Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-09-08T14:22:01Z No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado - Ivon P. Lôbo.pdf: 3344901 bytes, checksum: 7e73b89d7c92c4df99ab47eb630bca7c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2016-09-08T14:40:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado - Ivon P. Lôbo.pdf: 3344901 bytes, checksum: 7e73b89d7c92c4df99ab47eb630bca7c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-08T14:40:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado - Ivon P. Lôbo.pdf: 3344901 bytes, checksum: 7e73b89d7c92c4df99ab47eb630bca7c (MD5) / Dentre os parâmetros estabelecidos para garantia da qualidade do biodiesel, o teor de ésteres destaca-se por refletir a pureza do biocombustível a ser misturado ao diesel mineral. Com esse objetivo, é preconizado pela Resolução 07/08 da ANP o método cromatográfico EN ISO 14103, que se baseia na comparação da área total dos picos dos ésteres com a área relativa ao padrão heptadecanoato de metila (C17:0-Me). Este método apresenta inconvenientes como o alto custo do padrão C17:0-Me e a sua aplicabilidade na quantificação de ésteres com cadeia carbônica com menos de 16 carbonos. Essa limitação é decorrente da maior deficiência de carbono para os ésteres de cadeia curta, resultando em respostas diferenciadas no FID. Outro ponto que deve ser destacado é que o C17:0-Me poderá estar presente em biodieseis de diferentes óleos e gorduras e poderá acarretar em erros de quantificação. Neste trabalho, foram propostos Fatores de Correção Split (FRS), baseados na razão entre a proporção de carbonos ativos na molécula do éster e na sua resposta relativa no GC FID. O propósito desses fatores é corrigir as respostas no FID para ésteres com cadeia menor que 16 carbonos e a discriminação das massas dos ésteres mais pesados, no momento da injeção split. Os FRS mostraram uma correlação linear com as respectivas massas molares, permitindo assim realizar previsão dos FRS dos ésteres do biodiesel, a partir dos FRS de três padrões adicionados a amostra. Os padrões internos empregados foram C12:0-Et, C14:0-Et e C18:1-Et nas análises de biodieseis metílicos e C12:0-Me, C14:0-Me e C18:0-Me para os biodieseis etílicos. Utilizando FRS para a análise de uma amostra sintética simulando o biodiesel de babaçu, onde estavam presentes ésteres de cadeia curta em concentrações significativas, os erros de previsão (EP%) foram respectivamente 1,4; 2,7; 1,4; 2,2; e 3,2%, para os ésteres C6:0-Et, C8:0-Et, C10:0-Et, C12:0-Et, C14:0-Et; contra 24,4; 13,5, 6,2; 2,4 e 2,0% para os mesmos ésteres determinados via padrão C17:0-Me. Para amostras reais de biodieseis de dendê, soja e pinhão manso, onde os ésteres mais leves estão presentes em concentrações não superiores a 1%, os resultados das análises realizadas através dos FRSPreditos e via padrão C17:0-Me não apresentaram diferenças significativas, conforme a avaliação do método de referência EN ISO 14103. Mesmo utilizando uma quantidade maior de padrões internos, o método proposto apresenta um custo mais baixo que o método oficial, permitindo inclusive a quantificação de C17:0-Me que possa vir está presente na amostra do biodiesel. O método mostrou-se confiável, sendo aplicável a análise de biodieseis metílico e etílicos de óleos e gorduras, onde a concentração de ésteres com cadeia carbônica menor que C16 não seja superior a 1%. / Among the parameters set for quality assurance of biodiesel, the ester content stands out because it reflects the purity of the biofuel to be blended with mineral diesel. With this objective, it is recommended by Resolution 07/08 of the ANP the chromatographic method EN ISO 14 103, which is based on a comparison of the total area of the peaks of the esters with the area on the standard methyl heptadecanoate (C17:0-Me). This method has drawbacks such as high cost of the standard C17:0-Me and its applicability in the quantification of esters with chains with less than 16 carbons. This limitation is due to higher carbon deficiency for short chain esters, resulting in differential responses on the FID. Another point to be stressed is that the C17:0-Me may be present in biodiesel of different oils and fats and can cause errors in measurement. In this work, split response factors (SRF) have been proposed, based on the ratio between the proportion of active carbons in the ester molecule and its response on the GC FID. The purpose of these factors is the correct answers to the FID chain esters with less than 16 carbons and discrimination of the masses of heavier esters, during the split injection. The SRF showed a linear correlation with their molecular weights, thus allowing prediction of SRF held the esters of biodiesel, from the FRS three patterns added to the sample. The internal standards used were C12 :0- Et, Et and C14 :0-C18 :1-Et in the analysis of methyl biodiesels and C12 :0-Me, Me, and C14 :0-C18 :0-Me for ethyl biodiesels. Using SRF to the analysis of a sample simulating synthetic biodiesel from babassu, where were these short chain esters in high concentrations, the prediction errors (PE%) were respectively 1.4, 2.7, 1.4, 2.2 , and 3.2% for C6 :0-Et ester, C8 :0-Et, C10 :0-Et, Et :0-C12, C14 :0-Et, against 24.4, 13.5, 6 , 2, 2.4 and 2.0% for the same esters determined via standard C17 :0-Me. For samples of palm, soybean and jatropha biodieseis, where the lighter esters are present in concentrations not exceeding 1%, the results of analysis performed by SRF predicted and by standard route C17:0-Me showed no significant differences, as evaluation of the reference method EN ISO 14 103. Even using a larger amount of internal standards, the proposed method has a lower cost than the official method, permitting a quantification of C17 :0-Me which may present in the sample of biodiesel. This method was reliable and applicable to analysis of methyl and ethyl esters oils and fats, where the concentration of esters with carbon chain less that C16 is not more than 1%.

This study was aimed initially determine the stability of some samples of biodiesel, with respect to time and storage temperature in order to verify the possibility of physico-chemical characterization over time. These samples were stored at different temperatures over time and through this study it was found that, when many samples and / or large volumes, which prevents its refrigerated storage, it is possible to store them at room temperature for thirty (30) days. One of the objectives of study was to analyze the behavior of the reaction mixture during the transesterification process, through the quantitative assessment of the values of some physico-chemical parameters (viscosity and density) as a function of the reaction yield. For this purpose, samples of biodiesel was produced by transesterification of soybean oil at different reaction conditions (time, temperature, and ratio of reagents), employing methanol or ethanol and catalyst NaOH. It was observed that for reactions performed using methyl alcohol was not possible to establish a tendency for phase formation and evolution of viscosity and density depending on the ester content, perhaps because other aspects such as the formation of persistent emulsions have an influence significant about the separation process and the results of physicochemical parameters. In the case of reactions conducted with ethyl alcohol, virtually no phase formation is observed due to formation of persistent emulsions. In this case also could not establish a trend between the viscosity values due to the ester content. Regarding the density, there is a tendency for a more definite increase in values as the ester content increases. However, a greater number of reactions is required for establishing more definitive considerations. It should be noted that, probably, a trend can be established when a broader range of reactions, with different degrees of conversion, is evaluated. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esse trabalho teve como finalidade determinar a estabilidade de algumas amostras de biodiesel, no que se refere ao tempo e temperatura de estocagem, para verificar a possibilidade de caracterização físico-química ao longo do tempo. Tais amostras foram estocadas em diferentes temperaturas ao longo do tempo e através deste estudo verificou-se que, quando houver muitas amostras e/ou grandes volumes, o que impossibilita a sua estocagem refrigerada, é possível armazená-las à temperatura ambiente por até trinta (30) dias. Um dos objetivos do estudo foi analisar o comportamento da mistura reacional durante o processo de transesterificação, através da avaliação quantitativa dos valores de alguns parâmetros físico-químicos (viscosidade e densidade) em função do rendimento reacional. Para tanto, amostras de biodiesel foram produzidas por transesterificação do óleo de soja em diferentes condições reacionais (tempo, temperatura e proporção entre os reagentes), empregando metanol ou etanol e catalisador NaOH. Observou-se que para as reações realizadas empregando o álcool metílico não foi possível estabelecer uma tendência entre formação de fases e a evolução da viscosidade e densidade em função do teor de ésteres, talvez por que outros aspectos, como a formação de emulsões persistentes tenham uma influência significativa sobre o processo de separação e sobre os resultados dos parâmetros físico-químicos. No caso das reações realizadas com álcool etílico, praticamente não se observa formação de fases devido à formação de emulsões persistentes. Nesse caso também não foi possível estabelecer uma tendência entre os valores de viscosidade em função do teor de ésteres. No que tange à densidade, existe uma tendência mais definida de um aumento dos valores à medida que o teor de éster aumenta. Entretanto, um número maior de reações se faz necessário para o estabelecimento de considerações mais definitivas. Cabe salientar que, provavelmente, uma tendência possa ser estabelecida quando uma gama maior de reações, com diferentes graus de conversão, seja avaliada.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this study we identified the contaminants present in mixtures of methyl and ethyl esters of samples obtained from alternative sources of triacylglycerols, such as: Frying oil (OF), Cottonseed oil (OSA), Scum sludge (EE), Trap grease (GCG). The esters content (TE) of the samples were determined by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) according to methodology NBR 15764. The samples presented TE below 96.5% (m/m), minimum percentage established by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) to characterize the mixtures as Biodiesel. The identification of fatty acids methyl or ethyl esters (FAME or FAEE) in the mixtures were performed by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS), observing the presence of linear unsaturated esters with eighteen carbon atoms. By thermogravimetric profile, it was observed that the OF and OSA samples presented higher contamination by compounds of high molecular mass, approximately 12.00% (m/m), corroborating TE results. Reports in the literature indicate the processes of oxidative degradation or hydrolysis as being responsible for the origin of contaminants in these types of matrices, reinforced by the values of peroxide index obtained around 196.00 meq kg-1. By the easy ambiente sonic-spray ionization mass spectrometry technique (EASI-MS), in positive mode, it was possible to attribute the presence of dimers, confirmed by m/z 625, 673 and 689 ions, in addition to diacylglycerols (DAG) and triacylglycerols (TAG). The EE and GCG samples presented higher acid values around 28.00 mg KOH g-1 with higher contamination by free fatty acids (FFA). The FFA profile was determined by EASI-MS, in negative mode, and confirmed by derivatization of the samples with N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA) and posterior GC/MS analysis. The identified FFAs comprised a range of six to eighteen carbon atoms with the majority presence of palmitic, linoleic, oleic and stearic acid. In the optimization of the open column chromatography method (CC) for the gravimetric determination of ester and contaminant content in the esters mixtures, the use of the chromatographic column with a 6 mm internal diameter and the use of hexane:dichloromethane (7:3) to elute the esters, and the use of ethyl ether:acetonitrile (8:2) to elute the contaminants were ideal conditions obtained in the optimization of the CC method. The optimized method of CC was applied in all the samples of this work, and the apolar fraction obtained and representative of the esters had esters contents above 96.5% (m/m). / Neste trabalho foram identificados os contaminantes presentes em amostras de misturas de ésteres metílicos e etílicos obtidos a partir de fontes alternativas de triacilgliceróis, tais como: óleo residual de fritura (OF), óleo da semente de algodão (OSA), escuma de esgoto (EE), gordura da caixa de gordura (GCG). O teor de ésteres (TE) das amostras foram determinados por cromatografia gasosa com detector de ionização por chama (GC-FID) conforme a metodologia NBR 15764. As amostras apresentaram TE abaixo de 96,5% (m/m), percentual mínimo estabelecido pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) para se caracterizar as misturas como Biodiesel. A identificação dos ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos (FAME ou FAEE) nas misturas foram realizadas por cromatografia em fase gasosa/espectrometria de massas (GC/MS), observando a presença majoritária de ésteres lineares insaturados com dezoito átomos de carbono. Pelo perfil termogravimétrico, foi observado que as amostras OF e OSA apresentaram maior contaminação por compostos de alta massa molecular, aproximadamente 12,00% (m/m), corroborando o TE. Relatos na literatura apontam os processos de degradação oxidativa ou de hidrólise como sendo os responsáveis pela origem de contaminantes nestes tipos de matrizes, reforçados pelos valores de índice de peróxidos obtidos em torno de 196,00 meq kg-1. Pela técnica de ionização ambiente por sonic-spray (EASI-MS), em modo positivo, foi possível atribuir a presença majoritária de dímeros, confirmados pelos íons de m/z 625, 673 e 689, além de diacilgliceróis (DAG) e triacilgliceróis (TAG). As amostras EE e GCG apresentaram maiores índices de acidez em torno de 28,00 mg KOH g-1 com maiores contaminações por ácidos graxos livres (FFA). O perfil dos FFA foi determinado por EASI-MS, em modo negativo, e confirmado por derivatização das amostras com N,Obis( trimetilsilil)trifluoracetamida (BSTFA) e análise por GC/MS. Os FFA identificados abrangeram uma faixa de seis a dezoito átomos de carbono com a presença majoritária do ácido palmítico, linoleico, oleico e esteárico. Na otimização do método de cromatografia em coluna aberta (CC) para determinação do teor de ésteres e de contaminantes em amostras de misturas de ésteres, o uso da coluna cromatográfica com diâmetro interno de 6 mm, e o uso de hexano:diclorometrano (7:3) para eluição dos ésteres, e o uso de éter etílico:acetonitrila (8:2) para eluição dos contaminantes foram as condições ideais obtidas na otimização do método de CC. O método otimizado de CC foi aplicado em todas as amostras deste trabalho, e a fração apolar obtida e representativa dos ésteres apresentaram teores de ésteres acima de 96,5% (m/m).