Desenvolvimento de metodologia analítica para a determinação de contaminantes inorgânicos em bio-óleo por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (gf aas)

Abstract

O bio-óleo produzido a partir da pirólise rápida da biomassa é um importante biocombustível. Recentemente, um notável interesse tem sido dado à presença de contaminantes inorgânicos em biocombustíveis, em virtude da poluição ambiental e da perda de qualidade do combustível. Nesse sentido, no presente trabalho foi proposto o uso de microemulsão como método de preparo de amostras de bio-óleo para a posterior quantificação de Cr e Cu por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS). Para a formação das microemulsões, foram avaliados dois emulsificantes, n-propanol e Triton X-100, através da construção de diagramas de fases ternários. Este estudo possibilitou o preparo de microemulsões do tipo água em óleo (A/O), empregando, aproximadamente, 560 mg de bio-óleo, 240 mg de n-propanol e 200 mg de água, e do tipo óleo em água (O/A), empregando, aproximadamente, 400 mg de bio-óleo e 600 mg de Triton X-100 (10% v/v). As emulsões foram caracterizadas pela medida do diâmetro das gotas dispersas por meio da técnica de espalhamento dinâmico de luz (DLS), e, desse modo, foram classificadas como microemulsões. As temperaturas de pirólise e atomização otimizadas para a quantificação dos analitos por GF AAS foram 1400 e 2100 °C para Cr, e 700 e 2000 °C para Cu, respectivamente. Possíveis interferências de matriz foram avaliadas através da construção de curvas de calibração com solução padrão e por adição padrão. Os resultados mostraram maior sensibilidade dos analitos na presença da matriz e, por essa razão, a técnica de calibração por adição padrão foi utilizada na quantificação dos analitos. Os sinais do Cr e do Cu foram monitorados após uma semana do preparo das microemulsões e nenhuma diferença significativa foi observada, comprovando a estabilidade dos analitos no sistema estudado. A exatidão do método proposto foi comprovada através da análise de material de referência certificado (HU-1 used oil) e da digestão das amostras por via úmida em sistema fechado assistida por radiação micro-ondas (MW-AD), cujos resultados obtidos foram concordantes em um nível de confiança de 95% (teste t-student). As concentrações de Cr e Cu, nas quatro amostras analisadas, variaram de 76,1 a 4881 e de 4,01 a 3668 μg kg-1, respectivamente. Os limites de quantificação (LQ) para Cr e Cu variaram de 2,45 a 4,58 μg kg-1.

Bio-oil produced by fast pyrolysis of biomass is an important biofuel. Recently, a remarkable interesting has been given to the presence of inorganic contaminants in biofuels, due to environmental pollution and loss of fuel quality. In this way, the use of microemulsion was proposed as a sample preparation method for bio-oil samples for subsequent determination of Cr and Cu by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS). For microemulsions preparation, two emulsifiers were evaluated using ternary phase diagrams, such as n-propanol and Triton X-100. This study allowed the formation of water-in-oil microemulsions using about 560 mg of bio-oil, 240 mg of n-propanol and 200 mg of water, and oil-in-water microemulsion, using about 400 mg of bio-oil and 600 mg of Triton X-100 (10% w/v). Emulsions were characterized by measuring the diameter of dispersed drops by dynamic light scattering (DLS) technique, and, therefore, were classified as microemulsions. The pyrolysis and atomization temperatures for quantification of analytes by GF AAS were 1400 and 2100 °C for Cr, and 700 and 2000 °C for Cu, respectively. The presence of matrix interferences was evaluated by means of aqueous calibration standards and standard addition method. The results showed higher sensitivity for analytes in the presence of matrix and, for this reason, standard addition method was used for quantification step. The Cr and Cu signals were monitored one week after the microemulsion preparation and no difference was observed, demonstrating the stability of analytes. Accuracy of the proposed method was evaluated by analysis of certified reference material (HU-1 used oil) and by microwave-assisted wet digestion (MW-AD), and results were in agreement with a confidence level of 95% (t-student test). The concentrations of Cr and Cu in four analyzed samples ranged from 76.1 to 4881 and from 4.01 to 3668 μg kg-1, respectively. The limits of quantification (LOQ) for Cr and Cu ranged from 2.45 to 4.58 μg kg-1.