Desenvolvimento de metodologias analíticas para análise de biodiesel por rmn - 1h 1,40 t

Abstract

O biodiesel pode ser obtido a partir de óleos ou gorduras de origem vegetal ou animal, e tem sido usado como um combustível alternativo ao diesel. O biodiesel é obtido por meio da reação de transesterificação ou ainda pela esterificação de ácidos graxos. Embora o método mais comum para a análise de rendimento das reações de esterificação de ácidos graxos seja a titulação ácido-base com solução de KOH (método AOCS 3a-63), a utilização de novos métodos que sejam rápidos, precisos e de baixo custo estão sendo desenvolvidos. A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é amplamente utilizada para a determinação estrutural, podendo também ser aplicada para a quantificação de rendimentos da reação de esterificação de ácidos graxos. A manutenção de um equipamento de RMN supercondutor representa um custo alto, no entanto a utilização de equipamentos de campo mais baixo, que dispensam o uso de criogênicos, diminui drasticamente os custos de manutenção. Neste trabalho, foram utilizadas as técnicas de infravermelho médio (FTIR) associado à quimiometria – utilizando a regressão por mínimosquadrados parciais (PLS) – e a Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de1H) (equipamentos de 7,05 T e 1,40 T) para a quantificação de biodiesel. Foram utilizados 4 modelos construídos por PLS para a quantificação por infravermelho de amostras obtidas por reação de esterificação em reator sob diferentes condições. Os resultados demonstram que dentre os modelos criados para a quantificação por infravermelho, o modelo 3 apresentou o menor desvio padrão (2,21) quando comparado aos outros modelos que utilizaram 58amostras para a calibração e 22 para a validação. A técnica de RMN de 1H de1,40 T apresentou o menor desvio-padrão (1,41) dentre todas as técnicas utilizadas. Ao comparar as técnicas utilizando o Teste F, alguns modelos diferiram significativamente ao nível de 5 % na calibração, porém na validação todas as técnicas foram estatisticamente concordantes ao nível de 5 %. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Biodiesel can be obtained from oils or fats from vegetable or animalorigin, and it has been used as an alternative fuel for diesel. Biodiesel isobtained by transesterification reaction or by esterification reaction of fattyacids. Although the most common method for the analysis of reaction yield isacid-base titration with KOH solution (method AOCS 3a-63), the application ofnew methods that can be faster, accurate and with low cost should be used.The Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is widely used for structuraldetermination but can also be used to quantify the reaction yields ofesterification reaction from fatty acids. However, the maintenanceof a superconducting NMR is very expensive, and the use of lower fieldequipments exempt the use of cryogenic apparatus and reduces drasticallymaintenance costs. In this work, we used the techniques of mid-infrared (FTIR)associated with chemometrics - using Partial Least Squares (PLS) - and ProtonNuclear Magnetic Resonance (1H NMR) (7,05 T and 1,40 T) for thequantification of biodiesel. 4 PLS models were used for the quantification byinfrared with samples obtained from esterification reaction in batch with differentconditions. The results show that between the models that were built for thequantification using infrared data, the model 3 showed the smallest standarddeviation (2,21) when compared to the others that used 58 samples forcalibration and 22 for validation. The 1H NMR technique using the 1,40 T fieldshowed the smallest standard deviation among all the techniques. Whencomparing the techniques using the F Test, some models showed a significantdifference at the level of 5 % in calibration. However in validation, all thetechniques agreeded estatistically at the level of 5 %.