Pilhas eletroquímicas: questão UNICAMP 2025

3. (Unicamp 2025)  Células a combustível microbianas (CCMs) surgiram para contribuir como uma fonte alternativa para a geração de ener­gia. As CCMs utilizam microrganismos eletroativos para transferir elétrons de moléculas orgânicas para um eletrodo. Dentre os substratos orgânicos utilizados para alimentar o compartimento anódico das CCMs e produzir eletricidade, destaca-se o uso da urina humana como fonte alternativa para geração de energia elétrica. Dos sólidos dissolvidos na urina, a ureia é o componente majoritário, podendo chegar a 23 gramas por litro. Como cada pessoa urina em média 2 litros por dia, a produção mundial média de urina chega aos  litros/dia, tornando-se um recurso inestimável.

a) A figura a seguir ilustra uma CCM. Em seu compartimen­to anódico, há um microrganismo agregado ao eletrodo, onde ocorre a transformação da ureia em alguns produ­tos, entre eles a água. Essa água produzida também sai do sistema, através de uma membrana semipermeável, juntamente com a água da própria urina. Observando a figura a seguir (i) escreva a equação química da reação global que ocorre na CCM e (ii) determine quantos mols de elétrons passam pelo circuito na transformação total de 1 mol de ureia.

b) A ureia, presente na urina, pode ser convertida em ferti­lizante na forma de íons amônio, se adicionada ao solo. Considerando as informações do texto inicial, qual seria a massa de íons amônio obtida a partir da conversão de 100% da ureia da urina de uma pessoa em um dia?

Dados:

Fórmula da ureia (NH₂)₂CO

Número de oxidação (NOX) do nitrogênio na ureia = –3

H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.