Orientador: Marcos Nogueira Eberlin

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Amostras de petróleos bruto e derivados podem ser caracterizadas com altíssima rapidez e eficiência através da técnica denominada petroleômica por espectrometria de massas por ressonância ciclotrônica de íons e transformada de Fourier (FT-ICR MS). Milhares de marcadores polares são...

Resumo: Amostras de petróleos bruto e derivados podem ser caracterizadas com altíssima rapidez e eficiência através da técnica denominada petroleômica por espectrometria de massas por ressonância ciclotrônica de íons e transformada de Fourier (FT-ICR MS). Milhares de marcadores polares são resolvidos e identificados em questão de 6 ~ 7 minutos com muita agilidade e confiabilidade. A técnica produz, porém, uma enormidade de dados que precisam ser tratados com eficiência, através de um software que combine estratégias eficientes de programação e inteligência química no processamento e visualização. Neste trabalho, toda uma estratégia já aprovada em testes preliminares foi desenvolvida com esta finalidade. Esta estratégia levou a atribuição da composição elementar inequívoca para todos os sinais adquiridos. As etapas envolveram: a atribuição da m/z para cada sinal do espectro, a atribuição do limiar ótimo de intensidade para o ruído de cada espectro individualmente, a construção de um banco de dados teórico de correlação massa e fórmula molecular para os possíveis constituintes polares do petróleo, a atribuição da composição elementar para cada sinal através da comparação com este banco teórico, a eliminação de duplicidade de atribuições através da confirmação do padrão isotópico e comparação com séries homólogas, a organização dos dados por classes (heteroátomos) e tipo (Double bond equivalent - DBE) e a construção de bibliotecas gráficas para a visualização e interpretação das atribuições (Diagramas de Kendrick e van Krevelen). A combinação destes algoritmos e a execução automática deles formam o software de altíssima eficiência e alta tecnologia para tratamento e visualização de dados de petroleômica por FT- ICR MS. Este software foi e está sendo utilizado pelo grupo de pesquisa como ferramenta para diferentes linhas de pesquisa em petroleômica por FT-ICR MS aplicada a petróleo e seus derivados, entre elas: a) acompanhamento do processo de eliminação de compostos polares de diesel através de hidrotratamento e oxitratamento, b) atribuição e detalhamento de ácidos naftênicos presentes no petróleo, a sua correlação com índice de corrosão associado, c) o acompanhamento rápido para processos visando sua remoção e d) análises de frações de asfaltenos e a identificação de contaminantes

Abstract: Crude oil samples and their derivatives can be characterized with ultra high speed and efficiency through the technique called petroleomics by Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT ICR-MS). Thousands of polar markers are resolved and identified in ~ 6-7 minutes...

Abstract: Crude oil samples and their derivatives can be characterized with ultra high speed and efficiency through the technique called petroleomics by Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT ICR-MS). Thousands of polar markers are resolved and identified in ~ 6-7 minutes with great reliability and agility. This technique provides a large amount of data that requires efficient procedures for data processing. This may be achieved with software that combines efficient programming strategies and chemical intelligence in processing and graphical displays. In this work, all strategies already approved by preliminary data were applied with this goal. Through these strategies all unequivocal elementary compositions were achieved for all resolved signals in the spectra. The steps performed were: attribution of m/z value for each signal; attribution of the best intensity threshold for noise for each individual spectrum; theoretical data base elaboration with mass and molecular formula for all possible polar compounds present in petroleum; elemental composition assignments for each signal through data base comparison; duplicated assignment elimination by isotopic pattern confirmation and homologous series comparison; data organization by heteroatom classes and type (DBE); and graphical library elaboration needed to assist assignment interpretation (Kendrick and van Krevelen Diagrams). The combination of all these algorithms with automatic execution establishes highly efficient software and highly technological petroleomics data processing by FT- ICR MS. This software is being used by our research group as a study tool in different research areas and for different goals, specifically in Petroleomics by FT-ICR MS applied to crude oil and its derivatives. Some of them are (a) monitoring polar compound removal from diesel by hydro and oxy treatments, (b) detailed naphthenic acid assignment, and monitoring of their correlation with and (c) their removal processes and (d) identification of asphaltene fraction and identification of contaminants