Preciso achar a substância gasosa entre as opções.
PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos olhar para a “Dorna de fermentação” na imagem e classificar os itens listados dentro dela baseados no nosso diálogo:
- Etanol: É o biocombustível líquido. (Não gera pressão de expansão).
- Ácido lático: É um líquido/soluto (produto de contaminação bacteriana).
- Ácido pirúvico: É um líquido/soluto (intermediário metabólico).
- Bactérias contaminantes: São organismos microscópicos (sólidos em suspensão).
- CO2 (Dióxido de Carbono): É um GÁS.
O Raciocínio Lógico:
O sistema é fechado. A reação química está acontecendo continuamente. A cada molécula de glicose quebrada, duas moléculas de gás CO2 são libertadas. Como o gás não tem para onde ir, a pressão aumenta. Se não houver uma válvula de escape para esse gás, a dorna explode.
Portanto, a substância que deve ser removida continuamente para aliviar a pressão é o Dióxido de Carbono.
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
Alguns alunos podem pensar no Etanol (Alternativa A) porque ele é volátil e pode evaporar. Porém, a questão diz que o sistema “evita a evaporação”. Além disso, o etanol é o produto que queremos guardar (o combustível), não apenas remover para evitar explosão. O risco imediato de ruptura estrutural vem do gás gerado, não do líquido produzido.
A Bússola (O Perfil do Culpado)
- Síntese do raciocínio: Pressão em sistema fechado é sinônimo de acúmulo de gás. O único produto gasoso da fermentação listado é o CO2.
- Expectativa: Procuramos “Dióxido de Carbono” ou “Gás Carbônico” ou “CO2”.
PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
Alternativa A (Etanol)
Narrativa do Erro: O aluno foca no fato de que o etanol deve ser removido porque é o produto final (o combustível). Contudo, a pergunta é específica sobre evitar o rompimento por pressão. Embora o etanol seja removido para coleta, a causa primária de sobrepressão é o gás, não o líquido.
Diagnóstico do Erro: Interpretação incorreta da causa (confundir produto final com causa de pressão).
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Alternativa B (Glicose)
Narrativa do Erro: A glicose é o reagente (o “alimento” da levedura). Se removermos a glicose, a reação para. Ela não causa pressão.
Diagnóstico do Erro: Confusão entre Reagente e Produto.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Alternativa C (Ácido lático)
Narrativa do Erro: O ácido lático é um subproduto indesejado gerado por bactérias, mas é solúvel/líquido. Não exerce pressão de expansão nas paredes do tanque.
Diagnóstico do Erro: Desconhecimento dos estados físicos.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Alternativa D (Ácido pirúvico)
Narrativa do Erro: Similar ao ácido lático, é um intermediário metabólico em fase líquida/aquosa. Não gera pressão gasosa.
Diagnóstico do Erro: Desconhecimento dos estados físicos.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Alternativa E (Dióxido de carbono)
Análise de Correspondência: O CO2 é gerado em grandes quantidades na forma gasosa. Gases em recipientes fechados aumentam a pressão conforme sua quantidade aumenta (Lei dos Gases Ideais: PV = nRT; se “n” aumenta e V é constante, P aumenta). É mandatório removê-lo para segurança.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
A resposta é o CO2 porque ele é o único “fantasma gasoso” que tenta escapar da máquina líquida.
Resumo-flash (A Imagem Mental):
Fermentação é como um arroto da levedura: ela come açúcar e arrota gás (CO2). Se você não deixar o gás sair, o estômago (o tanque) explode.
Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Esse mesmo CO2 que é um “problema” de pressão na usina de álcool é a solução na padaria. O fermento do pão (biológico) faz a mesma coisa: libera CO2. Como a massa do pão é elástica, o gás fica preso em bolhas, fazendo a massa “crescer” e ficar fofinha. O que é risco de explosão na indústria é a maciez do seu café da manhã.
