Aplicações da espectrometria no infravermelho e técnicas quimiometricas para a avaliação da qualidade e suscetibilidade à micodeterioração do biodiesel

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Costa, Juliana Mônica da
• Orientador(a): Ferrão, Marco Flôres
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Biodiesel; Infravermelho; Quimiometria; Fungos
• Palavras-chave em Inglês: Biodiesel; Infrared; Chemometrics; Fungi; Micodeterioration
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/238471

Os combustíveis fósseis são a matriz energética de maior utilização mundial, porém por questões econômicas, sociais e ambientais, é necessário buscar alternativas para complementar este consumo. O biodiesel apresenta-se como um combustível promissor, mas que ainda necessita de estudos para melhorar sua performance diante das necessidades do mercado. A avaliação da qualidade e suscetibilidade aos processos de micodeterioração no biodiesel, foi realizada em três estudos. O primeiro apresentou como objetivo identificar e quantificar matérias primas de origem animal e vegetal, e a presença do adulterante óleo de soja, em misturas de biodiesel puro (B100). Para tanto, utilizamos a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier com acessório de reflectância total atenuada (ATR-FTIR), associada a ferramentas quimiométricas de classificação e quantificação. O conteúdo de biodiesel na mistura foi avaliado por cartas de controle multivariadas (MCCs). Os espectros de ATR-FTIR combinados com as MCCs foram capazes de identificar corretamente a maioria das informações de conteúdo de gordura animal na carta NAS, bem como a variação da matriz na carta de interferentes. Sobre o mesmo conjunto de dados foram aplicados os modelo supervisionados como a análise discriminante empregando mínimos quadrados parciais (PLS-DA), e de regressão multivariada por mínimos quadrados parciais (PLS). Para os modelos PLS-DA, observou-se baixos erros de calibração e predição para a detecção dos diversos componentes das amostras, confirmando que esta ferramenta quimiométrica, se apresenta como um modelo robusto na classificação das matérias-primas e do adulterante utilizados neste estudo. Em um segundo momento foi estudada a suscetibilidade do B100 produzido com óleo de soja, ao processo de biodeterioração, já que esta é umadas vulnerabilidades do biocombustível durante o período de armazenamento. Foram comparadas duas concentrações de inóculo do isolado Aspergillus niger, com relação a produção de biomassa, proteínas totais, e degradação de ésteres. As amostras com 100 vezes mais esporos (106 em relação a 104 esporos.mL-1) demonstraram produzir maior quantidade de biomassa durante os oito dias do experimento, podendo ser um fator agravante no processo de biodeterioração. Diferenças na concentração de inóculo para este fungo pouco influenciaram na produção de proteínas totais ao fim de 8 dias de cultivo em sistema bifásico, a despeito de uma maior produção pontual entre o sexto e o sétimo dias. A biodeterioração neste sistema ocorre preferencialmente por hidrólise da ligação éster podendo ser monitotrado por ATR-FTIR e cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-SM), da fase orgânica. Através destes resultados, podemos inferir que o fungo A. niger possui potencial deteriogênico, utilizando nutrientes do sistema bifásico para o seu crescimento, onde ocorreu a seguinte variação quantitativa decrescente de ésteres metílicos linoleato, oleato, palmitato e estearato. No terceiro estudo, os dados espectrais por ATR-FTIR de biomassa de fungos filamentosos anemófilos após 8 dias de cultivo em sistema bifásico, tendo biodiesel de soja como substrato em meio mineral, foi correlacionada pela análise de regressão PLS, com o micélio dos mesmos fungos cultivados em meio sólido batata dextrose por 24 e 48h. A utilização de ATR-FTIR, associada a análise por PLS, mostrou ser uma ferramenta robusta na predição de acúmulo de biomassa de 19 fungos testados, sendo que o cultivo por 24h mostrou ser o tempo necessário para correlacionar as características químicas do micélio com o filme de biomassa formado na interface entre a fase aquosa e o biodiesel. O bom desempenho deste método está associado principalmente à informações espectrais relativas a presença de componentes intracelulares como quitina, triacilgliceróis, fosfolípideos, ácidos graxos livres, aminoácidos e proteínas. Os três estudos utilizando ATR-FTIR associada a quimiometria, permitem inferir que este é um recurso analítico com grande potencial de aplicação tanto no controle de qualidade do biodiesel, como na avaliação de sua susceptibilidade à deterioração fúngica.