VYUŽITÍ GC-FID PŘI KONTROLE SLOŽENÍ MOTOROVÝCH PALIV

Význam tématu

Kontrola kvality motorových paliv je klíčová pro zajištění spolehlivosti provozu vozidel, ochranu motorů a prevenci daňových úniků. Časté manipulace s palivy vedou k mísení nafty a benzinu nebo k přidávání nezdaněných olejů. Tradiční normové zkoušky (ČSN EN 590, ČSN EN 228) často nestačí k odhalení skrytých příměsí, proto se uplatňuje plynová chromatografie s FID detektorem (GC-FID), která poskytuje detailní obraz destilačního profilu a umožňuje odhalit nestandardní složky.

Cíle a přehled studie

Studie v rámci projektu TA02031126 sledovala kvalitu automobilových paliv odebraných na čerpacích stanicích ČR v letech 2012–2013. Cílem bylo:

• prozkoumat rozsah nevyhovujících vzorků benzinu a nafty,
• ověřit možnost detekce příměsí metodou GC-FID,
• připravit a analyzovat modelové směsi nafty s minerálními oleji,
• vydefinovat klíčové analytické parametry pro rutinní identifikaci znečištění.

Použitá metodika a instrumentace

Vyhodnocení paliv probíhalo kombinací normových zkoušek a vysokoteplotní GC-FID s výstupem ve formě simulované destilace. Vzorky standardní nafty, průmyslových olejů a jejich 10 % směsí byly analyzovány následujícími přístroji:

• Plynový chromatograf TRACE GC ULTRA s on-column nástřikem, kolona Varian WCOT ULTIMETAL (10 m × 0,53 mm i.d., 0,17 μm), teplotní program –30 °C na 410 °C (10 °C/min), detektor FID (H₂ 35 ml/min, vzduch 350 ml/min, make-up N₂ 30 ml/min).
• Kinematický viskozimetr Anton Paar SVM 300 (40 °C podle ČSN EN 590).
• Destilační přístroj podle ČSN EN ISO 3405 s digitálním teploměrem.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 27 nevyhovujících benzinu prokázala přítomnost nafty (2–34 % hm.) a vysoký obsah ethanolu (45–60 % obj.). U nafty se u 64 % vzorků odhalily minerální oleje v destilačním rozmezí nad 360 °C. Klíčovými varovnými parametry jsou:

• destilační křivka: překročení T95 (95 % obj. při >360 °C),
• viskozita >2,95 mm²/s při 40 °C,
• GC-FID záznam: zvýšený signál v oblasti 400–500 °C.

Modelové směsi prokázaly, že i při přídavku až 10 % vysoce viskózních olejů lze destilační zkouškou a viskozitou odhalit cizí frakce, avšak u některých olejů s body varu překrývajícími se s naftou může detekce selhat nebo podhodnotit skutečný obsah příměsi.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GC-FID s výstupem simulované destilace doplněná měřením viskozity při 40 °C:

• umožňuje rychlou kontrolu vzorků paliva v QA/QC laboratořích,
• identifikuje příměsi benzinu v naftě a nafty v benzinu,
• odsazuje orientační obsah minerálních olejů,
• slouží jako screening pro detailní analýzu podezřelých vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky GC-FID o chemometrickou analýzu a integraci s infračervenou spektroskopií pro zvýšení citlivosti a kvantifikace olejových příměsí. Další směřování zahrnuje automatizované vyhodnocování chromatogramů pomocí strojového učení a rozvoj referenčních databází typických destilačních profilů průmyslových olejů.

Závěr

Plynová chromatografie s FID detektorem se simulovanou destilací v kombinaci s měřením viskozity představuje účinný nástroj pro veškerou kontrolu kvality motorových paliv. Umožňuje identifikovat jak běžné kontaminace, tak nelegální příměsi minerálních olejů, ať již za účelem daňových úniků nebo jiných manipulací. Pro úplné kvantitativní určení přídavků olejů je nutné doplnit metodu o další analytické techniky.

Reference

1. Twisse F.: EU Fuel Quality Monitoring – 2009 Summary Report, Report to the European Commission, DG Climate Action, 2011.
2. Sengupta B.: Transport Fuel Adulteration, Envis Centre on Control of Pollution, 2013.
3. Gusta A. K., Sharma R. K.: Chapter "A new method for estimation of automobile fuel adulteration", Intech Open, 2012.
4. Chevron Corporation: Motor Gasoline Technical Review, 2009.
5. Mattheou L., Zannikos F., Schinas P.: Global NEST Journal 8(3), 291 (2006).
6. Osueke C. O., Ofondu I. O.: Int. J. Mech. Mechatronics Eng. 11(04), 34 (2011).
7. Paliva pro dopravu a odchylky v jejich kvalitě, rešerše pro projekt TA02031126, SGS Czech Republic & VŠCHT Praha, 2012.
8. Projekt TA02031126: Identifikace odchylek v kvalitě motorových paliv, TAČR Alfa-2, 2012–2014.