DESENVOLVIMENTO DE PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS PARA DETERMINAÇÃO DE COMPOSTOS NIGROGENADOS EM BIODIESEL UTILIZANDO HR-CS ET MAS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

INSTITUTO DE QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

SARAH MARIANA FERREIRA SANTANA

DESENVOLVIMENTO DE PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS PARA DETERMINAÇÃO DE COMPOSTOS NIGROGENADOS EM BIODIESEL UTILIZANDO HR-CS ET MAS

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Salvador

2016

1. JUSTIFICATIVA

Os constantes aumentos dos preços do petróleo e as crescentes preocupações ambientais têm motivado muitos países na busca por combustíveis alternativos de fontes energéticas renováveis (LIMA et al., 2009; TEIXEIRA et al., 2011). A crescente demanda por energia e a crescente consciência ambiental tem estimulado a realização de pesquisas visando a produção de combustíveis alternativos a partir de recursos renováveis, que sejam ambientalmente aceitáveis (TEIXEIRA et al., 2011).Neste caso, o biodiesel tem se destacado pela crescente demanda de produção e comercialização no Brasil. O biodiesel, combustível alternativo ao diesel, é composto de mono-ésteres de alquila de ácidos graxos preparados a partir da reação de transesterificação de óleos vegetais ou gordura animal com álcool de cadeia curta. É um biocombustível renovável, facilmente biodegradável no meio ambiente que pode contribuir na diminuição das emissões de alguns poluentes para a atmosfera.

As cinco principais espécies de poluentes atmosféricos emitidos por fontes de combustão são: monóxido de carbono, compostos orgânicos, material particulado, óxidos sulfurosos e óxidos nitrogenados. Estudos mostram que a substituição do diesel automotivo pelo biodiesel resulta em diminuição das emissões de vários poluentes (FERNANDO & HALL, 2006; KALAM, HUSNAWAN & MASJUKI, 2003; FERREIRA, et al., 2008; FARIA, REZENDE, REZENDE & PINTO, 2007). Entretanto, o biodiesel possui alguns inconvenientes como o aumento das emissões dos compostos de nitrogênio, principalmente NO e NO2, oriundas de suas matrizes (KOZERSKI & HESS, 2006; FERNANDO & HALL, 2006). Além disso, compostos de enxofre gasosos, como o SO2 podem ser formados durante a combustão de biocombustíveis e emitidos para a atmosfera. Estes, além de serem tóxicos para os seres humanos, ocasionam alteração na composição da atmosfera global. Ao serem transportados pelo ar, reagem com a água, formando ácido nítrico e sulfúrico contribuindo para a chuva ácida. Seu monitoramento ocorre pelo processo de medição dos gases de exaustão e o mecanismo de formação destes gases ser pode modificado conforme as condições de temperatura, pressão, formação de chama e a concentração dos reagentes em motores a Diesel (KHAIR & JÄÄSKELÄINEN, 2008; HUBER et al.; 2015).

O monitoramento de compostos nitrogenados e de enxofre emanados para atmosfera deve ser um fator relevante na avaliação da aplicabilidade deste biocombustível, pois, se por um lado há redução de uma gama de componentes tóxicos em sua utilização, por outro, a liberação destes na atmosfera pode causar sérios riscos ao ser humano e ao meio ambiente. Além disso, a presença de compostos nitrogenados e sulfurosos pode afetar a estabilidade do biodiesel, levando a formação de gomas, sedimentos e alteração da cor, prejudicando assim o seu desempenho nos motores a diesel (FERRARI & de SOUZA, 2009). Diante disso, tem-se a necessidade do desenvolvimento de metodologias analítica simples, rápidas e sensíveis para quantificação de compostos de nitrogênio e de enxofre em óleos e biodieseis de diferentes origens.

A Espectrometria de Absorção Molecular de Alta Resolução com Fonte Contínua (HR-CS MAS) vem sendo utilizada na determinação de não-metais em amostras de combustíveis, apresentando vantagens como baixos limites de detecção, boa precisão e a possibilidade de análise direta de matrizes sem a necessidade da etapa de digestão da amostra (KOWALEWSKA, 2011). No entanto, um aspecto que requer atenção, está relacionado aos problemas ocasionados pela alta viscosidade de amostras como as de óleos vegetais, gorduras e de biodieseis.

Alguns procedimentos são comumente empregados para redução da viscosidade de óleos e biodieseis. Neste caso, o uso de técnicas de formação de emulsão (LIMA, SILVA, TEIXEIRA, 2015), micro-emulsão (LYRA et al., 2010) e diluição com uso de solventes orgânicos (KOWALEWSKA, 2011) tem sido utilizada com sucesso na redução da viscosidade destas amostras para introdução no sistema de detecção. Vários solventes orgânicos podem aplicados, com intuito de reduzir a viscosidade nestes tipos de amostra. Para um bom desempenho, estes solventes não devem comprometer a etapa de medida do analito. Neste projeto é proposto o desenvolvimento de procedimentos analíticos para a determinação de compostos de nitrogênio em óleos vegetais e em biodieseis, por HR-CS MAS após procedimento de adequação da amostra para introdução no sistema de detecção.

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GERAL

Desenvolver estratégias analíticas para determinação de compostos de nitrogênio em óleos vegetais e em biodieseis por espectrometria de absorção molecular eletrotérmica com fonte contínua de alta resolução.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Avaliar os melhores agentes surfactantes e co-surfactantes para a formação das emulsões e microemulsões utilizando-se de um planejamento experimental multivariado;
• Otimizar as variáveis físico-químicas que podem influenciar na determinação por HR-CS ET MAS através do uso de planejamento fatorial e testes estatísticos;
• Validar os procedimentos propostos através de comparação com procedimentos de referência ou análise de materiais de referência certificados;
• Aplicar os métodos desenvolvidos para determinação de compostos nitrogenados em amostras de óleo e biodiesel produzidos em diferentes regiões da Bahia;
• Divulgar os resultados obtidos na forma de comunicações científicas em congresso de natureza nacional e internacional e publicações em periódicos indexados;
• Escrever a tese de doutorado e defender em um prazo máximo de 4 anos.

1. METODOLOGIA

1. PREPARAÇÃO DA AMOSTRA

Para a preparação das emulsões e microemulsão serão utilizados 4 componentes: surfactante, co-surfactante, biodiesel/óleo e água. Inicialmente, serão realizados estudos preliminares acerca do tipo de surfactantes e co-surfactantes e suas respectivas quantidades a fim de encontrar um sistema apropriado para formar as microemulsões. Esse estudo, e as demais condições de operação instrumental, serão feito com auxílio de técnicas de planejamentos experimentais multivariados, como:(i) planejamento fatorial completo e fracionário, (ii) planejamento Box-Behnken, (iii) matriz de Doehlert (iv) planejamento composto central.