O tratamento do esgoto gerado por fábricas e residências pode se tornar mais acessível em virtude de uma nova proposta tecnológica, que utiliza um reator capaz de transformar nitrogênio orgânico, presente no esgoto, em nitrogênio inorgânico. A tecnologia prevê o uso de um cilindro de acrílico com espuma de poliuretano em seu interior, sob a qual se fixam bactérias capazes de tratar o efluente. As bactérias que ficam no exterior da espuma realizam reações de nitrificação desse substrato, e as que ficam no interior da espuma realizam reações de desnitrificação.
Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 25 jun. 2015 (adaptado).
Na primeira etapa do processo, que ocorre no exterior da espuma, a ação das bactérias consiste em
A) converter nitrogênio gasoso (N2) em fertilizante.
B) usar CO2 para converter nitrato em nitrogênio gasoso (N2).
C) transformar a matéria orgânica morta em íons amônio (NH4+).
D) capturar nitrogênio gasoso (N2) e convertê-lo em amônia (NH3).
E) utilizar O2 para transformar amônia (NH3) em nitrito e, após, em nitrato.a 1.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução
- Química Industrial (produção de ácido nítrico)
- Equilíbrio Químico (influência da concentração de reagentes e produtos)
🔢 Nível da Questão
🔹Médio
✅ Gabarito
- Alternativa D (quantidade de oxigênio, na etapa 2).
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
O comando pede a descrição da ação das bactérias na primeira etapa do processo, que ocorre no exterior da espuma, de acordo com o tratamento de efluentes proposto no texto.
Palavras-chave essenciais:
- Exterior da espuma.
- Ação das bactérias.
- Reações de nitrificação.
Objetivo:
Identificar corretamente a reação química realizada pelas bactérias na primeira etapa do tratamento, que acontece fora da espuma.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
Dois processos são centrais nesta questão:
- Nitrificação:
É um processo biológico realizado por bactérias nitrificantes que usam o oxigênio (O₂) para converter a amônia (NH₃), substância tóxica presente em esgotos e resíduos orgânicos, em nitrito (NO₂⁻) e depois em nitrato (NO₃⁻). Isso é feito em duas etapas por diferentes grupos bacterianos:
–> Primeiro: NH₃ → NO₂⁻ (bactérias Nitrosomonas).
–> Segundo: NO₂⁻ → NO₃⁻ (bactérias Nitrobacter).
- Desnitrificação:
É o processo contrário da nitrificação. Nele, as bactérias usam nitrato (NO₃⁻) para gerar nitrogênio gasoso (N₂), sem usar O₂. É um processo anaeróbico (ocorre sem oxigênio).
📌 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
O texto explica que o sistema utiliza uma espuma especial com bactérias dentro e fora dela. O ponto-chave da interpretação é identificar que:
- No exterior da espuma, bactérias fazem reações de nitrificação (necessitam de oxigênio).
- No interior da espuma, onde o ambiente é anaeróbico, as bactérias realizam desnitrificação.
O comando pede apenas a ação que ocorre no exterior, logo, devemos associar diretamente à nitrificação.
📝 Passo 4: Análise das Alternativas
🔍 Vamos analisar cada opção:
Alternativa A: “converter nitrogênio gasoso (N₂) em fertilizante.”
Errada, pois conversão do nitrogênio gasoso (N₂) para compostos nitrogenados (fixação biológica) ocorre naturalmente em raízes de leguminosas, não nesse processo. Ficaria correta se descrevesse a fixação biológica do nitrogênio por bactérias fixadoras de nitrogênio (ex: Rhizobium).
Alternativa B: “usar CO₂ para converter nitrato em nitrogênio gasoso (N₂).”
Errada, pois essa reação seria a desnitrificação (nitrato → N₂), anaeróbica e ocorre no interior da espuma. Ficaria correta se dissesse “usar bactérias anaeróbicas para converter nitrato em nitrogênio gasoso (N₂)”.
Alternativa C: “transformar a matéria orgânica morta em íons amônio (NH₄⁺).”
Errada, pois essa etapa é a decomposição ou amonificação, realizada por decompositores antes da nitrificação. Ficaria correta se descrevesse bactérias decompositoras convertendo matéria orgânica morta em íons amônio como etapa anterior à nitrificação.
Alternativa D: “capturar nitrogênio gasoso (N₂) e convertê-lo em amônia (NH₃).”
Errada, isso é fixação do nitrogênio gasoso, não ocorre no contexto descrito no texto. Ficaria correta ao descrever especificamente bactérias fixadoras (ex: Azotobacter) capturando N₂ e convertendo em amônia (NH₃).
✅ Alternativa E: “utilizar O₂ para transformar amônia (NH₃) em nitrito e, após, em nitrato.”
Correta, exatamente o que acontece na nitrificação realizada pelas bactérias aeróbicas no exterior da espuma, conforme detalhado no passo 4.
🎯Passo 5: Conclusão e Justificativa Final
📢 Resumo final:
A questão aborda o tratamento de efluentes através da ação de bactérias aeróbicas e anaeróbicas, distinguindo claramente o ambiente externo (aeróbico) e interno (anaeróbico) da espuma.
A primeira etapa do tratamento, que ocorre no exterior, é a nitrificação, em que amônia é convertida primeiramente em nitrito e, em seguida, em nitrato, usando oxigênio.
Portanto, a alternativa correta é a Alternativa E.
