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Com a crescente demanda por energia, o biogás produzido a partir de biomassa residual pode substituir os combustíveis fósseis, reduzindo os impactos ambientais e contribuindo para a descarbonização da matriz energética. O Brasil é um dos maiores produtores de commodities agrícolas, gerando grandes quantidades de resíduos sólidos e líquidos que podem ser matéria-prima potencial para a produção de biogás. O biogás pode ser produzido por tecnologias como a digestão anaeróbica, resultando na produção de uma mistura gasosa composta, principalmente, de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). A composição do biogás varia conforme o material a ser degradado e as condições químicas e físicas que influenciam no processo da biodigestão anaeróbia. Em média, o biogás é composto por 55% de CH4, 35% de CO2, 3% de N2, 1% de H2, 1% de O2 e 1% de H2S.
Dada as equações químicas abaixo que destacam algumas reações com o metano.
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g) (reação 1)
CH4 (g) + H2O (g) ⇌ 3H2 (g) + CO (g) (reação 2)
C (grafite) + 2 H2 (g) → CH4 (g) (reação 3)
A tabela tem os dados termodinâmicos das substâncias envolvidas nas reações.
| Substância | C(graf) | H2(g) | O2(g) | CO (g) | CO2 (g) | H2O (g) | CH4 (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sº298 (J/Kmol) | 5,7 | 131 | 205 | 198 | 213 | 189 | 186 |
| ΔfHº298 (KJ/mol) | 0 | 0 | 0 | -110 | -394 | -242 | -75 |
A respeito dessas reações, foram feitas as seguintes afirmações:
I. na reação 2, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio na direção dos reagentes;
II. a formação do metano a partir dos reagentes em seus estados padrões é um processo com ΔG = -50,65kJ;
III. a energia liberada na combustão de 1mol de metano a 25º C e 1,0 atm é igual a -803kJ;
IV. Para que as reações 1, 2 e 3, a pressão e temperatura constantes, sejam espontâneas, a variação da energia livre de Gibbs deve ser positiva.
São corretas APENAS as afirmações: