Uma cooperativa brasileira pretende instalar filtros para remover contaminantes orgânicos da água usada em uma…

Questão

Uma cooperativa brasileira pretende instalar filtros para remover contaminantes orgânicos da água usada em uma indústria de alimentos. O material adsorvente deverá atender a dois critérios: primeiro, apresentar índice de sustentabilidade igual ou superior a 85 pontos, calculado pela equipe técnica com base na origem da matéria-prima, na possibilidade de reutilização e na geração de resíduos; segundo, entre os materiais que atendem ao primeiro critério, exigir a menor energia possível na regeneração. Em uma aproximação, essa energia é proporcional ao módulo da entalpia de adsorção, |?H_ads|, pois a dessorção exige compensar a energia liberada na adsorção. Os dados obtidos foram: carvão ativado — eficiência de remoção de 92%, índice de sustentabilidade de 72 pontos, ?H_ads = -40 kJ·mol?¹ e custo alto; biochar — eficiência de remoção de 85%, índice de sustentabilidade de 90 pontos, ?H_ads = -25 kJ·mol?¹ e custo baixo; zeólita — eficiência de remoção de 78%, índice de sustentabilidade de 82 pontos, ?H_ads = -10 kJ·mol?¹ e custo médio. Considerando os critérios definidos pela cooperativa e os dados apresentados, qual material deve ser selecionado para o filtro?

1. A) Uma mistura de carvão ativado e zeólita, pois combina alta eficiência e baixa energia de regeneração.
2. B) Carvão ativado, pois apresenta a maior eficiência de remoção entre os materiais avaliados.
3. C) Zeólita, pois apresenta o menor módulo da entalpia de adsorção e exige menos energia na regeneração.
4. D) Biochar, pois é o único que atinge o índice mínimo de sustentabilidade e apresenta menor demanda de regeneração que o carvão ativado.
5. E) Nenhum dos materiais, pois todos exigem energia significativa para a regeneração.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. O primeiro critério exige índice de sustentabilidade igual ou superior a 85 pontos. O carvão ativado tem 72 (reprovado), o biochar tem 90 (aprovado) e a zeólita tem 82 (reprovada). Portanto, apenas o biochar passa na triagem. Passo 2: Como o segundo critério (menor energia de regeneração) deve ser aplicado somente aos materiais que passaram no primeiro, o biochar é o único candidato e é automaticamente selecionado. Passo 3: Para conferir a lógica, o biochar tem |deltaH_ads| = 25 kJ/mol, menor que o do carvão ativado (40 kJ/mol). A zeólita tem o menor valor (10 kJ/mol), mas não entra na comparação porque foi eliminada pela sustentabilidade. Passo 4: A alternativa D afirma que o biochar é o único que atinge o índice mínimo e que exige menos regeneração que o carvão ativado. As duas afirmações são verdadeiras, então D está correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A) o carvão ativado é reprovado em sustentabilidade (72), e a mistura não atende aos critérios da cooperativa; B) a maior eficiência de remoção não é critério de seleção, e o carvão ativado não atinge 85 pontos; C) a zeólita tem menor energia, mas foi eliminada por ter sustentabilidade 82, abaixo de 85; E) o biochar exige 25 kJ/mol, menos que o carvão, e atende a todos os critérios, logo a afirmação de que nenhum material serve é falsa. Passo 6: Observação: a eficiência de remoção não entra na decisão final, pois o enunciado define os critérios apenas por sustentabilidade e energia de regeneração.

💡 Dica: Analise a eficiência e o custo dos materiais apresentados.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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