Determinação de propriedade físico-químicas de biodiesel e blendas por RMN de baixo campo e calibração multivariada

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dc.contributor.advisor1Lacerda Junior, Valdemar
dc.contributor.authorConstantino, André Fazolo
dc.contributor.referee1Consalter, Daniel Martelozo
dc.contributor.referee2Santos, Reginaldo Bezerra dos
dc.contributor.referee3Cunha Neto, Álvaro
dc.contributor.referee4Barbosa, Lúcio Leonel
dc.date.accessioned2019-03-11T12:44:23Z
dc.date.available2019-03-11
dc.date.available2019-03-11T12:44:23Z
dc.date.issued2018-11-06
dc.description.abstractBecause the methods specified by regulatory agencies for the determination of the physicochemical properties of biodiesel can be laborious and expensive, the development of alternative methodologies represents a major breakthrough. Thus, low-field nuclear magnetic resonance (NMR) is an advantageous option because it is nondestructive and reduces the cost and time consumption. In this study, the partial least squares (PLS) regression method was used to create models that correlated the decay curves of the Carr–Purcell–Meiboom–Gill (CPMG) signal, Continuous Wave Free Precession (CWFPx-x) orCarr–Purcell Continuous Wave Free Precession (CP-CWFPx-x), obtained fromlow-field NMR equipments(2.2 MHz and 15.0 MHz for 1H), with the kinematic viscosity, specific mass,refractive index and iodine value of biodiesel and their blends. Seventeen oilseeds diversified between edible and non-edible oils were utilized to synthesizethe biodiesel and producebinary blends.Separately, multivariate calibration models were created only with pure biodiesel and blends withcastor bean because these samples showed different tendencies from the others. The best values of root mean square error of prediction (RMSEP) for the kinematic viscosity, specific mass and refractive index were equal to 0.1 mm2/s, 1.9 kg/m3, 0.002 and 15.5 g I2/100 g of sample,respectively, for samples of biodiesel and blends without castor bean and 0.3mm2/s, 1.3kg/m3,0.0003 and 1.9 g I2/100 g of samplefor samples of biodiesel and blends with castor bean. The results reveal that the developed models are very satisfactory to predict the quality parameters of biodiesel and blendswith fairly good efficacy, withthe models created withCPMG andCP-CWFPx-xdata being stood out to those constructedwith CWFPx-xdata. The physicochemical properties were also correlated with the decay curves of seed and oil samples, with the aim of predicting the quality of biodiesel from the analysis of its raw materials. However,the resultswere not very promising, sincethe correlations betweenmeasured physicochemical properties by American Society for Testing and Materials (ASTM) methods and its predicted values from the constructed PLS models resulted in very low coefficients of determination (R2)
dc.description.resumoComo os métodos estipulados pelas agências reguladoras para a determinação das propriedades físico-químicas de biodiesel podem ser laboriosos e caros, o desenvolvimento de metodologias alternativas representa um grande avanço. Assim, a ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo é uma opção vantajosa porque é não destrutiva e reduz os custos e o tempo de análise. Nesse estudo, o método de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS) foi usado para construir modelos que correlacionaram as curvas de decaimento dos sinais de CarrPurcellMeiboomGill (CPMG), Continuous Wave Free Precession (CWFPx-x) ou CarrPurcell Continuous Wave Free Precession (CP-CWFPx-x), obtidos em equipamentos de RMN de baixo campo (2,2 MHz e 15,0 MHz para 1H), com a viscosidade cinemática, massa específica, índice de refração e índice de iodo de biodieseis e suas blendas. Dezessete matrizes oleaginosas diversificadas entre comestíveis e não comestíveis foram utilizadas para sintetizar os biodieseis e produzir as blendas binárias. Separadamente, modelos de calibração multivariada foram criados somente com biodiesel puro e blendas de mamona porque essas amostras mostraram diferentes tendências das demais. Os melhores valores da raiz quadrada do erro quadrático médio de predição (RMSEP) para a viscosidade cinemática, a massa específica, o índice de refração e o índice de iodo foram iguais a 0,1 mm2/s, 1,9 kg/m3, 0,002 e 15,5 g I2/100 g de amostra, respectivamente, para os modelos construídos com amostras de biodieseis e blendas sem mamona e 0,3 mm2/s, 1,3 kg/m3, 0,0003 e 1,9 g I2/100 g de amostra para as amostras de biodiesel puro e blendas de mamona. Os resultados revelaram que os modelos desenvolvidos são muito satisfatórios para predizer os parâmetros de qualidade de biodiesel e blendas com bastante eficácia, sendo que os modelos criados com dados de CPMG e CP-CWFPx-x se sobressaíram aos construídos com dados de CWFPx-x. As propriedades físico-químicas também foram correlacionadas com as curvas de decaimento das amostras de sementes e óleos, com o objetivo de predizer a qualidade dos biodieseis a partir das análises de suas matérias-primas. Entretanto, os resultados não foram muito promissores, pois as correlações entre os valores de referência obtidos pelos métodos da American Society for Testing and Materials (ASTM) e os valores preditos pelos modelos PLS resultaram em coeficientes de determinação (R2) muito baixos.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10793
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectBiodieselpor
dc.subjectRMN de baixo campopor
dc.subjectPLSpor
dc.subjectViscosidade cinemáticapor
dc.subject.br-rjbnRessonância magnética nuclear
dc.subject.br-rjbnIodo
dc.subject.cnpqQuímica
dc.subject.udc54
dc.titleDeterminação de propriedade físico-químicas de biodiesel e blendas por RMN de baixo campo e calibração multivariada
dc.typedoctoralThesis
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