DESENVOLVIMENTO DE MÉTODO ANALÍTICO BASEADO EM
ESPECTROSCOPIA NIR E QUIMIOMETRIA PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR
DE ÁGUA EM AMOSTRAS DE BIO-ÓLEO
Bio-óleo. Liquefação térmica. Teor de água. Espectroscopia NIR.
Quimiometria. Análise de dados multivariada. PLS.
Com a escalada das emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE) atingindo índices
alarmantes nos últimos anos, é urgente que a transição energética se torne uma realidade para
os diversos setores produtivos e de transporte. Para este último, em especial, o etanol e o
biodiesel já despontam como pioneiros na matriz renovável nacional. No entanto, outros setores
como o marítimo, apresentam maior dificuldade para descarbonização exigindo, portanto,
esforços contínuos em desenvolvimento de alternativas. Nesse contexto, a conversão de
biomassas em bio-óleos via Liquefação Térmica (TL) tem demonstrado resultados promissores
como uma rota termoquímica mais verde, uma vez que não há necessidade de secagem prévia
da biomassa (economia energética inicial em relação à pirólise/gaseificação), além do potencial
uso de água como solvente de produção. Um dos principais parâmetros para avaliação da
qualidade de bio-óleos é o teor de água, pois ele influencia diretamente propriedades como
poder calorífico, viscosidade e estabilidade de armazenamento. Sua determinação é
tradicionalmente realizada pela titulação Karl-Fischer, entretanto, trata-se de uma técnica
laboriosa, demorada e dependente de reagentes tóxicos e de alto custo. Visando superar essas
limitações, o presente trabalho descreve o desenvolvimento de um método alternativo para
determinação do teor de água em bio-óleos produzidos via TL utilizando diferentes biomassas
e solventes de produção a partir de dados espectrais coletados na região do infravermelho
próximo (NIR). Para isto, inicialmente, uma Análise de Componentes Principais (PCA) foi
aplicada para exploração dos dados, a qual evidenciou diferenças entre bio-óleos em função do
teor de água. Modelos de calibração multivariada baseados no método dos Mínimos Quadrados
Parciais (PLS) foram construídos a partir dos dados NIR para a faixa de concentração de água
de 1–20% (m/m). Um dos modelos foi construído a partir de espectros obtidos por um
espectrômetro portátil, o outro, com dados espectrais obtidos via espectrômetro de bancada.
Ambos os modelos foram construídos de um conjunto de dados contendo 84 amostras e
apresentaram desempenho preditivo satisfatório. O melhor modelo obtido a partir dos dados
adquiridos com espectrômetro portátil apresentou RMSEP = 1,61% e R2 = 0,91. Já o melhor
modelo construído com espectros do FT-NIR apresentou RMSEP = 1,85% e R2 = 0,87. Não
foram identificados erros sistemáticos (bias) significativos para o nível de 95% de confiança.
A espectroscopia NIR, portanto, mostra-se uma alternativa viável para monitoramento do teor
de água em bio-óleos produzidos por diferentes condições experimentais.