TÍTULO: Biodiesel de Óleo de Mamona e Algodão classificados por RMN e Quimiometria.
AUTORES: FELIX, P.H.D. (UEPB) ; SOUSA, W.J.B. (UEPB) ; ALMEIDA, K.V. (UEPB) ; MEDEIROS, E.P. (EMBRAPA)
RESUMO: Os óleos vegetais possuem versatilidade de uso em química fina como na produção de energia renovável. Os métodos analíticos empregados para avaliação dos mesmos são caros, laboriosos e geram muitos resíduos químicos. Neste trabalho, objetivou-se desenvolver modelos simples para classificação de biodiesel sintetizado de óleos de mamona e algodão via metílica e etílica por RMN de baixo campo e quimiometria como ferramenta aplicativa. Os espectros de eco foram obtidos e tratados por análise exploratória. Os quais foram satisfatórios para classificação das amostras de biodiesel de mamona e de algodão. Portanto, o uso de RMN combinando quimiometria pode ser uma nova estratégia para prospecção de oleaginosas e avaliação de biodiesel de forma rápida, não destrutiva, não invasiva e segura.
PALAVRAS CHAVES: biodiesel, rmn, quimiometria
INTRODUÇÃO: A procura por novas fontes de energia tem sido impulsionada pela possível escassez do petróleo e de recentes resultados sobre as causas das mudanças climáticas globais. Neste contexto, o biodiesel surge como um produto alternativo, biodegradável e renovável apresentando vantagens em relação ao petróleo e seus derivados. Contribuindo assim, com a redução das emissões de poluentes ao meio ambiente e gerando divisas internas e externas para o país. As vantagens do óleo vegetal como combustível em relação ao diesel devem-se a ausência de enxofre, permitindo a redução de chuva ácida, de compostos aromáticos e de gases poluentes. O biodiesel possui alto teor médio de oxigênio , facilitando a combustão, possui maior ponto de fulgor , permitindo maior segurança para manuseio e armazenamento, e menor concentração de partículas e de emissão de CO e CO2 na atmosfera, favorecendo uma maior reciclagem do carbono pelas plantas por meio do processo de fotossíntese (KNOTHE et al , 2006).
Este trabalho tem como finalidade a classificação de biodiesel usando RMN de baixo campo e quimiometria para elaboração de modelos não destrutivos e não invasivos de predição.
MATERIAL E MÉTODOS: O óleo de algodão refinado usado para a síntese de biodiesel por via metílica e etílica foi adquirido no comércio da cidade de Campina Grande. O óleo de mamona foi extraído no laboratório de Química de Óleos Vegetais da Embrapa Algodão.
As medidas de RMN foram realizadas em instrumento MQA Oxford 7005 com um eletroímã de 0,47 T. Para aquisição dos espectros foram feitas adaptações de uma sonda com um tubo de acrílico em formato cilíndrico com capacidade para cerca de 20 g de sementes. Para as medidas de biodiesel usou-se uma sonda em naylon dentro de um tubo de vidro de 150 mL para inserção das amostras dentro de um tubo de vidro de capacidade para 15 mL. As massas das amostras de biodiesel foram ajustadas para 12 g.
A temperatura e umidade do ambiente foram controladas em 200C e 60%. As amostras permaneceram por 1 hora nestas condições antes das medidas. O sinal de 900 (π/2) foi obtido a 10,1 µs e de 1800(π) a 20,2 µs empregando uma freqüência de 4,3 MHz. Os espectros de eco foram registrados durante 25 s (250 pontos) com uma média de 32 varreduras. Todas as medidas foram realizadas com cinco repetições autênticas para cada amostra dos tratamentos utilizados.
Para as medidas quimiométricas cada espectro foi suavizado para remoção de ruído aplicando a técnica da média móvel com n = 14. Em seguida, a linha de base dos espectros foi corrigida empregando o algoritmo de Savitzky-Golay usando uma janela de 11 pontos, primeira derivada e ajuste com polinômio de segundo grau. Uma análise de componentes principais (PCA) foi empregada usando validação cruzada para todos os espectros. Para o pré-tratamento das amostras de biodiesel não foi usado correlação por média móvel.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os espectros para as amostras de biodiesel são mais largos e de comportamento regular entre os de mesma classe. Essa constatação é observada nos espectros originais. Quando os espectros são derivados essas evidências se tornam mais acentuadas. Os espectros com menor efeito de alargamento correspondem aos materiais obtidos do óleo de mamona, os quais são mais viscosos e maiores índices de refração; enquanto, os demais foram sintetizados do óleo de algodão que possui menores viscosidades e índices de refração que o biodiesel de mamona.
A análise multivariada por componentes principais permitiu encontrar agrupamentos distintos em relação as rotas metílica para mamona (cor verde) e algodão (cores vermelha e azul), sendo o biodiesel de óleo de mamona pertencente a um grupo mais homogêneo do que o biodiesel de algodão. Uma provável explicação para esse fato deve-se a maior oxidação do óleo de algodão. Além disso, espera-se melhor qualidade do óleo de mamona extraído em laboratório. Ademais, a concentração de ácido linoléico no biodiesel de algodão é muito superior a mamona, e isso poderá acelerar os processos de deterioração oxidativos.
Outra característica previsível é com relação ao biodiesel de óleo de algodão por rota etílica. Espera-se que sua viscosidade seja maior em comparação com o biodiesel obtido por rota metílica. Neste particular, o biodiesel de algodão obtido por rota etílica, que no gráfico dos escores é identificado na cor azul, encontra-se dentro da abrangência do biodiesel de mamona sintetizado via rota metílica. Além da visualização do gráfico das três componentes principais, é importante avaliar o efeito do deslocamento em relação ao eixo das abscissas. Efeito positivo poderá sinalizar uma característica mais acentuada em termos de composição diferente entre os grupos. Assim o biodiesel metílico de algodão terá características mais favoráveis.
CONCLUSÕES: A classificação do biodiesel foi realizada de forma satisfatória quanto as rotas metílicas para mamona e algodão; O biodiesel de algodão por rota etílica ficou classificado dentro do grupo do biodiesel da mamona;
Uma análise de componentes principais (PCA) permitiu agrupar o biodiesel derivados do óleo de algodão e de mamona;
As medidas foram rápidas (menos de 1 minuto), não destrutivas e não gera resíduos químicos.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: HOLANDA, A. Biodiesel e inclusão social. Brasília: Câmara dos Deputados, 2004
KNOTHE, G.; VAN GERPEN, J.; KRAHL, J.; RAMOS, L. P. Manual de biodiesel. São Paulo: Edgard Blücher, 2006. 340
SKOOG, D.A.; HOLLER, F.J.; NIEMAN, T.A. Princípios de Análise Instrumental. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. 836p.
