Questão 91 — ENEM 2021 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química (estados físicos da matéria e combustão) → Biologia (biodegradação anaeróbica e biogás)
• ⚡ Nível: Médio — exige cruzar a leitura de um esquema reacional com dois conceitos técnicos (estado físico "menos agregado" e "combustível") que precisam ser aplicados simultaneamente aos cinco produtos.
• 🎯 Tema/Habilidade: Biodegradação anaeróbica de polímeros e produção de biogás; competência de interpretar processos tecnológicos ligados à obtenção de energia (H12/CNT — Compreender processos naturais, sociocognitivos e tecnológicos que contribuem para a transformação de materiais)
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Entre os cinco produtos da biodegradação anaeróbica do polímero, qual é gasoso (estado de menor agregação da matéria) e também serve diretamente como combustível?"
• Palavras-chave decisivas: estado físico de menor agregação, diretamente usado como combustível, biodegradação anaeróbica
• Armadilha típica: marcar CO₂ só porque também é um gás formado no processo — o candidato lê "gás" e para de pensar, esquecendo que a questão pede um gás que também é combustível, e o CO₂ é justamente o produto final da queima, não um combustível.
• O que a resposta precisa demonstrar: domínio de dois filtros aplicados em sequência — primeiro o estado físico (elimina os sólidos), depois a propriedade de combustibilidade (elimina os gases inertes à combustão) — chegando a um único produto que sobrevive aos dois critérios.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Estados de agregação da matéria: sólido (partículas muito próximas), líquido (partículas próximas, mas móveis) e gasoso (partículas dispersas, distantes entre si). O gás é, portanto, o estado de menor agregação — o oposto do sólido.
• Biodegradação anaeróbica: decomposição de matéria orgânica por microrganismos (bactérias metanogênicas) na ausência de oxigênio, típica de aterros sanitários e biodigestores, gerando a mistura gasosa conhecida como biogás.
• Combustível: substância que ainda pode ser oxidada e, ao reagir com O₂, libera energia. Um produto já totalmente oxidado (resultado final de uma combustão) não serve como combustível.
• Biogás: formado majoritariamente por metano (CH₄) e CO₂. Só o metano tem valor energético como combustível; o CO₂ é o resíduo já oxidado, sem energia química a liberar.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "Na ausência de oxigênio, ocorre a biodegradação anaeróbica" → confirma que o esquema representa uma digestão anaeróbica, cujo produto energético característico é o biogás (rico em metano).
• Evidência 2 (esquema da imagem): "C_Polímero →(microrganismos) CO₂ + CH₄ + H₂O + C_Resíduo + C_Biomassa" → mostra os cinco produtos: três moleculares (CO₂, CH₄, H₂O) e dois sólidos residuais (resíduo de carbono e biomassa microbiana).
• Evidência 3: "estado físico de menor agregação... diretamente usado como combustível" → impõe dois filtros simultâneos: precisa ser gás e precisa queimar sem transformação prévia.
• Síntese: eliminar os dois sólidos (C_Resíduo e C_Biomassa) e, entre os três gases/vapores restantes, escolher o único capaz de queimar.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Aplicar o filtro do estado físico

Os cinco produtos do esquema são CO₂, CH₄, H₂O, C_Resíduo e C_Biomassa. Nas condições do biodigestor, CO₂ e CH₄ são gases; a água também é liberada como vapor dentro do sistema. Já C_Resíduo (carbono não degradado) e C_Biomassa (massa celular dos microrganismos) são sólidos — estado de maior agregação. Esse filtro já elimina D e E.

Subpasso 4.2 — Aplicar o filtro da combustibilidade

Restam CO₂, CH₄ e H₂O.

• H₂O é produto final de qualquer combustão de hidrocarboneto — não tem mais elétrons a ceder em oxidação, logo não queima. Elimina C.
• CO₂ é o carbono já totalmente oxidado: é o que sobra depois que um combustível queimou; reaproveitá-lo exigiria energia externa (fotossíntese), não o contrário. Elimina A.
• CH₄ (metano) conserva ligações C–H ricas em energia. Ao reagir com O₂, libera CO₂ + H₂O + energia — a mesma reação de combustão que move fogões, geradores e veículos movidos a biogás.

Subpasso 4.3 — Verificação

O único produto simultaneamente gasoso e capaz de liberar energia ao queimar é o CH₄. Isso confirma por que biodigestores captam o metano gerado como fonte de energia renovável, enquanto o CO₂ é, no máximo, reaproveitado pela fotossíntese — nunca queimado. A resposta converge para B.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) CO₂

❌ Incorreta: é gasoso (satisfaz o critério de estado físico), mas é o produto final da oxidação completa do carbono — já "queimou" ao máximo possível, portanto não tem energia química residual para atuar como combustível.

B) CH₄

✅ Correta: é um gás (estado de menor agregação da matéria) formado pela ação das bactérias metanogênicas na ausência de oxigênio, e possui ligações C–H ricas em energia que são liberadas em reação de combustão — é o componente energético do biogás, usado diretamente como combustível.

C) H₂O

❌ Incorreta: embora liberada como vapor durante o processo (podendo ser considerada no estado gasoso), a água é um produto já oxidado, sem capacidade de reagir com oxigênio para liberar energia; é, na verdade, um dos produtos formados quando outras substâncias queimam.

D) C_Resíduo

❌ Incorreta: é a fração sólida de carbono que não foi metabolizada pelos microrganismos — está no estado de maior agregação da matéria (sólido), contrariando diretamente o critério pedido no enunciado.

E) C_Biomassa

❌ Incorreta: corresponde à massa celular sólida dos próprios microrganismos decompositores, também no estado sólido; não é uma substância combustível isolada nem atende ao critério de menor agregação.

🏆 Gabarito: B — o CH₄ (metano) é o único produto simultaneamente gasoso e diretamente combustível entre as cinco opções listadas no esquema de biodegradação anaeróbica.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: entre os cinco produtos apresentados, apenas o metano cumpre ao mesmo tempo os dois requisitos do enunciado — estar no estado gasoso e ser capaz de queimar liberando energia — o que torna a alternativa B a única resposta possível.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente explora o tema "biogás/biocombustíveis" dentro de contextos de sustentabilidade, tratamento de resíduos e fontes alternativas de energia, sempre cobrando a diferenciação entre metano (combustível) e dióxido de carbono (produto de combustão, não combustível).
• Generalização: ao classificar substâncias como "combustível" em uma reação, pergunte sempre se aquele produto ainda pode ser oxidado (libera energia ao reagir com O₂) ou se já é o resultado final de uma oxidação completa (não libera mais energia).
• Dica de eliminação rápida: primeiro corte tudo que for sólido no esquema (aqui, C_Resíduo e C_Biomassa saem de cara); depois, entre os gases restantes, lembre que CO₂ e H₂O são sempre "cinzas" de uma combustão, nunca combustíveis — sobra o CH₄.
• Conexões: biodigestores e captação de biogás em aterros sanitários; equação geral de combustão de hidrocarbonetos (CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + energia); matriz energética e fontes renováveis de biocombustível.