Aplicação de análises térmicas na identificação constituintes químicos em blendas de diesel/biodiesel e bio-óleo/óleo de soja

Abstract

A utilização de novas técnicas analíticas para estudos de controle de qualidade permite que diversos compostos químicos sejam detectados em amostras distintas. O uso da quimiometria para este fim fornece suporte para averiguar a eficiência da metodologia experimental criada, bem como permite a padronização e validação dos resultados obtidos no experimento. Neste trabalho foram efetuadas analises calorimétricas e termogravimétricas, e com o auxilio de modelos matemáticos por meio da técnica de termogravimétrica pode-se detectar mudanças na composição química em varias amostras de diesel, biodiesel e bio-oleo. Resultados calorimétricos mostraram que os valores de calor de combustão foram 41,36 } 0,17; 38,70 } 0,16; e36,71 } 0,17 mJ kg-1 para o diesel, bio-oleo e biodiesel,respectivamente, os quais estão de acordo com a literatura. Nas analises termogravimétricas, por meio dos métodos de calibração porregressao por mínimos quadrados parciais, pode-se determinar os valores de RMSEC, RMSECV e RMSEP que descrevem qual modelo conseguiria explicar a mudança de composição química das amostras por meio do perfil térmico das analises de TG. Os resultados para o primeiro conjunto constituído por blendas de bio-oleo com óleo de soja, as analises termogravimétricas associadas ao PLS (PLS/TG) apresentam o melhor desempenho para a detecção do teor de óleo de soja em biooleo com valores de 0,23 de erro de calibração (RMSEC, % w/w), com3,6 %, de erro de predição (RMSEP, %w/w). Para as amostras de diesel com biodiesel, os resultados obtidos foram: RMSEC = 0,32; RMSECV =0,92; RMSEP = 2,85 com duas variáveis latentes e RMSEC = 0,41;RMSECV = 0,67; RMSEP = 1,39 com oito variáveis latentes analisadas numa faixa de temperatura ate 350 oC. Para o segundo conjunto de amostras, o modelo matemático que mostrou mais robusto para determinação da composição química das blendas foi o siPLS e para o terceiro conjunto o iPLS com valores de RMSEC, RMSECV e RMSEP para o segundo conjunto de 0,46; 0,90 e 1,19 e para o terceiro conjunto de 0,43; 1,05 e 0,55 respectivamente. Assim, devido ao sucesso de detecção da mudança de compostos químicos nas amostras, a técnica de termogravimétrica mostra-se promissora para identificação decomposição química das blendas de bio-oleo com óleo de soja e nas blendas de diesel com biodiesel em diferentes proporções. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The use of new analytical techniques for studies of quality control al lows various chemical compounds are detected in different samples. The use of chemometrics for this purpose provides support forascertaining the efficiency of the experimental methodology created, andallows for standardization and validation of the results obtained in the experiment. In this work calorimetry and thermogravimetric analysiswere performed and with the aid of mathematical models by thermogravimetric technique it was possible to detect changes in the chemical composition of several samples of diesel, biodiesel and bio-oil. Calorimetric results showed that the heat of combustion values were41.36 } 0.17; 38.70 } 0.16; and 36.71 } 0.17 mJ kg-1 for diesel, bio-oiland biodiesel, respectively, which are in agreement with the literature.In the thermogravimetric analysis, by methods of calibration partialleast squares regression, one can determine the values of RMSEC,RMSECV and RMSEP, model describing which could explain the change of chemical composition of samples through thermal profile analyzes ofTG. The results for the first set of blends comprising bio-oil and soybean oil, associated with the thermogravimetric analysis PLS (PLS/TG) showthe best performance for the detection of soybean oil content in bio-oilwith values 0 23 calibration error (RMSEC,% w/w), with 3.6% error of prediction (RMSEP% w/w). For samples of diesel with biodiesel, the results were: RMSEC = 0.32; RMSECV = 0.92; RMSEP = 2.85 with two latent variables and RMSEC = 0.41; RMSECV = 0.67; RMSEP = 1.39with eight latent variables in a temperature range up to 350 ° C. For the second set of samples showed that the mathematical model more robust to determine the chemical composition of the blends was siPLS and the third set of values with the iPLS RMSEC, RMSECV and RMSEP for the second set of 0.46; 0.90 and 1.19 and 0.43 of the third set; 1.05 and0.55 respectively. Thus, due to successful detection of the change of chemical compounds in the sample, the thermogravimetric technique is shown promise for identification of the chemical composition of the blends of bio-oil and soybean oil blends in diesel and biodiesel indifferent proportions.