Determination of free glycerol in biodiesel using UV-visible spectroscopy: a validation study

Abstract

High glycerol content in biodiesel impairs engine performance. Brazilian legislation, (ANP Resolution 45/2014), limits the maximum of 0.02 % w/w for free glycerol in biodiesel. The ASTM D6584 standard method for glycerol determination is gas chromatography, a time consuming and expensive technique. As alternative, free glycerol in biodiesel can be determined, after derivatization, by absorption spectroscopy in the visible region (410 nm). In this work, we have used a validation protocol for the spectroscopy method. Results indicate that the proposed method is linear (r2 = 0.995) for the studied concentration range and has acceptable accuracy and precision. The method presented relative standard deviations values of intermediate repeatability and accuracy below 5.0 %. To calculate the limits of detection and quantification, three different calculation methods were used. Two of them resulted in appropriate quantification limits for glycerol. However, for the INMETRO calculation method, we found a higher value of quantification limit. Considering that the method is based on a chemical derivatization reaction, to produce a color product, the robustness of the method was analyzed for small changes in reaction temperature, wavelength and type of cuvette used in measurements. The results have shown that the method is robust for small variations in the reaction temperature, but not for small changes in wavelength and type of cuvette used (glass or plastic cuvette).

Concentrações elevadas de glicerina livre em biodiesel causam danos em motores. Pela legislação brasileira, (ANP Resolução 45/2014), o limite máximo permitido para glicerina livre em biodiesel é 0,02 % em massa. A norma ASTM D6584 estabelece que o método padrão para se determinar glicerina livre em biodiesel é cromatografia gasosa, uma técnica demorada e cara. Como alternativa, a glicerina livre pode ser quantificada, após derivatização, por espectroscopia de absorção na região do UV-Visível (410 nm). No presente trabalho usamos o protocolo de validação para o método espectroscópico. Resultados indicam que o método é linear (r2 = 0.995) para o intervalo de concentrações estudado e possui exatidão e precisão aceitáveis. O método apresentou valores de desvio padrão relativos para repetibilidade e exatidão abaixo de 5,0 %. Para o cálculo dos valores de limite de detecção e quantificação foram empregados três diferentes métodos. Dois deles apresentaram limites de quantificação apropriados para glicerina. Entretanto, o método proposto pelo INMETRO forneceu um valor maior para o limite de quantificação. Considerando que o método é baseado em reação química de derivatização, com parâmetro colorimétrico, a robustez do método foi analisada para pequenas alterações na reação em função da temperatura, do comprimento de onda e do material da cubeta. Os resultados mostraram que o método é robusto para pequenas variações na temperatura de reação, mas não é robusto para mudanças no comprimento de onda e para mudança de material da cubeta (plástico ou vidro).