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A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada
ESTUDO DOS MODOS VIBRACIONAIS DE BIODIESEL COM A ESPECTROSCOPIA FOTOACÚSTICA
Marcio da Silva Figueiredo 1
Luis Humberto da Cunha Andrade 1
Sandro Marcio Lima 1
(1. Grupo de Espectroscopia Óptica e Fototérmica – GEOF / UEMS)
INTRODUÇÃO:

Segundo a Lei nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005, biodiesel é um “ biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento, para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”. Essa substituição a qual a lei se refere demonstra o quão longo é o caminho a ser seguido e como os grupos de pesquisa brasileiros podem e devem contribuir para esse desafio.

A Espectroscopia Fotoacústica (PAS - “Photoacoustic Spectroscopy”) no infravermelho é uma técnica que faz parte da família de técnicas fototérmicas, baseadas na detecção do calor provocado no material após este sofrer a incidência de uma radiação luminosa. A PAS tem potencial para identificar as vibrações moleculares de diversos materiais, estejam eles em forma de géis, líquidos, pós ou sólidos. Assim, é possível notar as diferenças existentes nos modos vibracionais de biodiesel extraídos de fontes oleaginosas diversas, e relaciona-las às propriedades térmicas, físicas e químicas que são extremamente importantes para o desenvolvimento do biocombustível.

Neste trabalho realizamos medidas com a PAS em 10 diferentes amostras de biodiesel e demonstramos o potencial do método para diagnosticar pequenas diferenças na estrutura das biomassas.
METODOLOGIA:

Para realização deste trabalho utilizamos a PAS implantada no Grupo de Espectroscopia Óptica e Fototérmica (GEOF) da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), que consiste num método experimental que pode ser usado como acessório em um espectrofotômetro Nexus 670 por transformada de Fourier, permitindo assim determinar o espectro fotoacústico (espectro de absorção) de materiais na região do infravermelho médio (entre 4000 e 400 cm-1). Utilizou-se uma resolução de 8cm-1 e 128 varreduras para cada amostra. Afim de permitir que análises comparativas pudessem ser feitas, de cada amostra foi separado para analise 100 ml de volume, usando uma micropipeta de 50 ml. Com isso o volume não preenchido da célula fotoacústica foi o mesmo para cada amostra.

As amostras analisadas são de biodiesel extraídos de fontes de Pequi, Macaúba, Canola, Babaçu, Fritura e Sebo Industrial, além de amostras nomeadas pelo fornecedor por Seta 16, Seta 32, Seta 40 e Seta 60.
RESULTADOS:

Os espectros de absorção obtidos para as amostras de Pequi, Macaúba, Canola, Babaçu, Sebo Industrial e Fritura foram muito semelhantes, com exceção de algumas poucas linhas de absorção do biodiesel de Fritura e Canola. Por exemplo, em 3005 cm-1 nota-se um pico de absorção referente ao grupo funcional =C-H (cis) da cadeia molecular da amostra de Fritura e Canola que não é observado nos demais biodiesel. Este pico é típico de oleaginosas e também foi observado em amostras de óleo de soja e girassol utilizados em fritura de alimentos (Essa pesquisa se refere ao projeto de iniciação científica de outra estudante do GEOF-UEMS). A ausência da linha em 3005 cm-1 nas demais amostras podem indicar que elas são menos vulneráveis ao processo de degradação, uma vez que é sabido que as duplas ligações de cadeias de hidrocarbonos se rompem mais facilmente quando na presenção de agentes externos como por exemplo, altas temperaturas e contato com o ambiente.

As amostras Seta 16, 32, 40 e 60 exibem espectros de absorção muito semelhantes na forma mas com intensidades de absorção muito diferentes entre si. Comparando-os aos demais biodiesel, as linhas também são muito intensas, com exceção da linha correspondente ao éster (=C-O) com freqüência em aproximadamente 1750 cm-1, que apresentam praticamente a mesma amplitude. Vale destacar a presença de uma intensa linha de absorção em ~ 3680 cm-1 nas amostras Setas que não foram observadas nas demais amostras e que precisa ser explorada. Detalhes de todas as demais observações serão apresentados no evento.
CONCLUSÕES:
Neste trabalho demonstramos o grande potencial do método PAS no infravermelho médio para estabelecer os modos vibracionais e os grupos funcionais de diferentes biodiesel. Além disso, por ser uma medida direta de um pequeno volume de amostra (100ml) a PAS é um método que apresenta vantagens quando comparada ao método de espectroscopia infravermelho por transmissão, o qual requer cubetas especiais ou preparo de amostras com mistura de KBr. O conhecimento dos modos vibracionais das amostras de biodiesel podem indicar qual ou quais são mais vulneráveis a processos de degradação, de modo a proporcionar o estabelecimento de critérios de estocagem do produto. Gostaríamos de agradecer ao Prof. Dr. Helion Vargas da Universidade Estadual do Norte Fluminence (UENF) por ter nos cedido as amostras de biodiesel para análise.
Instituição de fomento: Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação / Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (PROPP/UEMS); Fundect; MCT/CNPq
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Fotoacústica; Espectroscopia no Infravermelho; Biodiesel.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006