Método do enxame de partículas para otimização de modelos de regressão multivariada empregados na determinação de biodiesel em blendas biodiesel/óleo vegetal/diesel

Abstract

Foram comparados diferentes modelos de regressão multivariada por mínimos quadrados parciais para a quantificação de biodiesel nas blendas binárias e ternárias biodiesel/óleo vegetal/diesel empregando espectrofotometria no infravermelho médio com reflexão total atenuada (FTIR/ATR). Um total de oitenta blendas binárias ou ternárias foram empregadas para a construção e validação dos modelos. O método do enxame de partículas (PSO) foi implementado para a otimização das regiões espectrais juntamente com a regressão por mínimos quadrados parciais por intervalo (iPLS). Dentre os modelos por PLS empregando: toda a faixa espectral 4000-650 cm-1, as regiões espectrais sugeridas pela norma ASTM NBR 15568 (1750-1735 cm-1 e 1200-1100 cm-1) e as regiões selecionadas pelo modelo híbrido iPLS-PSO, os melhores resultados de R2 cal, RMSEC, RMSECV e RMSEP foram obtidos para o iPLS-PSO, que emprega uma abordagem determinística (iPLS) combinada a uma abordagem heurística (PSO). Assim é possível utilizar a regressão por PLS para quantificação dos teores de biodiesel em amostras reais de diesel comercial (blendas de biodiesel/diesel), mesmo quando estas foram intencionalmente adulteradas total ou parcialmente com óleo vegetal.

This work compares different multivariate partial least squares regression models for the quantification of biodiesel in binary and ternary blends biodiesel/vegetable oil/diesel using the Fourier transform infrared by attenuated total reflectance (FTIR/ATR). Eighty ternary or binary blends were used for the calibration and validation of models. The particle swarm optimization (PSO) was implemented to select the spectral regions combined with the interval partial least squares regression (iPLS). Three models obtained by regression by partial least squares (PLS) using the completely spectral range (4000-650 cm-1), the spectral regions suggested by ASTM NBR 15568 (1750-1735 cm-1 and 1200-1100 cm-1) and the regions selected by the hybrid model iPLS-PSO were builded. The best results of R2 cal, RMSEC, RMSECV and RMSEP were obtained for iPLS-PSO, which employs a deterministic approach (iPLS) combined with a heuristic approach (PSO). These results using multivariate regression to quantify the biodiesel content in real samples of commercial diesel (biodiesel blends/diesel), even when these were intentionally adulterated completely or in part with.