Monitoramento da estabilidade oxidativa de biodiesel empregando espectroscopia vibracional associada a ferramentas quimiométricas

• Autor(a) principal: Vinicius Pires Gonçalves
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/50680
• topic: Biocombustível; Quimiometria; Random Forest; LDA; Reamostragem; Química analítica; Biocombustíveis; Biodiesel; Oxidação; Raman, Espectroscopia de; Espectroscopia de infravermelho; Quimiometria

Combustíveis derivados de petróleo são a principal fonte de energia mundial, entretanto, com a crescente preocupação ambiental global, torna-se necessário o uso de novas fontes de combustíveis, mais baratas e ambientalmente corretas. Dentre estas fontes, destaca-se o biodiesel, um biocombustível que vem sendo misturado ao diesel mineral. Um dos maiores problemas do uso de biodiesel é a formação de sólidos provenientes da sua oxidação, que é cada vez mais comum à medida que o teor de biodiesel aumenta na mistura. Atualmente, existem métodos padronizados de análise de combustíveis, tais métodos são, no entanto, dispendiosos. Assim, urge o desenvolvimento de novas metodologias de análise que sejam mais simples, robustas, portáteis, rápidas e com menor custo, permitindo um monitoramento da cadeia produtiva. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi desenvolver modelos de classificação para caracterizar o biodiesel puro em duas categorias: conforme e não conforme, em relação à estabilidade oxidativa, empregando técnicas espectroscópicas (infravermelho e Raman). As amostras foram analisadas por espectroscopia no infravermelho médio com refletância total atenuada (ATR-FTIR), espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) com um equipamento portátil e espectroscopia Raman. Dois tipos de modelos foram construídos e avaliados, um modelo linear empregando a análise discriminante linear (LDA) e um modelo não linear, usando o método Floresta aleatória. Para corrigir o desbalanceamento de classes foi utilizada uma estratégia de reamostragem empregando o método Adasyn. O desempenho dos modelos foi avaliado pela matriz de confusão e os parâmetros eficiência e coeficiente de correlação de Matthews foram calculados. Os modelos construídos foram capazes de classificar o biodiesel em conforme e não conforme, sendo o coeficiente de correlação de Matthews superior a 0,8 para todos os modelos. A técnica ATR-FTIR foi a mais promissora para modelos lineares e a espectroscopia Raman para métodos não lineares, ambos com coeficiente de correlação de Matthews de 0,97. Por fim, a utilização de técnicas espectroscópicas associadas à métodos de aprendizados de máquina para a classificação de biodiesel, segundo as normas da ANP, para a estabilidade oxidativa é promissora, permitindo a inspeção de modo direto das amostras de biodiesel B100, sem nenhum preparo, de forma rápida e com detecção in loco com o uso de equipamentos portáteis, disponíveis comercialmente para as três técnicas empregadas neste trabalho.