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ENADE Engenharia Química: Química Industrial, Processos Bioquímicos e Energias Alternativas

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Química Industrial, Processos Bioquímicos e Energias Alternativas

Núcleo conceitual

A química industrial integra rotas de síntese, catálise, matérias-primas e escala. Processos-chave: refino de petróleo (destilação atmosférica e a vácuo, craqueamento, reforma), produção de amônia (Haber-Bosch), ácido sulfúrico (contato), cloro-soda, poliolefinas. Bioprocessos usam microrganismos ou enzimas em biorreatores, com cinética de Monod e rendimento celular.

Conceitos exigidos

  • Balanço de nitrogênio/hidrogênio na síntese de amônia; reciclo e purga.
  • Processo de contato para H₂SO₄ (catalisador V₂O₅, conversão em leitos).
  • Fermentação: Monod μ = μ_max S/(K_s + S), rendimento Y_{X/S}, produtividade.
  • Biocombustíveis: etanol (fermentação, destilação, desidratação), biodiesel (transesterificação).
  • Hidrogênio verde, eletrólise, células a combustível.

Armadilhas típicas

  1. Ignorar purga em reciclos de amônia (inertes acumulam).
  2. Confundir rendimento teórico com rendimento real.
  3. Usar Monod em concentrações inibitórias (necessário modelo com inibição).
  4. Desprezar demanda energética da destilação de etanol.
  5. Tratar “hidrogênio verde” como sinônimo de qualquer hidrogênio de baixo carbono.

Regra de ouro e exemplo

Regra: em processos com reciclo, sempre inclua purga para inertes; sem ela, o processo não atinge estado estacionário.

Exemplo: na síntese de amônia, N₂ e H₂ reagem em proporção 1:3. Se a alimentação tem traços de argônio e metano, esses inertes se acumulam no reciclo. A purga contínua mantém a concentração em nível tolerável, com perda de reagentes. O cálculo da purga equilibra custo de perda e acúmulo. Em bioprocessos, se S = 10 g/L, K_s = 2 g/L e μ_max = 0,4 h⁻¹, então μ = 0,4 × 10/12 ≈ 0,33 h⁻¹ - abaixo do máximo, indicando limitação por substrato.