Desenvolvimento de metodologia analítica por HS-SPME-GC-MS para avaliação da presença de metabólitos resultantes da decomposição microbiana da água de lastro de biodiesel

Abstract

O biodiesel é um combustível menos poluente que os de origem fóssil (petróleo e derivados), produzido a partir de fontes renováveis, como óleos vegetais e gorduras animais. Quimicamente são ésteres metílico ou etílico de óleos e gorduras obtido por meio da reação de transesterificação de triglicerídeos com álcool metanol ou etanol. Apesar das inúmeras vantagens do biodiesel, o contato com o ar e com a água durante a estocagem pode afetar a sua qualidade; por ser altamente higroscópico. Dependendo das condições de transporte e armazenamento, há proliferação de micro-organismos envolvidos na degradação do combustível, na água de lastro. A água de lastro possui em sua composição uma série de compostos derivados do óleo do qual foi originada. Com intuito de sanar ou reduzir esse problema, determinados fungos são utilizados para conter esta proliferação. Um dos fungos amplamente utilizados é o Pseudallescheria boydii. A avaliação da composição da água de lastro em termos de compostos resultantes dos processos de degradação envolvendo fungos e micro-organismos é fundamental para a caracterização do sistema e eficiência dos fungos. Para a identificação de compostos residuais resultantes da degradação microbiana da água de lastro na presença e ausência de fungos, foi desenvolvida uma metodologia analítica baseada em Cromatografia a Gás acoplada à Espectrometria de Massas que permitisse identificação por tentativa destes compostos. A análise por tentativa é utilizada quando não há padrões disponíveis para os compostos de interesse e consiste em comparar o perfil de fragmentação do espectro de massa gerado com a biblioteca NIST. Uma das técnicas de preparo de amostra mais empregadas para esse tipo de matriz é a SPME (Solid Phase Microextraction). A partir desta problemática, o objetivo do trabalho foi desenvolver metodologia analítica por SPME para análise por cromatografia a gás acoplada a espectrômetro de massas (GC-MS) para compostos resultantes da decomposição microbiana de água de lastro de biodiesel. As melhores condições para a SPME foram estabelecidas possibilitando a comparação entre o perfil de compostos das amostras na ausência e presença do fungo. Na comparação do perfil cromatográfico das amostras controle, os ésteres de cadeia longa são detectados já na primeira semana. Na presença de fungos a ocorrência de ésteres de cadeia longa pode ser detectada somente a partir da quarta semana.

Biodiesel is a less polluting fuel than fossil fuels (petroleum and derivatives), produced from renewable sources such as vegetable oils and animal fats. Chemically they are methyl or ethyl esters of oils and fats obtained by a transesterification reaction of triglycerides with methanol or ethanol. Despite the many advantages of biodiesel, contact with air and water during storage can affect its quality; being highly hygroscopic. Depending on the conditions of transport and storage, proliferation of microorganisms involved in fuel degradation in free water, may occur. Free water has a series of oil-derived compounds in its composition, springing from its original source. In order to remedy or reduce this problem, certain fungi are used. A widely used fungus is Pseudallescheria boydii. The evaluation of free water composition, in terms of compounds resulting from degradation processes involving fungi and microorganisms is essential for the characterization of the system and ascertainment of the efficiency of the fungi. – For identification of residual compounds, resulting from microbial degradation of free water in presence and absence of fungi, an analytical methodology based on Gas-Chromatography coupled to Mass Spectrometry that allows tentative identification of these compounds was developed. Tentative identification is applied when no standards are available for the interest compounds and consists in comparing the fragmentation profile of the generated mass spectrum with the NIST library. One of the most commonly used sample preparation techniques for this type of matrix is SPME (Solid Phase Microextraction). From this problematic, the objective of this work was to develop SPME analytical methodology for analysis by Gas-Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) for compounds resulting from microbial decomposition of biodiesel free water. The best conditions for SPME were established allowing the comparison between the compound profile of the samples in the absence and presence of the fungus. Comparing the chromatographic profile of control samples, long chain esters are detected as early as the first week. In the presence of fungi, the occurrence of long chain esters can be detected only from the fourth week.