Avaliação da precisão intermediária do índice de deficiência de hidrogênios (DBE) das classes oxigenadas de uma amostra de petróleo utilizando o ESI(-)FT-ICR MS

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Cardoso, V.G.K. (UFES) ; Rosa, T.R. (UFES) ; Romão, W. (IFES) ; Filgueiras, P.R. (UFES)

Resumo

O trabalho busca avaliar a variação do índice de deficiência de hidrogênios (DBE), obtido através do ESI(-)FT-ICR MS na comparação com os dados de diferentes semanas. Para a realização do trabalho, uma amostra de petróleo do pré-sal foi preparada e analisada no ESI(-)FT-ICR MS, obtendo os espectros de massas. O procedimento foi realizado oito vezes com intervalos de uma semana. Com isso, obteve-se a abundância relativa dos compostos das classes oxigenadas O, O₂ e O₃, onde os mesmos apresentaram uma boa concordância nas diferentes semanas.

Palavras chaves

DBE; Petroleômica; Metrologia

Introdução

O petróleo é uma mistura complexa de substâncias orgânicas. A sua constituição pode variar de acordo com a matriz geradora e sua evolução térmica. (Thomas, 2001) A importância econômica da caracterização de óleos brutos e seus derivados é algo crescente, pois a quantificação de compostos com nitrogênio, oxigênio e enxofre é de grande interesse das indústrias para otimizar processos, reduzir custos e contornar problemas de corrosão. (Rodgers et al, 2005) A introdução de espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão tem se mostrado muito eficiente no processo de caracterização de óleos brutos, pois permite avaliar separar e identificar dezenas de milhares de componentes no óleo bruto em apenas uma análise. (Marshall et al, 2004, 2008) Através da espectrometria de massas é possível identificar a deficiência de hidrogênios (DBE) numa molécula, propriedade de extrema importância quando o objeto de estudo é o petróleo, visto que alto teor de resinas e asfaltenos, que são compostos que apresentam vários anéis aromáticos, pode gerar custos extras no processamento do óleo. (Pereira, 2013) Nesse sentido, é necessário averiguar a confiabilidade dos resultados obtidos nas análises, visto que os erros são inerentes ao procedimento analítico. Este trabalho, então, propõe avaliar a variação do índice de deficiência de hidrogênios para compostos de classes oxigenadas, que foram identificados através da espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão no modo negativo.(Lira, 2004; Pereira, 2013; Skoog et al 2006)

Material e métodos

Para a realização do experimento foi utilizada uma porção de petróleo. O preparo das amostras foi dado da seguinte forma: A porção de petróleo foi homogeneizada e pesada uma alíquota de 2 mg do óleo, que foi dissolvido em 2 mL de uma mistura de tolueno e metanol 1:1. Em seguida foi adicionado 1 μL de hidróxido de amônio PA para forçar a desprotonação, para a obtenção do espectro no modo negativo. O procedimento descrito foi realizado durante oito dias em diferentes semanas, para a avaliação da precisão intermediária. Depois da preparação da amostra, foi utilizado o espectrômetro de massas ESI(-)FT-ICR-MS (Bruker®) para a obtenção dos espectros de cada uma das seis amostras, que foram obtidos sob os mesmo parâmetros de obtenção para cada modo. Depois que os espectros obtidos, foi realizada a recalibração dos mesmos, utilizando o programa DataAnalysis (Bruker®). Depois de recalibrados, os mesmos foram processados no Composer (Sierra Analytics®) e foram obtidas as classes de compostos e seus respectivos valores de índice de deficiência de hidrogênios (DBE), seguido da interpretação dos dados.

Resultado e discussão

Depois do preparo da amostra de acordo com a metodologia descrita, foi obtido o espectro de massas do óleo estudado no modo negativo. O processamento dos espectros permitiu avaliar as classes de compostos presentes na amostra, entre as classes identificadas, o estudo utilizou somente as classes oxigenadas, devido ao excelente desempenho do equipamento no modo negativo para a identificação das espécies oxigenadas. As classes O, O₂ e O₃ foram os objetos de estudo, pois foram espécies que foram encontradas em todos os espectros durante as oito semanas. Na figura 1 pode ser observada a abundância de cada classe de compostos em cada valor de DBE, figura obtida a partir do processamento do espectro da 2^a semana. De forma analítica, a maior parte dos compostos de classes O, O₂ e O₃ apresentam DBE 1,5, 4,5 e 7,5, respectivamente. Os valores apresentados não são números inteiros, visto que é o DBE de partículas carregadas. A quantidade de compostos encontrados em cada espectro e o DBE mínimo e o máximo encontrado podem ser observados nas figuras 2a, 2b e 2c. Com os valores obtidos, foi retirada a média dos valores dos DBE mínimo e máximo de cada classe e calculado o desvio padrão relativo (DSR). Na classe O o DBE mínimo apresentou média 4,00 e DSR 0,00%, já o DBE máximo apresentou média 9,63 e DSR 5,03%. Na classe O₂ o DBE mínimo apresentou média 1,00 e DSR 0,00%, já o DBE máximo apresentou média 6,13 e DSR 5,40%. Na classe O₃ o DBE mínimo apresentou média 3,75 e DSR 11,6%, já o DBE máximo apresentou média 12,6 e DSR 7,86%. Podendo, então, ser constatada uma boa concordância entre os valores.

Apresenta a fração relativa dos compostos de cada classe em função o DBE dos mesmos compostos.


A tabela apresenta a quantidade de compostos encontrados e os DBE mínimo e máximo para cada semana dos compostos de classe (a) O, (b) O2 e (c) O3.

Conclusões

O trabalho permitiu verificar a concordância dos valores de DBE obtidos a partir de análises de uma amostra de petróleo em diferentes semanas. Os resultados mostraram-se muito satisfatórios, mostrando uma boa concordância. Os baixos valores para o desvio padrão relativo corroboram a satisfação com os valores obtidos, sendo que apenas a média do DBE mínimo da classe O3 apresentou um desvio padrão relativo maior que 10,0%.

Agradecimentos

Primeiramente agradeço a Deus. Agradeço à UFES e ao LabPetro por terem permitido a realização dos trabalhos. Agradeço à FAPES pelo financiamento do projeto PIBITI.

Referências

Lira, F. A. Metrologia Na Indústria. 3ª. São Paulo: Editora Érica, 2004. 246 p.
Marshall, A. G.; Rodgers, R. P. Petroleomics : The Next Grand Challenge for Chemical Analysis Petroleum and Mass Spectrometry : Divergent. Acconts of
Chemical Research. 2004, 37. 53–59.
Marshall, A. G.; Rodgers, R. P. Petroleomics : Chemistry of the Underworld. PNAS. 2008, 105. 18090-18095.
Pereira, T. M. C. Aplicações da Espectrometria de Massas de Ressonância Ciclotrônica de Íons por Transformada de Fourier (FT-ICR-MS) em Petroleômica. 2013. 136 f. Dissertação (Mestrado em Química). Departamento de Química, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2013.
Rodgers, R. P., Schaub, T. M., Marshall, A. G. Petroleomics: MS Return to Its Roots. American Chemical Society. 2005. 1. 20-27.
Skoog, D. A., West, D. M.; Holler, F.J.; Crouch, S. R. Fundamentos de Química Analítica. 8ª. São Paulo: Cengage Learning, 2006. 1000 p.
Thomas, J. E. Fundamentos Da Engenharia Do Petróleo. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2001. 271 p.