Análises por espectroscopia de infravermelho médio (FTIR)

Como anteriormente referido foram realizadas análises de espectroscopia de infravermelho de algumas amostras obtidas em determinados ensaios. Essas amostras líquidas, são referentes à biomassa utilizada nos ensaios antes e após alguns dos ensaios, bem como o condensado obtido em alguns deles. Na tabela 60 apresenta-se a identificação das amostras analisadas por FTIR.

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Tabela 61 - Identificação das amostras analisadas por espectroscopia de infravermelho médio. Amostra Ensaio e condições correspondentes

A Amostra inicial de biomassa liquefeita B Biomassa após o ensaio 37, a 150 C, sem catalisador C Condensado após o ensaio 37, a 150 C, sem catalisador D Biomassa após o ensaio 39, a 250 C, sem catalisador E Condensado após o ensaio 39, a 250 C, sem catalisador F Biomassa após o ensaio 40, a 300 C, sem catalisador G Condensado após o ensaio 40, a 300 C, sem catalisador H Biomassa após o ensaio 41, a 150 C, com 2 g de HY I Condensado após o ensaio 41, a 150 C, com 2 g de HY J Biomassa após o ensaio 42, a 200 C, com 2 g de HY L Condensado após o ensaio 41, a 150 C, com 2 g de HY M Biomassa após o ensaio 43, a 250 C, com 2 g de HY N Condensado após o ensaio 43, a 250 C, com 2 g de HY O Condensado após o ensaio 44, a 300 C, com 2 g de HY P Biomassa após o ensaio 45, a 150 C, com 4 g de HY Q Condensado após o ensaio 45, a 150 C, com 4 g de HY R Biomassa após o ensaio 47, a 200 C, com 4 g de HY

As figuras seguintes dizem respeito a alguns dos espectros que se considera mais relevantes apresentar. Nestes estão identificadas as bandas com os valores aproximados dos números de onda correspondentes. Uma vez que muitos são semelhantes, os restantes foram colocados em anexo.

A figura 111 diz respeito ao espectro da biomassa liquefeita inicial, ou seja, foi analisada a amostra sem que esta tenha sofrido efeitos de algum ensaio. Por isto, este será o espectro mais relevante de analisar para posteriormente comparar com os restantes e entender quais foram as alterações a nível de grupos funcionais, após cada ensaio e também comparar com o condensado obtido em cada ensaio.

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Figura 111 - Espectro FTIR da amostra A, correspondente à amostra inicial de biomassa liquefeita, antes de qualquer

ensaio.

Da análise da figura anterior, verifica-se a presença de uma banda de vibração larga e forte do grupo O-H da classe dos ácidos carboxílicos e derivados. A

3000-2800 cm-1 _{apresentam-se duas bandas médias vibracionais características do}

grupo funcional C-H, pertencentes à classe dos alcanos. Encontram-se neste espectro, com comprimentos de onda diferentes, bandas características do grupo C=O, a aproximadamente 1675 cm-1 _{existe uma banda vibracional pertencente à classe dos} aldeídos e cetonas que corresponde a uma cetona saturada. Devido à complexidade das moléculas de biomassa, é possível que se verifique a presença desta banda. Já a

1100-1040 cm-1 _{estão presentes duas bandas vibracionais, mais uma vez, da classe dos}

ácidos carboxílicos e derivados. Existem duas bandas de extensão e intensidade média

do grupo C-O-H da classe dos ácidos carboxílicos e derivados. Próximo dos 1200 cm-1

temos uma banda de vibração e intensidade média referentes a ácidos. Por fim, ainda

uma banda de extensão e de intensidade média, próxima dos 890 cm-1_{, do grupo C-H}

da classe dos aromáticos. Esta análise foi baseada na tabela 62 em anexo e em comparação com o espectro da literatura (Santos, 2015), também em anexo (123), onde é feita a comparação da biomassa de cortiça em diferentes processos de liquefação e que é bastante semelhante ao aqui representado e analisado. Ainda no capítulo 2.2.5. deste mesmo trabalho se apresenta também um espectro semelhante de comparação. As duas figuras que se seguem representam o espectro relativo à amostra B (biomassa do ensaio a 150 C, sem catalisador) e amostra D (biomassa do ensaio a 250 C, sem catalisador), respetivamente. Relativamente aos espectros da biomassa apenas se apresentam estes dois uma vez que os restantes são idênticos.

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Figura 112 - Espectro FTIR da amostra B, correspondente à amostra de biomassa após o ensaio a 150 C sem

catalisador.

Figura 113 - Espectro FTIR da amostra D, correspondente à amostra de biomassa após o ensaio a 250 C sem

catalisador.

Analisando a figura 112, verificamos que o espectro é idêntico ao da amostra inicial de biomassa. Também o espectro da amostra H (anexo C) é idêntico a este.

Sendo que, os dois ensaios foram realizados à mesma temperatura de 150 C e um

sem recurso a catalisador e o outro com recurso a 2 g de catalisador HY, estas condições não provocaram alterações dos grupos funcionais, ou seja, não se verificou nenhuma transformação termoquímica.

Na figura 113, observa-se a presença das mesmas bandas que na amostra inicial,

mas as diferenças são no seu tamanho. A banda de O-H e a banda C=O (1675 cm-1₎

apresentam-se mais pequenas e as bandas C-H (3000-2800 e 890 cm-1_{) são}

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concentração destes grupos funcionais. Idêntico a este espectro, apresentam-se em anexo os espectros da amostra F, J, M, P e R. Em todos estes o comportamento das bandas é igual ao aqui descrito.

Passando agora a analisar os espectros relativos aos condensados obtidos, importa perceber se os grupos funcionais que se obtêm nos condensados são os mesmos que se apresentam na biomassa, bem como compará-los entre si para perceber se existem diferenças devido às diferentes condições de temperatura e catalisador.

Observando a figura 114, em que se apresenta um espectro da amostra Q de um

condensado resultante de um ensaio a 150 C, com maior massa de catalisador

HY (4 g), notam-se algumas diferenças em comparação com o da amostra inicial. Houve um enorme crescimento da banda referente ao grupo O-H, as bandas características do

grupo C-H, tanto as vibracionais (3000-2800 cm-1_{) como a de extensão (890 cm}-1_{), não}

aparecem, houve um aumento de concentração do grupo C=O (1675 cm-1_{) e diminuição}

de concentração dos grupos C-O-H (1440-1395 cm-1_{), C-O (1200 cm}-1_{) e C=O}

(1100-1040 cm-1). Este espectro é idêntico ao da amostra C (150 C, sem catalisador),

E (250 C, sem catalisador), G (300 C, sem catalisador), I (150 C, 2 g de HY), L (200 C, 2 g HY), e N (250 C, 2 g de HY), no que diz respeito às bandas presentes, mas nestes últimos três a concentração das bandas C-O-H (1440-1395 cm-1_{), C-O}

(1200 cm-1_{) e C=O (1100-1040 cm}-1_{) são ainda mais diminutas.}

Figura 114 - Espectro FTIR da amostra Q, correspondente ao condensado resultante do ensaio a 150 C com 4 g de

catalisador HY.

Por último, o único espectro de amostra de condensado que se diferencia dos restantes é o que se apresenta na figura seguinte e diz respeito à amostra O (300 C com 2 g de catalisador HY). Observando verifica-se que este volta a ter as mesmas bandas da amostra inicial variando as suas concentrações. Diferencia-se dos

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restantes condensados precisamente pelo reaparecimento das bandas C-H

(3000-2800 e 890 cm-1_{). A banda característica do O-H volta a ser de maior}

concentração do que na amostra inicial e as bandas C-O-H, C-O e C=O

(1100-1040 cm-1_{) não são tao diminutas como nos restantes condensados. Assim}

sendo, pode dizer-se que a temperatura elevada pode ter causado as alterações que se verificaram.

Figura 115 - Espectro FTIR da amostra O, correspondente ao condessando resultante do ensaio a 300 C com 2 g de

catalisador HY.

O resumo desta comparação apresenta-se na figura 116, onde se pode observar que nos ensaios com biomassa ocorreu a diminuição da concentração de grupos funcionais, e estes mesmos grupos aumentaram no condensado, o que pode fazer sentido, já que os constituintes mais voláteis com a presença das bandas caraterísticas de O-H e C=O, evaporaram e foram recolhidos no condensado.

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