Ano 2016#ciencias-natureza

Sobre o tema

Biocélulas combustíveis microbiológicas representam uma tecnologia promissora para a geração de energia limpa a partir de substratos orgânicos, como o acetato. Elas funcionam como pilhas biológicas, onde bactérias oxidam o substrato e transferem elétrons para um eletrodo, gerando corrente elétrica. O potencial padrão de cada semirreação determina a diferença de potencial (ddp) da célula. Para obter uma tensão maior, as células podem ser associadas em série, somando seus potenciais. Este conceito é fundamental em eletroquímica e tem aplicações práticas no desenvolvimento de fontes alternativas de energia.

Tópicos relacionados

  • Potencial padrão de redução
  • Cálculo de diferença de potencial
  • Associação de pilhas em série
  • Biocélulas microbiológicas
  • Eletroquímica de biocélulas

Enunciado

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 elétrico até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

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

TEXTO II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°’) 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 4,4 V?

Alternativas

  • A)

    3

  • B)

    4

  • C)

    6

  • D)

    9

  • E)

    15

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Perguntas frequentes

O que é uma biocélula combustível microbiológica?

É um dispositivo que utiliza bactérias para catalisar a oxidação de substratos orgânicos, gerando elétrons que fluem por um circuito externo, produzindo corrente elétrica.

Como se calcula a diferença de potencial de uma célula eletroquímica?

A diferença de potencial (ddp) é calculada subtraindo o potencial do ânodo (oxidação) do potencial do cátodo (redução): ddp = E°cátodo - E°ânodo.

O que acontece quando associamos pilhas em série?

A tensão total é a soma das tensões individuais de cada pilha, enquanto a corrente permanece a mesma. Isso permite obter maiores diferenças de potencial.

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