BR102019002176A2 - método de análise de uma amostra de biocombustível e utilizaçao do mesmo - Google Patents
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Abstract
a invenção de refere à um método de análise de uma amostra de biocombustível compreendendo ésteres metílicos de ácidos graxos em vista de determinar o teor de glicerol total, caracterizado por se efetuar a extração em fase sólida do glicerol livre e de ésteres derivados do glicerol à partir da amostra de biodiesel em uma coluna contendo uma fase estacionária de aminopropilsilano, se escolhendo em seguida, de uma parte, os ésteres metílicos de ácidos graxos, e de outra parte, a fase contendo o glicerol e seus derivados se misturando com um kit enzimático de modo a obter um composto colorido (cc), e se analisar o referido composto colorido em vista de medir a concentração do glicerol total.
Description
“MÉTODO DE ANÁLISE DE UMA AMOSTRA DE BIOCOMBUSTÍVEL E UTILIZAÇAO DO MESMO” [0001] A invenção se refere a um método de análise de glicerol total do biodiesel em vista de otimizar a qualidade desses biocombustíveis.
[0002] Mais particularmente, a invenção se refere à um método de análise de derivados de glicerol extraídos do biodiesel pela separação da fase sólida e um método permitindo determinar a composição dos referidos poluentes por espectroscopia.
ESTADO DA TÉCNICA [0003] Os biocombustíveis, tais como o biodiesel, são ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG) ou (FAMES) obtidos por meio de uma transesterificação a partir da biomassa.
[0004] Os ésteres derivados do glicerol que são mono-glicéridos ou monoaglicerol (MAG), os di-glicéridos ou di-acigliceróis (DAG), os triglicérides ou tri-acilgliceróis (TAG) e o glicerol libre (FG) são os principais poluentes desses biocombustíveis.
[0005] A presença desses derivados do glicerol no biodiesel altera essas propriedades combustíveis e ainda os danos ambientais, esses poluentes podendo provocar mal funcionamento dos motores à combustão nos quais os biocombustível é utilizado.
[0006] Nesse contexto, se faz necessário desenvolver métodos de análise da composição dos biocombustíveis e, notadamente, do biodiesel no sentido de determinar a presença e a qualidade desses poluentes.
[0007] Entre esses métodos conhecidos, o US8476075 descreve um método compreendendo a separação dos poluentes contidos em uma amostra de biodiesel por cromatografia em camada fina após a análise da composição dos referidos poluentes.
[0008] O US20040137546 descreve um método para determinar a concentração de glicerol de uma amostra de biodiesel por transformação
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2/9 enzimática em um composto colorido que é em seguida analisado por espectrofotometria.
[0009] O US7981680 descreve um método de detecção de poluentes em um biocombustível pela separação dos componentes polares e dos componentes apolares por meio de um solvente após a análise dos componentes por cromatografia gasosa e espectrometria da massa no sentido de determinar o teor dos poluentes.
[0010] Por conseguinte, o US2008318763 descreve um método de extração dos poluentes adsorvidos em um catalisador inorgânico e sua conversão em intermediários reacionais para a síntese dos biocombustíveis.
[0011] Entretanto, esses métodos são complexos e onerosos visto que eles são geralmente executados com equipamentos sofisticados que não se encontram em laboratórios. Eles não são portanto adaptados à uma utilização em pequenas unidades tais como postos de gasolina, nem fortuitamente por particulares.
[0012] Além disso, os métodos precedentes são destinados à análise de biocombustíveis nos quais os teores em poluentes são relativamente elevados que não é o caso dos biodieseis do comércio que tenham boa qualidade. EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO [0013] A presente invenção tem por objetivo solucionar os problemas técnicos mostrados na arte anterior se propondo um método de análise de um biodiesel permitindo uma identificação simples e uma medição precisa e sem problemas de fracas concentrações de poluentes derivados do glicerol na utilização em seus diferentes comportamentos cromatográficos e de propriedades colorimétricas.
[0014] Esse objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, por meio de um método de análise de uma amostra de biocombustível compreendendo ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG) no sentido de determinar o teor total em poluentes derivados do glicerol (TG), caracterizado por:
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3/9 [0015] - se efetuar a extração da fase sólida do glicerol e dos ésteres derivados do glicerol a partir a amostra em uma coluna estacionária de aminopropilsilano (APS), sendo escolhido em seguida, de uma parte, os ésteres metílicos dos ácidos graxos, e de outra parte, a fase contendo glicerol livre e os ésteres derivados do glicerol após;
- se separar a fase contendo o glicerol e seus derivados e a mistura com um kit enzimático de modo a obter um composto colorido (CC) e;
- se analisar o referido composto colorido no sentido de medir a concentração total (TG) em glicerol e seus derivados.
[0016] De acordo com uma primeira variante executada do método, se analisa o composto colorido (CC) por espectroscopia na faixa de comprimentos de ondas UV-visíveis.
[0017] Se analisa esse composto colorido (CC) por espectroscopia à 505 nm.
[0018] De acordo com uma característica vantajosa do método, se escolhe, de uma parte, os ésteres metílicos de ácidos graxos com solvente hexano e, de outra parte, a fase contendo o glicerol livre e seus derivados com um solvente à base de clorofórmio e de metanol.
[0019] De acordo com outra característica, após a separação da fase contendo o glicerol e os ésteres derivados do glicerol, são secados com um fluxo de azoto.
[0020] De acordo com outra característica vantajosa, o kit enzimático compreende componentes escolhidos no grupo constituído de lipase, de adenosina trifosfato (ATP), do glicerol quinase (GK0, do glicerol fosfato oxidase (GPO) e um aceitante de oxigênio e do 4-aminoantipirina (4-AAP).
[0021] De acordo com outra característica, o glicerol total compreende os mono-acilgliceróis (MAG), os di-acilgliceróis (DAG), os tri-acilgliceróis (TAG) e o glicerol livre (FG). A fase compreendendo o glicerol total é diluída com etanol antes da mistura com o kit enzimático.
Petição 870190011195, de 03/02/2019, pág. 12/37 [0022] De acordo ainda com outra característica, o kit enzimático é apto e destinado a obter:
- uma primeira reação (1) entre os ésteres derivados do glicerol (MAG, DAG e TAG), que na presença de lípase, produzido do glicerol e dos ácidos graxos;
- uma segunda reação (2) na qual o glicerol total compreendendo glicerol livre e o glicerol produzido pela primeira reação e a adenosina trifosfato (ATP), produzida do glicerol-3-fostato (G3P) e da adenosina di-fosfato (ADP) na presença do glicerol quinase (GK);
- uma terceira seção (3) na presença de glicerol-3-fostato oxidase e oxigênio, produzido do di-hidroxi-acetona fosfato (DAP) e do peróxido de hidrogênio (H2O2) após;
- uma quarta raaçao (4) na presença de peroxidase, de um aceitante de oxigênio (OA) e de 4-aminoantipirina (4AAP) para produzir água e o referido composto colorido (CC).
[0023] Um outro objetivo da invenção é uma utilização do método de análise definida acima para a análise dos poluentes de um biodiesel resultante de uma trans-esterificação para taxa de conversão elevada.
[0024] O método de análise da invenção associa uma etapa prévia de separação de poluentes em fase sólida com uma etapa subsequente de espectrofotometria.
[0025] O método de invenção poderá ser acionado de maneira simples por meio de um kit enzimático como um kit destinado à análise da taxa de triglicérides no sangue, que é rapidamente e facilmente disponível e cujo preço no mercado é relativamente baixo.
[0026] Assim, o método da invenção poderá ser utilizado também pelos produtores que os distribuidores de combustíveis bem como por consumidores particulares.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
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5/9 [0027] Outras características e vantagens da invenção se tornarão aparentes após detalhada descrição da mesma, com relação aos desenhos anexos, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais:
As Figura 1A e 1B são vistas esquemáticas, respectivamente, de duas etapas de um modo de aplicação do método da invenção;
A Figura 2 é um gráfico representando a curva de referência obtida a partir de soluções padrões de glicerol por espectrofotometria à 505 nm.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES [0028] Naturalmente, as configurações descritas a seguir não serão consideradas à título de exemplos não limitativos. Será explicitamente previsto que se poderá combinar entre elas essas diferentes configurações para se propor outras sem fugir do escopo da presente invenção.
[0029] Os biocombustíveis, tais como o biodiesel, são principalmente ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG) ou (FAME) obtidos por meio de uma transesterificação a partir da biomassa.
[0030] Esses biocombustíveis contendo derivados do glicerol como os monoglicérides, ou mono-acilglicerol (MAG), os di-glicérides ou di-acigliceróis (DAG), os triglicérides ou tri-acilgliceróis (TAG) e o glicerol livre (FG).
[0031] Esses derivados de glicerol são os principais poluentes do biodiesel obtido por trans-esterificação.
[0032] Com efeito, a presença desses derivados do glicerol no biodiesel altera suas propriedades combustíveis e ainda os danos ambientais, esses poluentes podendo provocar o mal funcionamento dos motores à combustão nos quais esse biocombustível é usado.
[0033] A invenção visa a analisar de maneira simples e facilitada uma amostra determinada de um biocombustível compreendendo ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG), em particular, de um biodiesel, em vista de determinar o teor de glicerol total (TG).
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6/9 [0034] Nesse objetivo, o método da invenção consiste inicialmente em efetuar a extração em fase sólida do glicerol e seus derivados (os ésteres do glicerol) se fazendo passar uma amostra de biodiesel de 100 pl através de uma fase estacionária sólida compreendendo 500 mg de aminopropilsilano (APS) condicionado com 2ml de hexano, e disposto em uma coluna A, como ilustrado pela Figur [0035] Ao curso dessa primeira etapa e após a separação dessas duas fases, respectivamente, da fase F1 contendo ésteres metílicos dos ácidos graxos (EMAG) e da fase F2 contendo o glicerol e seus derivados, se procede à sua eluição.
[0036] A eluição da fase F1 dos ésteres metílicos de ácidos graxos é efetuada pela adição na coluna A de 3 ml de hexano, de preferência em três medições. [0037] A eluição da fase F2 contendo o glicerol e seus derivados é efetuada em quatro medições de 2 ml, quanto a ele, pela adição de um solvente à base de clorofórmio e de metanol em um raio de 2:1.
[0038] Se extrai da coluna da fase F2 contendo os poluentes glicerol e derivados e se efetua sua secagem por meio de uma corrente de azoto (N2). [0039] Após, essa fase F2 é diluída com 1 ml de etanol e um volume de 40 pl da solução da fase F1 contendo poluente sendo seguida mistura com 4 ml de um kit enzimático comercializado sob forma de um tubo de ensaio.
[0040] A mistura é agitada durante aproximadamente 2 segundos após ser deixada em repouso durante 10 minutos de modo a deixar as reações químicas se produzirem e obter um composto colorido (CC) como ilustrado pela Figura 1B.
[0041] Esse composto colorido é disposto em um espectrofotômetro SP com o qual se medirá seu grau de absorção à luz (absorção) à 505 nm.
[0042] Para uma maior fiabilidade, as medições de absorção por espectroscopia são reproduzidas por três vezes para uma mesma amostra afim de corroborar os resultados obtidos. Esses resultados são em seguida
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7/9 comparador com a curva de referência (curva de calibragem) obtida à partir de soluções padrões de glicerol adquirido pela lei de Lambert-Beer, como ilustrado pela Figura 2.
[0043] A tabela 1 apresenta concentrações de glicerol total (TG) medidas de acordo com o método da invenção à partir de amostras de biodiesel de diferentes origens.
| Origem do biodiesel | TG (% w/w) |
| Biodiesel de referência | 0.107 + 0.0020 |
| Óleo de fritura | 0.0958 + 0.0006 |
| Óleo de soja | 0.0892 + 0.0040 |
| Óleo de milho | 0.0632 + 0.0015 |
| Óleo de colza | 0.0886 + 0.0027 |
| Óleo de girassol | 0.0903 + 0.0003 |
Tabela 1 [0044] Esses resultados foram comparados, como apresentado na tabela 2, com aqueles obtidos por meio de um método anterior tradicional que utiliza a técnica de cromatografia em fase gasosa (GC) e não em uma análise espectroscópica, como no método de invenção.
| Origem do biodiesel | Concentrações de glicerol total (TG) medidas com o método anterior (GC) (% w/w) | Concentrações de glicerol total (TG) medidas com o método da invenção )% w/w) |
| Biodiesel de referência | 0.1197 | 0.107 |
| Óleo de fritura | 0.0974 | 0.0958 |
| Óleo de soja | 0.0920 | 0.0892 |
| Óleo de milho | 0.0649 | 0.0632 |
| Óleo de colza | 0.0860 | 0.0886 |
| Óleo de girassol | 0.0890 | 0.0903 |
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8/9
Tabela 2 [0045] O erro relativo na análise dos teores em glicerol total (TG) efetuado, de uma parte, pelo método da invenção compreende uma etapa de reação enzimática e, de outra parte, pelo método anterior e compreendido entre 10,6 % e 3,02%.;
[0046] Os resultados das medições da concentração de glicerol total (TG) efetuados com o método da invenção foram comparados estatisticamente por em teste de << Student >> apresentado na tabela 3 que mostra que esses resultados são similares à 95% com aqueles obtidos pela cromatografia gasosa (GC).
[0047] A Figura 2 é uma curva de calibragem feita à partir de soluções padrões de glicerol. Nesse sentido, será possível de correlacionar a resposta analítica (a absorção) com o teor em glicerol. Os pontos representando as diferentes leituras para uma mesma concentração.
[0048] A tabela 3 mostra os resultados do teste t de comparação estatística dos resultados obtidos por cromatografia gasosa (GC) e pelo método colorimétrico-enzimático da invenção.
| Método GC | Método da invenção (colorimétrica - enzimática | |
| Média | 0,0915 | 0,089017 |
| Variância | 0,000315 | 0,089017 |
| Observações | 6 | 6 |
| Correlação de Pearson | 0,9646693 | |
| Hipótese da diferença da média | 0 | |
| Grau de liberdade | 5 | |
| T calculado * | 1,1255818 | —— |
| P(T<t) unilateral | 0,1557253 |
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9/9
| T crítica unilateral | 2,0150484 | |
| P(T<t) bilateral | 0,3114505 | |
| t crítica bilateral * | 2,5705818 | —— |
Tabela 3 * As flechas indicam que o t calculado é mais baixo que o t tabulado (t crítica bilateral), ou seja, que os testes são estaticamente em correlação.
Claims (8)
- REIVINDICAÇÕES1. “MÉTODO DE ANÁLISE DE UMA AMOSTRA DE BIOCOMBUSTÍVEL”, compreendendo ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG) em vista de determinar o teor total em poluentes derivados do glicerol (TG), caracterizado por se efetuar a extração em fase sólida do glicerol e de seus derivados à partir da amostra em uma coluna (A) contendo uma fase estacionária de aminopropilsilano (APS), sendo escolhido em seguida, de uma parte, a fase (F1) dos ésteres metílicos de ácidos graxos, e de outra parte, a fase (F2) contendo glicerol livre e os ésteres derivados do glicerol depois, e por se separar a fase (F2) contendo o glicerol livre e seus derivados e se misturando com um kit enzimático de modo a obter um composto colorido (CC), e por se analisar o referido composto colorido em vista de medir a concentração de glicerol total (TG).
- 2. “MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se analisar o referido composto colorido (CC) por espectroscopia à 505 nm.
- 3. “MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por se escolher, de uma parte, a fase (F1) dos ésteres metílicos de ácidos graxos com o solvente hexano e, de outra parte, a fase (F2) contendo o glicerol e seus derivados com um solvente à base de clorofórmio e de metanol.
- 4. “MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por após sua separação, se secar a fase (F2) contendo glicerol e seus derivados por um fluxo de azoto (N2) que antes de ser analisada por espectroscopia é diluída com etanol.
- 5. “MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o kit enzimático compreender compostos escolhidos no grupo constituído de lipase, e de adenosinaPetição 870190011195, de 03/02/2019, pág. 19/372/2 trifosfato (ATP), do glicerol quinase (GK), do glicerol fosfato oxidase (GPO), de um aceitante de oxigênio e do 4-aminoantipirina (4-AAP).
- 6. “MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o kit enzimático ser habilitado e destinado a obter uma primeira reação (1) entre os ésteres derivados do glicerol (MAG, DAG e TAG) que, na presença de lipase, produz glicerol e ácidos graxos e por uma segunda reação (2) entre o glicerol total e a adenosina trifosfato (ATP) que, na presença de glicerol quinase (GK) produzir glicerol-3-fosfato (G3P) e de adenosina di-fosfato (ADP), e por uma terceira reação (3) na qual o glicerol-3-fosfato na presença de glicerol-3-fosfato oxidase e do oxigênio, produzir di-hidroxi-acetona fosfato (DAP) e do peroxido de hidrogênio (H2O2) depois, e por lima quarta reação (4) na presença de peroxidase, de um aceitante de oxigênio e de 4-aminoantipirina (4AAP) para produzir água e o referido composto colorido (CC).
- 7. “MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por os derivados do glicerol serem os mono-acilgliceróis (MAG), os di-acilgliceróis (DAG), os tri-acilgliceróis (TAG) e o glicerol livre (FG).
- 8. “UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por a análise dos poluentes de um biodiesel ser procedente de uma trans-esterificação à taxa de conversão elevada.
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