Uso da espectroscopia NIR no desenvolvimento de um simulador para gasolina e na transferência de calibração entre instrumentos de bancadas e portátil

CAPESEsta tese descreve dois trabalhos que abordam o desenvolvimento de metodologias analíticas, utilizando quimiometria e a espectroscopia NIR, para combustíveis. O primeiro aborda a transferência de calibração de um espectrômetro NIR de bancada para um NIR ultracompacto. Padrões virtuais foram criados por uma mistura matemática entre espectros de componentes puros da gasolina e misturas diesel/biodiesel e utilizados como amostras de transferência no método de Padronização Reversa (RS). Modelos de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS) foram construídos para cinco parâmetros de qualidade da gasolina e um de misturas diesel/biodiesel. Os valores de RMSEP obtidos após os métodos de transferência foram equivalentes a reprodutibilidade dos métodos de referência para a maioria dos parâmetros. A metodologia demonstrou a viabilidade de transferir espectros de gasolina e misturas diesel/biodiesel adquiridos em um instrumento de bancada de alta resolução para um ultracompacto, utilizando padrões virtuais como amostras de transferência. O segundo trabalho envolve o processo de formulação da gasolina automotiva a partir das correntes de hidrocarbonetos obtidas no processo de craqueamento da nafta. O objetivo principal do trabalho foi desenvolver um simulador de octanagem de gasolina automotiva baseado na espectroscopia NIR e em ferramentas de quimiometria, com a finalidade de otimizar o processo de formulação. Os espectros foram adquiridos em dois equipamentos, um FT-NIR de bancada e um NIR ultracompacto. Modelos PLS foram desenvolvidos e validados para estimar a octanagem a partir de espectros simulados para potenciais formulações de gasolinas. A comparação entre as previsões dos valores de octanagem a partir dos espectros simulados, os espectros experimentais e os valores de referência, em diferentes tempos ao longo de 2 anos de produção, mostrou que as simulações foram capazes de fornecer valores preditos confiáveis. Ambos os espectrômetros forneceram resultados semelhantes, ratificando o potencial para utilização de instrumentos portáteis como mais uma ferramenta de otimização. O simulador de octanagem desenvolvido (NIRSIM) possui um alto potencial para implementação em processos de formulação de gasolina automotiva.This thesis describes two works in which the NIR spectroscopy and chemometrics were employed in the development of methodologies for analyzing fuel. The first addresses the calibration transfer from a benchtop NIR spectrometer to a handheld NIR. Virtual standards were created by mathematically mixing spectra of pure components present in gasoline and diesel/biodiesel blends. The virtual standards were used as transfer samples for the reverse standardization (RS) method. Partial least squares regression (PLS) models were built for five quality parameters of gasoline and one of D/B blends. The RMSEP values obtained after the standardization approaches were equivalent to the reproducibility of the reference methods for most parameters. The methodology demonstrated the feasibility of transferring gasoline or D/B blend spectra acquired with a high-resolution benchtop instrument to a handheld NIR using virtual standards as transfer samples. The second work addresses the compounding process of automotive gasoline from hydrocarbon streams derived from the cracking process of naphtha. The main purpose of the work was to develop a NIR-based off-line simulator of octane number in automotive gasoline employing chemometrics in order to optimize the compounding process. Spectra were recorded using two instruments, a benchtop FT-NIR and a handheld NIR. PLS regression models were developed and validated to estimate the octane number from the simulated NIR spectra for potential formulations of gasolines. The comparison between the octane number predictions from the simulated spectra, the experimental spectra and, also, the reference values, at different times over 2 years of production, showed that the simulations were able to provide reliable predicted values. This work found out that the NIR spectra obtained both spectrometers provided similar results, confirming the potential for using portable instruments as a supplementary optimization tool. The developed octane simulator (NIRSIM) has an excellent potential for use in the automotive gasoline compounding processes