Questão 63 Fuvest 2025 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 63

Química Ambiental Catalisador

A utilização de matrizes energéticas limpas, tais como aquelas que não aumentam a concentração de CO₂(g) na atmosfera, é essencial para evitar a escalada das alterações climáticas causadas pela emissão de gases de efeito estufa. Considere a proposta apresentada na figura a seguir para a produção de uma matriz energética limpa.

^{(I) Capturar o CO₂(g) atmosférico utilizando NaOH(aq) para formar Na₂CO₃(aq). (II) Tratar essa solução, na presença de um catalisador, com H₂(g) oriundo de fontes renováveis, para gerar CH₄(g), um gás combustível.}

Com base nessas informações e em seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.

a)	O catalisador participa da reação de produção de metano e se decompõe em NaOH.
b)	A combustão do CH₄ não emite CO₂, motivo pelo qual a proposta se configura como uma matriz energética limpa.
c)	A proposta não representa uma matriz energética limpa, pois a combustão completa de 1 mol de CH₄ emite mais CO₂ do que o que é utilizado para a sua síntese.
d)	A retirada de CO₂ da atmosfera seria maior se a proposta de usar uma matriz energética limpa se resumisse unicamente em utilizar o H₂ como combustível.
e)	Em relação ao ciclo do carbono, a proposta é semelhante ao uso do etanol como combustível veicular.

Resolução

A) INCORRETO. O catalisador é uma espécie química capaz de propiciar um novo caminho para a reação acontecer demandando menor energia de ativação, o que resulta no aumento da velocidade da reação. Apesar de poder participar do processo, o catalisador não é consumido no processo global, portanto, não é possível considerar sua decomposição como o item sugere.

B) INCORRETO. A combustão do $C H_{4}$ emite $C O_{2}$ conforme a reação a seguir:

$C H_{4} + 2 O_{2} \to C O_{2} + 2 H_{2} O$

Apesar de emitir $C O_{2}$ , a matriz energética é considerada limpa visto que o metano é produzido a partir da captura de carbono da atmosfera, sendo assim, a posterior emissão consiste apenas em sua devolução, ou seja, o processo é carbono neutro.

C) INCORRETO. Somando as duas equações do processo, temos:

$C O_{2} (g) + 2 N a O H (a q) \to N a_{2} C O_{3} + H_{2} O (l) N a_{2} C O_{3} (a q) + 4 H_{2} (g) \to C H_{4} (g) + 2 N a O H (a q) + H_{2} O (l)___________________________________________________C O_{2} (g) + 4 H_{2} (g) \to C H_{4} (g) + 2 H_{2} O (l)$

Através da equação global do processo, é possível concluir que a combustão de 1 mol de $C H_{4}$ (vide equação no item B) libera a mesma quantidade de $C O_{2}$ utilizada em sua síntese, isto é, 1 mol.

D) INCORRETO. O processo de produção de $H_{2}$ a partir de fontes renováveis, como a eletrólise da água, não envolve a retirada de $C O_{2}$ da atmosfera.

E) CORRETO. A matriz energética descrita é considerada carbono neutro visto que todo o $C O_{2}$ absorvido é devolvido após combustão ao final do processo na mesma quantidade. Essa característica é semelhante ao uso do etanol, no qual a matéria-prima vegetal absorve carbono da atmosfera durante o crescimento e, após processamento para formar o combustível, sofre combustão devolvendo o $C O_{2}$ para a atmosfera.