Medidas de espectroscopia no infravermelho médio para a determinação do teor de biodiesel em óleo diesel

Abstract

Resumo: No atual cenário internacional cresce o interesse em consolidar a participação do biodiesel na estrutura da matriz energética. Assim, o biodiesel vem sendo misturado ao óleo diesel em proporções autorizadas, tornando-se crucial o controle analítico do teor de biodiesel na mistura por razões de ordem técnica e legal. Isso gera a necessidade de desenvolvimento de metodologias e equipamentos adequados, que possibilitem a quantificação do biodiesel no instante requerido. De acordo com essa perspectiva, o presente trabalho apresenta estudos adicionais referentes ao método desenvolvido para determinação do teor de biodiesel em óleo diesel, utilizando espectros de absorção no infravermelho médio, obtidos empregando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Amostras dos combustíveis puros e das misturas binárias contendo teores volumétricos de biodiesel na faixa de 0 a 100% foram investigadas, sem pré-tratamento. Uma análise qualitativa é apresentada, mediante confrontação de espectros gerados para amostras de biodiesel de diversas origens. Verificou-se a existência de diferenças úteis em várias regiões do espectro, que podem servir para análises quantitativas. Nosso estudo quantitativo entrou-se na região do espectro situada entre 1.700 e 1.800 cm-1, onde ocorre um pico de absorção do grupo carbonila (C=O), encontrado nos espectros de biodiesel, mas não nos de óleo diesel. Parâmetros mensuráveis do pico da carbonila foram avaliados para as misturas binárias. Observou-se uma relação do tipo lei de potência entre a altura ou a área do pico e a concentração de biodiesel, para a faixa completa de misturas, do B0 ao B100. Uma relação linear foi verificada entre a altura ou a área do pico e a concentração de biodiesel, para uma faixa restrita de misturas, do B0 ao B10. Medidas espectrais foram realizadas para um conjunto de misturas de biodiesel em óleo diesel com amostras novas e envelhecidas em até 16 meses. Disso, ficou evidenciado que as diferenças encontradas correspondem apenas a variações de linha de base. O presente trabalho também apresenta os espectros do óleo de soja e de suas misturas em óleo diesel, numa proporção de até 10%, em base volumétrica. Nesse caso específico, existem diferenças relevantes em relação aos espectros das misturas de biodiesel metílico de óleo de soja em óleo diesel e das misturas de óleo de soja em óleo diesel, que podem ser usadas para a detecção de adulterações.

Abstract: In the actual international scene there is a growing interest to consolidate the biodiesel share in the energetic matrix. Therefore, as biodiesel is being regularly added to diesel oil in previously authorized proportions, it became crucial to analytically control the biodiesel proportion in the mixture by either technical or legal reasons. Such demands require the development of methods and equipments that allow the biodiesel quantification at any time. In accordance with this perspective this work presents additional studies regarding a previously developed method to determine the amount of biodiesel in diesel oil, using mid infrared absorption spectra with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The samples of pure fuel and of different binary mixtures within the range from 0 to 100% (v/v) were investigated without any pre-treatment. A qualitative analysis from comparison of spectra taken from different origin biodiesel samples is presented. The existence of many appreciable differences within spectrum regions was verified to be useful for quantitative analysis. Our quantitative study focused in the range from 1,700 to 1,800 cm-1, which corresponds to the carbonyl group (C=O) absorption, found only for biodiesel but not diesel oil. Carbonyl group measurable parameters were evaluated from binary mixtures. A power law correlation was found between biodiesel concentration and both peak height and peak area for the whole range of mixtures, from B0 to B100. For low concentrations, from B0 to B10, a linear correlation was found between biodiesel concentration and both peak height and peak area. Spectral measurements were taken from different proportion mixture group samples after preparation and after 16 months of ageing. The only verified discrepancies were connected to the baseline fluctuation. This work also presents spectra from soy oil with diesel oil mixtures up to 10% (v/v). In this case there are relevant differences between the spectra of soy methyl biodiesel with diesel oil mixtures and soy oil with diesel oil mixtures, which can be used to detect counterfeit.