Avaliação e comparação de ensaios de estabilidade de óleo diesel utilizando FTIR, GC- MS e ferramentas quimiométricas

Autor: Skrobot, Vinicius Leandro
Přispěvatelé: Braga, Jez Willian Batista
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnB
Universidade de Brasília (UnB)
instacron:UNB
Popis: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2020. A estabilidade ao armazenamento do óleo diesel automotivo é um tema de grande interesse econômico, pois sua degradação pode gerar produtos que podem danificar motores e deteriorar a qualidade das emissões gasosas. A mistura de biodiesel ao óleo diesel trouxe novos desafios. Os métodos de avaliação da estabilidade do óleo diesel se baseiam em diferentes formas de estressá-lo e mensurar sua degradação, sendo de grande importância o entendimento dos fenômenos envolvidos nesses testes e a correlação dos resultados. Em um primeiro estudo, quatro métodos normalizados de ensaios de estabilidade foram aplicados a amostras de óleo diesel coletadas em postos de revenda nas cinco regiões do Brasil. As alterações nas amostras foram avaliadas por espectrometria no infravermelho médio (FTIR) e, para algumas amostras, por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Os dados foram analisados com os modelos de Análise de Fatores Paralelos, PARAFAC, e Resolução de Curvas Multivariadas, MCR. O modelo PARAFAC dos dados FTIR permitiu observar alterações sutis e específicas nas amostras para cada tipo de ensaio a despeito das diferenças significativas entre os combustíveis. De forma complementar, a aplicação de MCR nos dados de GC-MS permitiu “separar matematicamente” classes de compostos ou espécies químicas específicas, facilitando a avaliação dos fenômenos envolvidos nos ensaios de estabilidade. As ferramentas quimiométricas permitiram observar que os ensaios promovem perda de compostos leves e a oxidação de alguns componentes, especialmente os ésteres mais insaturados do biodiesel. A forma e a extensão desses fenômenos, entretanto, variou muito de um ensaio para o outro. Os resultados mostraram que nenhum dos ensaios de curta duração provoca fenômenos semelhantes aos causados pelo teste de longa duração, que simula o comportamento do combustível em campo. No segundo estudo, cinquenta amostras de óleo diesel coletadas no Distrito Federal foram analisadas por FTIR e com o ensaio que segue a norma CEN EN 15751, com o objetivo de criar um modelo para prever o resultado desse ensaio a partir de FTIR. Foram testadas as ferramentas de Regressão nos Mínimos Quadrados Parciais, PLS e Regressão por Vetores de Suporte, SVR. Infelizmente os resultados não foram satisfatórios, mostrando que a espectrometria no FTIR, nas condições deste estudo, foi incapaz de detectar as substâncias relevantes que afetam os resultados do ensaio de estabilidade selecionado. Storage stability of automotive diesel fuel is an issue of strong economic interest since its degradation generates products that may harm engines and deteriorate the quality of gaseous emissions. The mixture of biodiesel in diesel fuel brought new concerns. The test methods to evaluate diesel fuel stability are based on different ways of stressing the fuel and measuring its degradation, being of great value the understanding of the phenomena involved on these tests and the correlation among the results. In a first study, four standard test methods for stability tests were applied to diesel fuel samples collected in gas stations at the five Brazil regions. The modifications were evaluated with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and, for some samples, with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The data were evaluated with Parallel Factor Analysis models, PARAFAC, and Multivariate Curve Resolution, MCR. The PARAFAC model for FTIR data allowed to observe subtle and specific transformations for each type of assay despite the significant differences among fuel samples. In addition, the use of MCR in GC-MS data allowed to “mathematically separate” classes of compounds or specific chemical species making it easier the interpretation of the involved phenomena. The chemometric tools allowed to observe that the assays promoted the loss of light species and the oxidation of others, specially the more unsaturated biodiesel compounds. The form and extension of those phenomena, however, varied greatly from one assay to another. The results showed that none of the short terms tests provoked similar phenomena to the long term one, which simulates the behavior of the fuel in real conditions. In the second study, fifty diesel fuel samples collected in Federal District were analyzed with FTIR and with the stability test according to CEN standard EN 15751, aiming to create a model to estimate its results from infrared data. Partial least squares regression, PLS, and support vector regression, SVR were tested. Unfortunately, these results were not satisfactory, showing that FTIR spectrometry, in the conditions of this study, was not capable of detecting the relevant substances that affect the results of chosen stability test.
Databáze: OpenAIRE
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