Controle de Qualidade de Biodiesel

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Transcript Controle de Qualidade de Biodiesel

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Controle de Qualidade de Biodiesel
por Cromatografia a Gás
Kumi Shiota Ozawa
Especialista de Produto de GC/GCMS
Shimadzu do Brasil
Laboratório de Aplicações


Slide 2

Regulamentação
• Resolução No. 42, Novembro 24, 2004 pela
Agencia Nacional do Petróleo, Gás Natural e
Biocombustíveis (ANP)
• Aceita-se tanto o produto da etanólise como da
metanólise


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ANP Res. 42 - Especificações para Biodiesel
Componente

Especificação
(%m/m)

Método

Glicerina Livre

0,02

DIN EN 14105 / ASTM 6584

Glicerina Total

0,38

DIN EN 14105 / ASTM 6584

Monoglicerídeos

Anotar

DIN EN 14105 / ASTM 6584

Diglicerídeos

Anotar

DIN EN 14105 / ASTM 6584

Triglicerídeos

Anotar

DIN EN 14105 / ASTM 6584

Metanol ou Etanol
Ester

0,5

DIN EN 14110

Anotar

DIN EN 14103


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Metanólise (Alcoólise) de um Triglicerídeo
Óleo de vegetal puro é formado por ésteres de glicerol e é muito
viscoso para ser usado como combustível de motores a diesel. Após
transesterificação com metanol, os ésteres metílicos de ácidos
graxos (FAME) são apropriados para carros a diesel.
H2C – O – CO - R1
|
HC – O – CO – R2
|
H2C – O – CO - R3
tri Glycerol
R1,2,3 =

Palmitic acid
Stearic acid
Oleic acid
Linoleic acid

CH3-OH

Metanol

H2C – OH
|
HC – OH
|
H2C – OH

+ CH3 – CO – R1
+ CH3 – CO – R2
+ CH3 – CO – R3

free Glycerol +

abbreviation: 16:0
abbreviation: 18:0
abbreviation: 18:1n-9
abbreviation: 18:2n-6

FAME

type: saturated
type: saturated
type: monounsaturated
type: polyunsaturated


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Controle de Qualidade do Biodiesel
O Controle de qualidade verifica a eficiência da
transesterificação
H2C – O – CO - R1
|
HC –- OH
|
H2C - OH

H2C -OH
|
HC-- OH
|
H2C - OH

Glicerina livre

mono glicerol

H2C – O – CO - R1
|
HC – O – CO – R2
|
H2C - OH

H2C – O – CO - R1
|
HC – O – CO – R2
|
H2C – O – CO - R3

di -glicerol

Os grupos –OH devem ser derivatizados

tri - glicerol


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Resolução ANP No. 42
Cromatografia a gás

• EN 14105 / ASTM 6584
Determinação de Glicerina Livre e total, mono-,
di- e triglicerídeos
• EN 14110
Determinação do conteúdo de metanol
• EN 14103
Determinação do teor de ésteres metílicos


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Biodiesel - Instrumentação
• EN 14105
Determinação de Glicerina Livre e total, mono-,
di- e triglicerídeos
– GC com injetor on-column e FID
– Coluna capilar de alta temperatura (temp max
> 380C)
– Retention Gap ou Liner para on-column
– Software para GC (2 padrões internos)


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Injeção “Cool on-column”
• para evitar discriminação
• seringa de 26 gauge – diâmetro externo de 0.47mm
• Conexão com coluna 0.53mm de diâmetro interno
com 0.32mm
•Inserir 5mm a coluna principal dentro da pré-coluna


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“Simple on-column”
•Sem o uso de pré-coluna
• 0.1 a 0.53mm
•Conexão fácil
•Efeito similar


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Biodiesel - Instrumentação
EN 14105
GCsolution
ver. 2.3

On-column e FID


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Biodiesel – Preparação da Amostra
• Heptano
• Piridina
• N-Methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoracetamid (MSTFA)

Solvente
Solvente

• 1,2,4-Butanotriol
• 1,2,3-Tricaproylglycerine
(Tricaprina)
• Glycerol
• 1-Monooleoglycerol
• 1,3-Dioleoylglycerol
• 1,2,3-Trioleoylglycerol

Padrão Interno 1
Padrão Interno 2

Derivatizante

Calibração
Calibração
Calibração
Calibração


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Biodiesel – Preparação da Amostra
Padrão:
y1
y1
y1
y1

mg Glicerol
mg Monoglicerol
mg Diglicerol
mg Triglicerol

Biodiesel:

100mg Biodiesel

0.1mg Butanotriol
0.8mg Tricaprina

0.1mg Butanotriol
0.8mg Tricaprina

8ml Heptano

8ml Heptano


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Triglicerídeo

Tricaprina ISTD2

1.50

Glicerina
Butanotriol ISTD1

1.75

Monoolein

uV(x100,000)
2.00

Diglicerídeo

Cromatograma de Amostra Padrão

1.25

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

min


Slide 14

1.50

1.25

0.25

1.00

0.75

0.50

5.0

Monooleina

uV(x100,000)
2.00

10.0
15.0
20.0
25.0

Triglicerídeo

Diglicerídeos
(rest) Diglicerídeos (rest)
Diglicerídeos
(rest)
Diglicerídeos (rest)
Diglicerídeos (rest)
Diglicerídeo
Diglicerídeos (rest)

Tricaprina ISTD2

Monopalmitina
Monolinoleina
Monostearia

Butanotriol ISTD1

1.75

Glicerina

Cromatograma de Biodiesel

0.00
30.0
35.0
min


Slide 15

Biodiesel - Cromatograma
EN 14105

Perfil dos
Monoglicerídeos

Perfil dos diglicerídeos

Perfill dos triglicerídeos


Slide 16

uV(x100,000)

1.00
0.75
0.50
0.25

350

Monostearoyglycerol/25.371

1.25

/24.701
/24.758

1.50

/23.941

1.75

/24.899

Monopalmitoyglycerol/23.533

2.00

C

Column Temp.(Monitor)

/24.213

2.25

/23.264

/22.977

2.50

Monooleoleoylglycerol/25.092
/25.163

Quantificação de Monoglicerídeos
300

250

200

150

100

0.00
22.75

23.00

23.25

23.50

23.75

Monopalmitoyglycerol
1- Mono 16:0 Monoglycerol 1
Monolinoleoylglycerol
2-Mono 18:2 Monoglycerol 2
Monooleoylglycerol
1-Mono18:1 Monoglycerol
Monostearoylglycerol
1-Mono 18:0 Monoglycerol 3

24.00

24.25

24.50

24.75

25.00

25.25

25.50

min

50


Slide 17

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0
23.75
24.00
24.25
24.50
24.75
25.00
25.25
25.50
25.75

/25.960

2.5

/25.619
/25.663

3.0

Diolein/24.996

Diolein Group/24.838

3.5

Diolein Group/25.309

Diolein Group/24.766

Diolein Group/24.669

Diolein Group/24.386

Diolein Group/24.241
Diolein Group/24.301

Quantificação de Diglicerídeos

uV(x10,000)
C

Column Temp.(Monitor)
350

300

250

200

150

26.00 min

100

50


Slide 18

Quantificação de Triglicerídeos
C

uV(x1,000)
4.5

Column Temp.(Monitor)
350

Triolein/32.358

4.0

3.5

3.0

300

250

2.5

200

2.0

150

100

1.5

30.5

31.0

31.5

32.0

32.5

33.0

33.5

34.0

34.5

min

50


Slide 19

Quantificação
RF=0.00587 Y(0)=0.0000191

1

2

3


Slide 20

Biodiesel – Avaliação Final
ID#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
Group#
1
2
3
4

Name
Glycerin
Butantriol ISTD1
Mono1 (Palmitic 16:0)
Mono2 (Linoleic 18:2)
Mono cal (Oleic)
Mono3 (Stearic)
Tricaprin ISTD2
Diolein
Diolein Group
Triolein Group
Name
Glycerol
Monoglycerols
Diglycerol
Triglycerol

Ret. Time Conc.
4.105
0.05494
4.878
15.562
0.02404
16.803
0.01224
17.025
0.30105
17.354
0.02294
21.727
24.525
0.03022
24.34
0.056
28.395
0.00178
Conc.
0.05494
0.36028
0.08622
0.00178

Units
mass-%
mass-%
mass-%
mass-%

Units
mass%
mass%
mass%
mass%
mass%
mass%
mass%
mass%
mass%
mass%

Peak#
1
3
7
15
16
17
22
38
33,34,35,36,37,39,40
45

Area
178991
298549
44931
22870
562570
42866
1012997
48623
90082
2187

Area
178990.8
673236.3
138705.4
2187.1

Total de Glicerol = 0.055 + 0.255*0.360 + 0.146*0.086 + 0.103*0.002 = 0.160


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Biodiesel - Instrumentação
• EN 14110
Determinação do teor de metanol
– GC com SPL e FID
– Coluna capilar
Metilpolisiloxano (DB1, SE30, etc.)
PEG (DBwax, Carbowax)
30m de comprimento e 0.5um de filme
– Headspace, volume de injeção de 500ul, 20ml HS vial
Recomenda utilizar equipamento automático
– GC software
• EN 14103
Determinação de teor de ésteres
– GC com SPL e FID
– Coluna capilar
PEG (Carbowax, DBwax, etc.)
– GC software


Slide 22

Biodiesel - Instrumentação
EN 14110 e EN 14103
Sistema headspace

ou

GC-2010AF

GC-2014AF


Slide 23

Análise de Metanol por EN 14110
Metanol

Propanol

uV(x100,000)
8.0

Chromatogram
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

min


Slide 24

Obrigada pela atenção
Kumi Shiota Ozawa
[email protected]
Shimadzu do Brasil