Questão 109 do ENEM 2023 — Ciências da Natureza

A questão nos pede para identificar qual substância deve ser continuamente removida de um sistema fechado de produção de etanol para evitar que a dorna se rompa devido ao aumento de pressão.

Para que a pressão interna de um recipiente fechado aumente de forma significativa a ponto de causar um rompimento, deve haver a formação e o acúmulo de uma substância no estado gasoso.

O processo que ocorre no interior da dorna é a fermentação alcoólica, realizada pelas leveduras. Nesse processo metabólico, os micro-organismos consomem a glicose ($C_6H_{12}O_6$) para obter energia, produzindo etanol ($C_2H_5OH$) e dióxido de carbono ($CO_2$) como resíduos. A equação química simplificada que descreve essa reação é:

$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2\ C_2H_5OH + 2\ CO_2$

Analisando os produtos dessa reação e as substâncias presentes na dorna:

• O etanol é um líquido nas condições do processo (o próprio enunciado destaca que o sistema evita a evaporação).
• A glicose, o ácido lático e o ácido pirúvico são compostos que se encontram dissolvidos no meio aquoso e não exercem pressão gasosa.
• O dióxido de carbono ($CO_2$), por sua vez, é um gás.

Se o gás $CO_2$ não for retirado continuamente do sistema fechado, a quantidade de moléculas de gás no interior da dorna aumentará cada vez mais. Como o volume do recipiente é constante, esse acúmulo de gás resultará em um aumento contínuo da pressão interna, o que pode levar ao rompimento do equipamento.

Portanto, para garantir a segurança do processo e evitar a explosão da dorna por excesso de pressão, o dióxido de carbono deve ser constantemente removido.