2.4.1. Norma EN14103:201150
A norma EN14103 estabelece a análise da quantidade total de ésteres metílicos de ácidos graxos e a análise quantitativa do éster metílico do ácido linoleico (C18:3), sendo os resultados expressos em porcentagem mássica. Esta norma não objetiva a determinação do teor individual de cada éster que compõe o biodiesel, apesar de o conhecimento desta composição ser importante para que possa ser feita a avaliação da qualidade do biodiesel produzido.
A norma européia EN14103 se baseia na separação dos diferentes ésteres de cadeias graxas, entre 6 e 24 átomos de carbono, por cromatografia gasosa (CG), utilizando detector de ionização em chama FID (flame ionization detector) para a quantificação indireta (padronização interna). O nonadecanoato de metila é utilizado como padrão interno. A concentração total dos ésteres em porcentagem mássica é calculada pela Equação 10.
C = (𝛴𝐴−𝐴𝑃𝐼)𝑚𝑃𝐼×100
𝐴𝑃𝐼𝑚𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 Equação 10
A e API são as áreas de todos os picos de ésteres presentes no cromatograma e também do pico referente ao padrão interno; mPI e mamostra são as massas do padrão interno e da amostra de biodiesel, respectivamente.
Apesar de ser uma ferramenta robusta para a determinação de ésteres metílicos, o uso do FID não apresenta seletividade para amostras mais complexas e a análise qualitativa fica limitada à comparação dos tempos de retenção dos picos cromatográficos com padrões comerciais que devem ter alto teor de pureza, sendo este procedimento de baixa confiabilidade.51,52
Outro aspecto desta análise que vários autores vêm enfatizando, é a importância do conhecimento do fator de correção de resposta do detector para realizar a análise quantitativa dos ésteres individuais e totais,51,52 já que a resposta do detector para uma série homóloga de ésteres não é constante, principalmente quando ésteres insaturados estão presentes na mistura.
O fator de resposta relacionado a um composto expressa quantas vezes o sinal do detector, referente a este composto, é maior ou menor em relação à resposta de um padrão interno. Por exemplo, um fator de resposta igual a 2,0 significa que a resposta do detector para determinado analito é 2 vezes maior do que para o padrão interno utilizado. Se fosse usada a relação direta entre áreas dos sinais referentes ao analito no cromatograma e a área referente ao padrão interno, sem levar em consideração o fator de resposta, teríamos superestimação da concentração do analito na amostra. A Figura 9 ilustra o caso hipotético mencionado acima onde soluções do padrão interno e do analito possuem a mesma concentração, embora a
resposta do detector para o analito seja maior, gerando um pico cromatográfico também maior.
Figura 9. Diferença do fator de resposta do detector refletida na área de picos de
soluções de mesma concentração porém de compostos diferentes.
Na norma vigente EN14103, o fator de resposta de correção do detector na equação para o cálculo do teor de éster é considerado igual a 1.0 para todos os ésteres, ou seja, pressupõe-se que o detector responde da mesma forma para todos os ésteres presentes no biodiesel assim como para o padrão nonadecanoato de metila.
A não consideração do fator de resposta individual para os diferentes ésteres leva a inexatidões no resultado final. As maiores variações ocorrem para ésteres insaturados e para aqueles que possuem maiores diferenças de número de átomos de carbonos por molécula em relação ao padrão interno utilizado.51 Portanto, é de se esperar que a quantificação dos ésteres do ácido linolênico prevista por esta norma seja inexata, por não ser considerada a diferença do fator de resposta entre o padrão interno, de cadeia saturada, e o analito que possui três insaturações em sua cadeia carbônica.51
Essas diferenças de fator de resposta ocorrem porque a detecção por FID baseia-se na geração de um sinal elétrico relacionado aos íons formados na ionização do analito na chama. A ionização é propiciada pela alta temperatura da chama de hidrogênio sendo, a intensidade do sinal elétrico, proporcional ao número de átomos de carbono do analito e influenciado pela presença de heteroátomos e de insaturações que implicam em menor resposta do detector.53,54
2.4.2. Norma ABNT1576455
A norma ABNT15764 estabelece um método para determinação do teor total de ésteres metílicos no biodiesel por CG com padronização externa, para amostras de biodiesel com predominância de ésteres de cadeias graxas de 18 átomos de carbono. A curva analítica é construída utilizando o octadecanoato de metila como padrão. Para os biodieseis que possuem presença significativa de ésteres de cadeias graxas menores do que 14 átomos de carbono, além da curva analítica preparada com o octadecanoato de metila, outra curva analítica de dodecanoato de metila deve ser preparada para a quantificação destes ésteres na amostra.
Para a identificação dos picos cromatográficos, recomenda-se consultar cromatogramas anexos à norma para comparação da posição dos picos cromatográficos da amostra em estudo com amostras de biodiesel de matrizes já estudadas (sebo bovino, coco, soja, canola e palma). Além disso, a norma também recomenda a confirmação da identificação dos picos cromatográficos por cromatografia gasosa acoplada com espectrometria de massas.
A quantificação dos ésteres totais no biodiesel, por esta norma, baseia-se na somatória das áreas dos picos do cromatograma dos ésteres identificados na amostra, para posterior cálculo utilizando as equações das curvas analíticas construídas. Para os ésteres de cadeias graxas entre 14 e 26 átomos de carbono, independentemente da presença de insaturações, utiliza-se a equação da curva analítica do octadecanoato de metila. Para os ésteres de cadeias graxas entre 6 e 12 átomos de carbono deve-se utilizar a equação da curva analítica construída com o dodecanoato de metila.
Novamente, assim como acontece na norma EN14103, não se leva em consideração os diferentes fatores de resposta do detector para cada éster que constitui a amostra. Entretanto, nesta norma, é considerada a diferença do fator de resposta para ésteres de cadeias curtas, entre 6 e 12 átomos de carbono, que deve ser comparado com a curva analítica do padrão dodecanoato de metila.
Apesar desta distinção do fator de resposta do detector, para diferentes tamanhos de cadeias graxas dos ésteres (cadeias curtas e cadeias longas), não se leva em consideração a diferença de fator de resposta do detector quando insaturações estão presentes nas cadeias graxas.
O método de calibração externa apresentado nesta norma requer a construção de uma ou duas curvas analíticas, dependendo da fonte de matéria-prima utilizada para a produção do biodiesel, cada uma composta por no mínimo seis soluções de concentrações diferentes de cada padrão. Esse método é sensível a erros de injeção das soluções padrão e das amostras, bem como a erros relacionados com a preparação dos padrões. Em uso rotineiro, a curva analítica, ou parte dela, deve ser refeita a cada dia devido a possíveis variações da resposta do detector do cromatógrafo.53,54,56
A Tabela 1 mostra uma comparação entre os dois métodos de análise de teor de ésteres de biodiesel pelas normas vigentes EN14103 e ABNT15764.
Tabela 1. Comparação entre os métodos de análise estabelecidos pelas normas
EN14103 e ABNT15764 para a análise de ésteres metílicos em biodiesel.
Norma
EN14103 ABNT15764
Detector FID FID
Padronização Interna Externa
Padrões Nonadecanoato de metila
C19:0
Dodecanoato de metila C12:0 e octadecanoato
de metila C18:0
Tamanho das cadeias graxas dos ésteres
Entre 6 e 24 átomos de carbono
Entre 6 e 26 átomos de carbono
Identificação dos picos cromatográficos
Comparação com tempo de retenção de padrões comerciais Comparação com cromatogramas fornecidos e confirmação por espectrometria de massas Fator de resposta do detector Não Parcialmente Análise de ésteres individuais Somente C18:3 Não