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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-6330-0455
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Determinação do teor de biodiesel de Mafurra e Crambe em misturas com diesel por RMN de 1H e regressão multivariada por OPLS E OPLS-DA
Alternate title (s): Determination of the biodiesel content of Mafurra and Crambe in mixtures with diesel by 1H NMR and multivariate regression by OPLS and OPLS-DA
Author: Máquina, Ademar Domingos Viagem
First Advisor: Borges Neto, Waldomiro
First member of the Committee: Ferrari, Jefferson Luis
Second member of the Committee: Silva, Sidnei Gonçalves da
Third member of the Committee: Froes, Roberta Eliane Santos
Fourth member of the Committee: Pinto, Frederico Garcia
Summary: A produção e o uso do biodiesel estão sendo cada vez mais potencializados em vários países devido à possibilidade de escassez dos combustíveis fósseis a médio ou longo prazo e a necessidade de reduzir os impactos ambientais causado pelo seu processo de produção. O Brasil é um dos exemplos dos países que mais produz e usa biodiesel, tendo atingido 5.350.036 m³ de biodiesel em 2018 contra 4.291.294 m³ do ano anterior, favorecendo desta forma para evolução da sua percentagem adicionada ao diesel. Esta evolução representa preocupações em relação a sua comercialização com teor que não é o exigido pelas normas. Por esta razão, neste trabalho foram desenvolvidos quatro métodos para monitorar o teor B10 de biodiesel de mafurra e crambe em misturas com diesel usando espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H) combinada com a regressão multivariada por projeções ortogonais à estrutura latente (OPLS) e análise discriminante por projeções ortogonais à estrutura latente (OPLS-DA). A eficiência dos métodos desenvolvidos com base na regressão multivariada por OPLS foi analisada com base nas figuras de mérito e no ajuste dos modelos por meio da correlação dos valores medidos e previstos dos conjuntos de calibração e previsão. Os resultados das figuras de mérito foram concordantes com os requisitos estabelecidos na norma ASTM E1655-05. Uma alta correlação entre os valores medidos e previstos foi evidente em todos os modelos OPLS, com um coeficiente de correlação (R2) superior a 0,99. A eficiência dos métodos desenvolvidos com base na regressão multivariada por OPLS-DA foi analisada com base nos parâmetros de taxa de falso positivos e falso negativos, sensibilidade, especificidade e coeficiente de correlação de Matthew, onde não foi notada a presença de amostras falsos positivos e nem falsos negativos, consequentemente, os parâmetros de sensibilidade, especificidade e coeficiente de correlação de Matthew foram iguais a 1, o que significa que os modelos apresentaram uma classificação 100% correta das amostras de B10 (10% de biodiesel e 90% de diesel puro) e BX (teor de biodiesel menor e maior que B10) utilizadas para treinamento e teste. A alta eficiência demonstrada pelos modelos OPLS e OPLS-DA no monitoramento do teor B10 do biodiesel de mafurra e crambe em mistura com diesel, sugerem que os métodos analíticos desenvolvidos são ideais, eficientes e adequados para serem usados pelas agências de inspeção no controle da qualidade desse combustível.
Abstract: The production and the use of biodiesel is being increasingly strengthened in several countries due to the possibility of a shortage of fossil fuels in the medium or long term and the need to reduce the environmental impacts caused by its production process. Brazil is one of the examples of the countries that most produce and use biodiesel, having reached 5,350,036 m³ of biodiesel in 2018 against 4,291,294 m³ of the previous year, thus favoring the evolution of its percentage added to diesel. This evolution represents concerns in relation to its commercialization with content that is not what is required by the standards. For this reason, in this work, four methods were developed to monitor the B10 content of mafurra and crambe biodiesel in mixtures with diesel using hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR) combined with the multivariate regression by orthogonal projections to the latent structure (OPLS ) and orthogonal projections on the latent structure-discrimination analysis (OPLS-DA). The efficiency of the methods developed based on the multivariate regression by OPLS was analyzed based on the figures of merit and the fit of the models through the correlation of the measured and predicted values of the calibration and forecast sets. The results of the figures of merit were in agreement with the requirements established in the standard ASTM E1655-05. A high correlation between measured and predicted values was evident in all OPLS models, with a correlation coefficient (R2) greater than 0.99. The efficiency of the methods developed based on multivariate regression by OPLS-DA was analyzed based on the parameters of false positive and false negative rates, sensitivity, specificity and Matthew's correlation coefficient, where the presence of false positive and false negative samples was not noticed, consequently, the parameters of sensitivity, specificity and Matthew's correlation coefficient were equal to 1, which means that the models presented a 100% correct classification of the B10 samples (10% biodiesel and 90% pure diesel) and BX (biodiesel content less and greater than B10) used in the training and test sets. The high efficiency demonstrated by the OPLS and OPLS-DA models in monitoring the B10 content of biodiesel from mafurra and crambe mixed with diesel, suggests that the analytical methods developed are ideal, efficient and suitable for use by quality control inspection agencies of that fuel.
Keywords: Biocombustível
RMN de 1H
Calibração Multivariada
Métodos de Classificação
Quimiometria
Biofuel
1H NMR
Multivariate calibration
Classification methods
Chemometrics
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: MÁQUINA, Ademar Domingos Viagem. Determinação do teor de biodiesel de Mafurra e Crambe em misturas com diesel por RMN de 1H e regressão multivariada por OPLS E OPLS-DA. 2020. 93 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.453
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.453
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29400
Date of defense: 29-May-2020
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