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Application of multivariate techniques in infrared spectra for determination of total levels of carbon, oxygen and hydrogen in samples of biomass and biochar (translated from Portuguese language)

TitleApplication of multivariate techniques in infrared spectra for determination of total levels of carbon, oxygen and hydrogen in samples of biomass and biochar (translated from Portuguese language)
Publication TypeThesis
Year of Publication2015
AuthorsBorges, Yuri Araújo
UniversityUniversidade Federal de Goiás (Goias Federal University)
Abstract

Um meio eficiente para a manutenção da concentração de dióxido de carbono na atmosfera é a utilização do biocarvão na agricultura. Para utilizá-lo de forma correta em determinadas situações torna-se necessária à quantificação dos principais teores elementares nele contidos assim como na sua matéria-prima, a biomassa. Para quantificação de teores totais de carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio, a utilização das técnicas de calibração multivariada MLR e PLS associada aos métodos de seleção de variáveis SPA, GA e iPLS sobre espectros de infravermelho médio de amostras de biomassas e de seus biocarvões respectivos, resultaram na obtenção de modelos para a determinação de teores totais para esses elementos. Em diversas propostas foi obtido modelos viáveis para a quantificação dos teores elementares presentes nas amostras, com destaque a proposta SPA-MLR que apresentou sempre em todos os teores modelos com capacidade predição a outros conjuntos de amostras, com valores do parâmetro RPD de 4,152; 4,517; e 3,314 para carbono, oxigênio e hidrogênio, respectivamente. Além dos modelos multivariados também foram feitas análise de agrupamentos das amostras. Elas apresentaram padrões quando submetidas às análises PCA e HCA, havendo a separação de agrupamentos de amostras com relação direta às diferenças de porcentagem composicional de carbono e oxigênio, sendo esses os elementos com maior concentração nas amostras de biomassas e biocarvões e os mais sujeitos a mudança porcentual devido ao processo de pirólise. (An effective way to maintain the carbon dioxide concentration in the atmosphere is the use of biochar in agriculture. To use it correctly in certain situations it becomes necessary for the quantification of the main elementary levels contained therein as well as its raw material, biomass. For quantification of total carbon content, nitrogen, oxygen and hydrogen, the use of multivariate calibration techniques MLR and PLS associated with SPA variable selection methods, GA and iPLS of mid infrared spectra of biomass samples and their respective biocarvões resulted in obtaining models for the determination of total contents for these elements. In several proposals was reached viable models for quantifying the elementary levels present in the samples, especially the SPA-MLR proposal ever presented at all levels models with predictive capacity to other sets of samples with RPD parameter values ​​of 4,152; 4,517; and 3,314 to carbon, oxygen and hydrogen, respectively. In the multivariate models we have also made the analysis of samples groups. They had patterns when subjected to PCA and HCA analysis, with the separation of samples of clusters with direct relation to differences in compositional percentage of carbon and oxygen, and these elements with the highest concentration in the samples of biomass and biocarvões and more subject to change percentage due to the pyrolysis process.)

URLhttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/4932