Biodiesel quality assessment: an automated approach for analysis of free and total glycerol content in biodiesel (B100), according to the EN 14105 and ASTM D6584 methods

Význam tématu

Biodiesel (B100) je obnovitelným palivem vyráběným transesterifikací rostlinných či živočišných olejů. Kontrola obsahu volného a celkového glycerolu je klíčová pro zajištění kvality paliva, bezpečný provoz motorů a dodržení norem (ASTM D6751, EN 14214). Vysoký podíl glycerolu může způsobit usazování nečistot, ucpávání vstřikovacích trysek a poškození motoru.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat použití plně automatizovaného systému Thermo Scientific TriPlus RSH SMART ve spojení s GC TRACE 1610 s FID detektorem pro analýzu volného a celkového glycerolu podle metod EN 14105 a ASTM D6584. Auto­sampler má omezit manuální zásahy, zvýšit průchodnost vzorků a reprodukovatelnost výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Automatizované přípravné kroky zahrnovaly odvážení 100 mg vzorku biodieselu, přidání interních standardů (1,2,4-butanetriol, tricaprin), derivatizaci MSTFA a po reakci doplnění n-heptanem. Systém umožnil výměnu stříkačky a míchání vzorků na vortexu. GC analýza probíhala na kolóně TraceGOLD TR-BIOD (15 m × 0,32 mm × 0,10 µm) s PTV injektorem v režimu simulovaného studeného na sloupci a FID detektorem. Použitým softwarem byl Chromeleon 7.3 CDS pro řízení instrumentace, sběr a archivaci dat.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě metody vykázaly vynikající lineární odezvu s r2 > 0,999 pro kalibrační křivky glycerolu i glyceridů. Pro vzorek i referenční materiál (CRM) byla naměřena celková glycerinová frakce 0,21 % a 0,12 %, splňující požadavky ≤ 0,25 %. Opakovatelnost (n=21 pro ASTM D6584; n=10 pro EN 14105) byla v mezích metodických limitů (r ≤ 0,03 % pro volný glycerol, oblastní RSD glyceridů < 2 %). Nepozorován byl žádný signifikantní carry-over po 30 vzorcích.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaná příprava vzorků nabízí:

• Minimální manuální zásahy a riziko lidské chyby
• Nižší expozici operátora nebezpečným činidlům
• Vyšší průchodnost až 30 vzorků na běh
• Vysokou přesnost a reprodukovatelnost výsledků
• Integrovanou správu dat s plně auditovanou historií v CDS

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat rozšíření automatizace na další analýzy biodieselu (FAME, methanol), integraci s MS detektorem pro cílené sledování stopových kontaminantů, využití pokročilých algoritmů strojového učení pro interpretaci chromatogramů a decentralizaci analýz v menších provozních laboratořích.

Závěr

Použití TriPlus RSH SMART autosampleru a TRACE 1610 GC-FID poskytuje robustní, plně automatizované řešení pro analýzu volného i celkového glycerolu v biodieselu podle norem EN 14105 a ASTM D6584. Metoda splňuje požadavky na přesnost, linearitu i opakovatelnost, zároveň zvyšuje produktivitu a bezpečnost laboratoře.

Reference

• ASTM D6584‐21 Standard Test Method for Determination of Total Monoglycerides, Total Diglycerides, Total Triglycerides, and Free and Total Glycerin in B‐100.
• EN 14105 Fat and Oil Derivatives – Fatty Acid Methyl Esters (FAMEs) – Determination of Free and Total Glycerol and Mono-, Di-, Triglyceride Contents, 2020.
• EN 14110 Fat and Oil Derivatives – FAMEs – Determination of Methanol Content, 2020.
• EN 14103 Fat and Oil Derivatives – FAMEs – Determination of Ester and Linolenic Acid Methyl Ester Content, 2020.
• Thermo Fisher Scientific, Application Note 001898: Biodiesel Quality Assessment: Characterization of Residual Methanol in Finished Biodiesel (B100) by Headspace Sampling According to EN 14110.
• Thermo Fisher Scientific, Application Note 001899: Biodiesel Quality Assessment: Determination of Esters and Linolenic Acid Methyl Ester Content in Biodiesel (B100) by GC-FID, According to EN 14103.
• ASTM D6751‐20a Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Middle Distillate Fuels.
• EN 14214:2012, A2:2019 Liquid Petroleum Products – FAME for Use in Diesel Engines and Heating Applications – Requirements and Test Methods.
• Thermo Fisher Scientific, Guide to Automated Sample Preparation for GC and GC-MS: EB000396.
• Thermo Fisher Scientific, TriPlus RSH SMART Robotic Sampling System Brochure: BR52235‐EN 0921C.