Desenvolvimento de método analítico baseado em espectroscopia no infravermelho e quimiometria para determinação do Poder Calorífico Superior (PCS) em amostras de bio-óleo

Abstract

A liquefação térmica (TL) é uma das rotas termoquímicas utilizadas para a conversão de biomassas em bio-óleo. Esse processo, que ocorre sob condições críticas de temperatura e pressão, se destaca pela ausência da necessidade de secagem da matéria-prima, sendo adequado para converter biomassas úmidas. Os bio-óleos produzidos precisam manter um padrão de qualidade aceitável como qualquer outro combustível, sendo o poder calorífico superior (PCS) uma das propriedades mais importantes para esta classe de compostos por representar a energia liberada na combustão. Os métodos tradicionais de determinação do poder calorífico são onerosos e destrutivos, além de demorados. Este trabalho descreve um método alternativo para determinação do PCS em bio-óleos produzidos a partir da liquefação térmica. Esse método baseia-se no uso da espectroscopia no infravermelho médio (MIR) em conjunto com técnicas quimiométricas para a construção de um modelo de regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS). Inicialmente, uma Análise de Componentes Principais (PCA) foi implementada para realizar uma análise exploratória do conjunto de dados, composto pelos espectros das 48 amostras de bio-óleos produzidos a partir de diferentes biomassas lignocelulósicas e solventes como água, etanol e misturas dos 2 componentes. A análise evidenciou as diferenças entre bio-óleos produzidos em termos de solventes de produção, inclusive apontando quais grupos funcionais possuem mais influência para o estabelecimento desta informação. O modelo PLS construído apresentou desempenho satisfatório, e entre as figuras de mérito, destaca-se a raiz quadrada do erro médio quadrático de previsão (RMSEP) de 0,48 MJ.kg-1, e o coeficiente de determinação de previsão (R² pred.) de 0,92, além da ausência de erros sistemáticos significativos (bias), considerando 95% de confiança. A faixa de PCS avaliada foi de 26,02 MJ.kg-1 – 32,09 MJ.kg-1, o que implica em um erro relativo de cerca de 8,0%.