Produção de exopolissacarídeos bacterianos a partir de glicerol residual gerado na síntese de biodiesel

A busca por combustíveis alternativos, tais como os biocombustíveis, torna-se necessária devido à crescente demanda por combustíveis em todos os setores da atividade humana, sendo que quase toda energia consumida no mundo provém do petróleo, uma fonte limitada, que emite grande quantidade de gases poluentes. Devido à grande diversidade de culturas oleoginosas no país, o Brasil demonstra potencial para substituição do diesel pelo biodiesel. No processo de obtenção deste, o óleo vegetal sofre uma transesterificação, sob a ação de um catalisador básico e na presença de um álcool, formando três moléculas de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, que constituem o biodiesel em sua essência, liberando uma molécula de glicerol, que é o coproduto mais abundante desta reação. Sendo assim, a utilização do glicerol residual é uma ótima alternativa para agregar valor à cadeia produtiva do biodiesel, minimizar os danos de um possível descarte inadequado, além de diminuir os custos do processo. Com este intuito, este trabalho propõe o uso do glicerol residual como fonte de carbono para produção de exopolissacarídeos (EPSs). Para tal, foram utilizadas linhagens de bactérias mencionadas na literatura como produtoras de EPSs de importância comercial, sendo elas: Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae IBSBF 1230, Pseudomonas oleovarans NRRL B-14683, Sphingomonas capsulata NRRL B-4261 e Zymomonas mobilis NRRL B-4286. Os cultivos foram realizados em meio apropriado para cada micro-organismo, e como fontes de carbono foram testadas a sacarose, o glicerol residual e uma mistura de ambos na proporção de 1:1 m/m. Os meios foram inoculados com suspensão da bactéria em estudo, sendo avaliados parâmetros relativos ao crescimento celular e à produção de EPSs. Para X. campestris pv. mangiferaeindicae, foram determinadas algumas propriedades reológicas e térmicas dos EPSs produzidos com as diferentes fontes de carbono, bem como o índice de emulsificação com diferentes óleos vegetais. X. campestris apresentou uma concentração de EPSs em torno de 4 g.L-1 em todos os meios estudados, comportamento similar ao da bactéria P. oleovorans, diferindo apenas no meio contendo sacarose (0,8 g.L-1 ). S. capsulata apresentou uma maior concentração de EPSs em meios contendo sacarose e a mistura de sacarose com glicerol residual, em torno de 3,4 g.L-1 , e em meio contendo glicerol residual este valor caiu para 1,7 g.L-1 . Já Z. mobilis apresentou um melhor resultado em meio contendo sacarose e glicerol residual, atingindo 1,3 g.L-1 , sendo que em meio contendo somente sacarose e glicerol residual estes valores foram inferiores alcançando 0,2 e 0,7 g.L-1 , respectivamente. Quase todas as bactérias atingiram a fase estacionária em 24 h de cultivo e o pH permaneceu praticamente constante, sendo verificada uma queda mais acentuada somente para Z. mobilis. O comportamento reológico foi similar para as xantanas produzidas nos diferentes meios, entretanto a viscosidade inicial foi maior com o meio a sacarose (637 cP), seguido da mistura de sacarose com glicerol residual (279 cP) e glicerol residual (60 cP). O IE24 foi superior quando utilizado o óleo de milho, atingindo valores de 97, 72 e 64 % em sacarose, mistura de sacarose com glicerol e glicerol residual, respectivamente. Desta forma, pode-se afirmar que a mudança na fonte de carbono afeta estas propriedades.

Produção de lipídios microbianos a partir de glicerol bruto gerado na síntese de biodiesel

Diante da grande quantidade de glicerol bruto gerado na síntese do biodiesel e seu baixo valor comercial, torna-se fundamental encontrar formas alternativas para converter este substrato em produtos com valor agregado. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar diferentes leveduras oleaginosas capazes de metabolizar o glicerol bruto, gerado como coproduto na síntese de biodiesel, visando produzir biomassa como fonte de lipídios. Todos os cultivos foram realizados em frascos agitados, em condições estabelecidas de acordo com cada etapa do trabalho, sendo obtidos dados relativos ao crescimento celular e à produção de lipídios, tratados estatisticamente conforme o propósito. Lipomyces lipofer NRRL Y-1155 apresentou diferenças significativas em relação às outras leveduras oriundas de banco de cultura, atingindo 57,64% de lipídios na biomassa. Estas leveduras apresentarem perfis de ácidos graxos diferenciados, semelhantes aos dos principais óleos vegetais utilizadas na síntese de biodiesel, com predominância de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente ácido linoleico (68,3% na levedura Rhodotorula glutinis NRRL YB-252). O ácido gama-linolênico, um ácido graxo essencial ω6, foi detectado em todas as leveduras analisadas, sendo que na biomassa de Candida cylindracea NRRL Y-17506 chegou a 23,1%. Através de um planejamento experimental Plackett-Burman, verificou-se que as variáveis concentração de extrato de levedura e de MgSO4.7H20 demonstraram maior influência na produção de lipídios por uma linhagem silvestre de Rhodotorula mucilaginosa. Para esta levedura, a partir da análise de efeitos foi possível estabelecer a seguinte condição para a produção de lipídios: 30,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 3,0 g.L-1 MgSO4.7H2O; 1,2 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Nestas condições conseguiu-se um teor de lipídios de 59,96% e lipídios totais produzidos de 5,51 g.L-1 . Também foi possível observar aumento no teor de lipídios da biomassa ao longo do tempo de cultivo, bem como o aumento do teor relativo do ácido linoleico, que atingiu 52%. Dentre as leveduras isoladas a partir de amostras ambientais do Extremo Sul do Brasil, a levedura identificada como Cryptococcus humicola se destacou das demais, apresentando proporção de 23,5% de ácidos graxos saturados, 14,8% de ácidos graxos monoinsaturados e 54,9% de ácidos graxos poli-insaturados, destacando-se o ácido linoleico. O planejamento Plackett-Burman foi também utilizado para esta levedura, sendo que as variáveis concentração de extrato de levedura e glicerol bruto demonstraram maior influência na produção de lipídios. Posteriormente, um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi proposto visando à otimização da produção de lipídios. Os modelos empíricos preditivos obtidos para biomassa máxima e lipídios totais permitiram estabelecer para a produção de lipídios por Cryptococcus humicola a seguinte condição otimizada: 100,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 4,8 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Esta condição representou um incremento de cerca de 2 vezes nos lipídios totais em relação à melhor condição estabelecida pelo planejamento Plackett-Burmann e um acréscimo de cerca de 4,8 vezes em relação às condições testadas inicialmente, atingindo 37,61% de lipídios e 8,85 g.L-1 de lipídios totais. Deste modo, os propósitos de valorização de um coproduto oriundo da síntese de biodiesel, bem como a produção de um óleo com potencial para a produção de biodiesel, foram cumpridos.

Desenvolvimento e validação de método para determinação do perfil graxo do biodiesel de Tungue e Blendas com soja empregando GC-MS

No Brasil o biodiesel é utilizado em misturas com óleo diesel em proporções de 5%, sem que haja modificações nos motores. Com o intuito de diversificar a utilização de oleaginosas não comestíveis no ramo dos biocombustíveis, e ainda vincular a produção com agricultura sustentável, uma alternativa para o RS é a utilização do óleo de tungue para a produção de biodiesel. A caracterização e quantificação de ácidos graxos do biodiesel de tungue, torna-se importante devido à seu exclusivo perfil graxo. Neste trabalho, foi estudado o desenvolvimento e validação de método para a determinação do perfil graxo do biodiesel metílico de tungue e blendas com soja utilizando GC-MS. Os parâmetros de validação considerados foram: curva analítica, linearidade, seletividade, limite de detecção e quantificação, robustez, precisão e exatidão. Para determinar as melhores condições cromatográficas, foram testadas diferentes programações de temperatura no forno cromatográfico; fluxo de gás; temperatura do injetor, detector e interface; e modo de injeção. As condições do GCMS após a otimização foram: injeção de 1 µL com injeção em alta pressão (300 kPa), T do injetor: 250 ºC, injeção split 1:30, fluxo de 1 mL min-1, coluna Rtx-5MS com dimensões 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm, T forno: isoterma de 2 min a 130 ºC, aumento de 20 ºC/min até 220 ºC, aumento de 0,5ºC/min até 223ºC, aumento de 7 ºC/min até 250 ºC e isoterma em 250 ºC por 3 min, resultando em 20 min de análise. A temperatura da fonte e interface foram de 200 ºC e 250 ºC, respectivamente, com o MS no modo full scan, ionização por impacto eletrônico a 70 eV, e intervalo de massas de 30 a 500 u.m.a. A identificação do α-eleosteárico foi baseada na fragmentação característica do composto, pela comparação com o espectro do ácido linolênico, e ainda pelo tempo de retenção do composto. Na validação, as curvas analíticas apresentaram valores de r maiores que 0,99. O LD e LQ foram adequados, permitindo a quantificação de ésteres na concentração mínima de 0,6%. Os valores de exatidão ficaram entre 86 e 117%, com RSD% menores que 8%. O efeito matriz também foi avaliado, sendo que esse efeito foi considerado médio para a maioria dos compostos, ficando entre ± 20 e 50%. Durante a aplicação do método, o mesmo se mostrou adequado para amostras de biodiesel metílico de tungue e blendas com soja, nas proporções de 15:85, 20:80 e 25:75 (T:S, v/v). A aplicabilidade do método também foi testada para o biodiesel de soja, obtendo resultados satisfatórios, mostrando-se assim, além de tudo, ser um método robusto.

Determinação simultânea de Glicerol livre e total, MONO-, DI e triglicerídeos em biodiesel etílico de girassol, mamona e da mistura de sebo e soja empregando GC-FID

O biodiesel produzido para ser comercializado no Brasil deve estar de acordo aos padrões de qualidade estabelecidos pela resolução de 4 de fevereiro de 2010 da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e do Biocombustível (ANP, 04/2010). Neste trabalho, foi estudada a aplicação dos métodos ASTM D 6584 e EN 14105 para o biodiesel de mamona e biodiesel oriundo de rota etílica. Ambos os métodos empregam GC (Cromatografia Gasosa, do inglês Gas Chromatography) com FID (Detecção por Ionização em Chama, do inglês Flame Ionization Detection) e reação de sililação com N-metil-N-(trimetilsilil)trifluoracetamida (MSTFA). Os compostos foram identificados para quantificação pelos tempos de retenção, para os diglicerídeos e triglicerídeos foram utilizadas bandas de tempo de retenção. Os parâmetros de validação considerados foram: curva analítica, linearidade, sensibilidade, robustez, precisão e exatidão. Os métodos ASTM D 6584 e EN 14105 apresentaram sensibilidade semelhante para todos os compostos. Foram escolhidas as condições cromatográficas estabelecidas pelo método ASTM D 6584 por ser mais rápido que o EN14105 e ter sensibilidade semelhante. O método apresentou boa linearidade com todas as curvas analíticas com r maiores que 0,999. A reação de sililação com MSTFA foi otimizada para o biodiesel etílico de mamona em virtude da sua composição química. Um volume de 500 μL de MSTFA foi escolhido para realização dos ensaios de exatidão e precisão. Os valores de exatidão ficaram entre 67 e 145,9% com valores de precisão menores que 11%. Foi avaliada a ocorrência de efeito matriz para biodiesel etílico de mamona, sendo que esse efeito foi considerado baixo para glicerol, monooleína e dioleína e médio para trioleína. Mesmo havendo efeito de matriz o preparo das curvas analíticas em solvente conforme sugerido pelos métodos de referência foi mantido. O método foi robusto frente às variações da composição química da matriz. Na aplicação do método, esse se mostrou adequado para amostras de biodiesel etílico de mamona, de girassol e da mistura de sebo e soja.

AGRIFIS - simulador de prospecção de cenários e avaliação de projetos de produção de sementes, óleo in natura e biodiesel de mamona.

Este trabalho propõe um modelo de prospecção de cenários e avaliação de projetos de atividades econômicas de produção agrícola de mamona caracterizada como agricultura familiar, extração de óleo vegetal in natura de sementes de mamona e produção de biodiesel (transesterificação), na forma de cadeia produtiva integrada. O modelo utiliza indicadores de avaliação econômico-flnanceiro, ambiental e social, como por exemplo, VPL, TIR, PBS, PBD, custo de produção, renda familiar, número de famílias assentadas e funcionários empregados, e outros, para identificar o desempenho de cada proposta de projeto. Para tanto, foi desenvolvido um ambiente computacional "AGRIFIS" para abrigar o modelo proposto nesse trabalho, que é uma ferramenta de apoio à tomada de decisão para investimentos em cadeia produtiva de mamona, pois se pode estimar o fluxo de caixa futuro de uma determinada proposta de projeto, incluindo as lucratividades, as despesas, a rentabilidade das famílias assentadas para determinadas condições pré-estabelecidas.

Desenvolvimento de metodologias analíticas alternativas por cromatografia gasosa para análise de biodiesel

Since the beginning of the National Program for Production and Use of Biodiesel in Brazil, in 2004, different raw materials were evaluated for biodiesel production, trying to combine the agricultural diversity of the country to the desire to reduce production coasts. To determine the chemical composition of biodiesel produced from common vegetables oils, international methods have been used widely in Brazil. However, for analyzing biodiesel samples produced from some alternative raw materials analytical problems have been detected. That was the case of biodiesel from castor oil. Due the need to overcome these problems, new methodologies were developed using different chromatographic columns, standards and quantitative methods. The priority was simplifying the equipment configuration, realizing faster analyses, reducing the costs and facilitating the routine of biodiesel research and production laboratories. For quantifying free glycerin, the ethylene glycol was used in instead of 1,2,4-butanetriol, without loss of quality results. The ethylene glycol is a cheaper and easier standard. For methanol analyses the headspace was not used and the cost of the equipment used was lower. A detailed determination of the esters helped the deeper knowledge of the biodiesel composition. The report of the experiments and conclusions of the research that resulted in the development of alternative methods for quality control of the composition of the biodiesel produced in Brazil, a country with considerable variability of species in agriculture, are the goals of this thesis and are reported in the following pages

Cultivo de oleaginosas para produção de biodiesel como uma estratégia de mitigação às mudanças climáticas.

O aumento da concentração de Gases de Efeito Estufa (GEE) tem sido apontado como o principal agente das mudanças climáticas. O carbono é o principal GEE de origem antrópica. A redução das emissões de GEE para a atmosfera pode ser alcançada pela adoção de medidas mitigadoras, tais como o uso de biodiesel, em substituição aos combustíveis fósseis. Neste trabalho foram elaborados cenários de mitigação do uso de biodiesel produzido a partir do cultivo de oleaginosas por agricultores familiares do semiárido em substituição ao diesel mineral no setor de transporte rodoviário no Brasil. Os resultados apontam para o potencial de produção total de cerca de 0,9 a 2 bilhões de litros biodiesel em 2015, a partir do fornecimento de matéria -prima pelos agricultores familiares do semiárido, o que corresponde a uma redução de emissões de CO2 de até 7% no setor de transporte rodoviário. Na possibilidade de geração de créditos de carbono (Reduções Certificadas de Emissões - RCE) as emissões evitadas do uso desse biodiesel em substituição do diesel mineral, poderiam gerar entre 103 a 4.835 RCE ao ano, dependendo do cenário e do ano considerado. No caso da venda desses créditos a renda bruta equivale a cerca de U$5 a U$18,00 por metro cúbico (1000 litros) de biodiesel produzido, dependendo do cenário analisado e considerando o valor de venda de créditos de carbono igual a U$ 10,00/tCO2.

REFLEXÕES SOBRE O ETANOL E O BIODIESEL NA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA

A importância dada mundialmente para as fontes renováveis de energia se resulta das instabilidades relacionadas ao fornecimento de petróleo, ao cumprimento de tratados internacionais de redução de gases de efeito estufa, às exigências legais e a obrigação moral de promoção do Desenvolvimento Sustentável. No caso brasileiro, também se adota uma política voltada para a substituição de combustíveis de origem fóssil por combustíveis renováveis, dentre essas fontes tem recebido grande atenção a produção do etanol e do biodiesel. A proposta deste trabalho é discutir o cenário geral dessa nova aposta de produção de energia no país, elencando sutilmente algumas de suas condições, como as especulações financeiras e interesses particulares de alguns dos setores que incentivam a produção dos biocombustíveis. Em alguns casos, tais incentivos são baseados no discurso da viabilidade econômica, da sustentabilidade ambiental e da qualidade social, sendo esse, muitas vezes, interpretado de forma tendenciosa a apaziguar os impactos na cadeia produtiva de alimentos, no meio ambiente, na economia do país e para a sua população. Assim, antes mesmo do Brasil assumir o trabalho de produzir os combustíveis de que urgem as necessidades do mundo, no ritmo que o consumo e a acumulação do capital tanto impõem, é vital que se reflita para qual modelo de desenvolvimento se estará caminhando.

Environmental aspects and challenges of oilseed produced biodiesel in Southeast Asia

Research on alternative fuel for the vehemently growing number of automotivesis intensified due to environmental reasons rather than turmoil in energy price and supply. From the policy and steps to emphasis the use of biofuel by governments all around the world, this can be comprehended that biofuel have placed itself as a number one substitute for fossil fuels. These phenomena made Southeast Asia a prominent exporter of biodiesel. But thrust in biodiesel production from oilseeds of palm and Jatropha curcas in Malaysia, Indonesia and Thailand is seriously threatening environmental harmony. This paper focuses on this critical issue of biodiesels environmental impacts, policy, standardization of this region as well as on the emission of biodiesel in automotive uses. To draw a bottom line on feasibilities of different feedstock of biodiesel, a critical analysis on oilseed yield rate, land use, engine emissions and oxidation stability is reviewed. Palm oil based biodiesel is clearly ahead in all these aspects of feasibility, except in the case of NOx where it lags from conventional petro diesel.

A physico-chemical characterisation of particulate emissions from a compression ignition engine : the influence of biodiesel feedstock

This study undertook a physico-chemical characterisation of particle emissions from a single compression ignition engine operated at one test mode with 3 biodiesel fuels made from 3 different feedstocks (i.e. soy, tallow and canola) at 4 different blend percentages (20%, 40%, 60% and 80%) to gain insights into their particle-related health effects. Particle physical properties were inferred by measuring particle number size distributions both with and without heating within a thermodenuder (TD) and also by measuring particulate matter (PM) emission factors with an aerodynamic diameter less than 10 μm (PM10). The chemical properties of particulates were investigated by measuring particle and vapour phase Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and also Reactive Oxygen Species (ROS) concentrations. The particle number size distributions showed strong dependency on feedstock and blend percentage with some fuel types showing increased particle number emissions, whilst others showed particle number reductions. In addition, the median particle diameter decreased as the blend percentage was increased. Particle and vapour phase PAHs were generally reduced with biodiesel, with the results being relatively independent of the blend percentage. The ROS concentrations increased monotonically with biodiesel blend percentage, but did not exhibit strong feedstock variability. Furthermore, the ROS concentrations correlated quite well with the organic volume percentage of particles – a quantity which increased with increasing blend percentage. At higher blend percentages, the particle surface area was significantly reduced, but the particles were internally mixed with a greater organic volume percentage (containing ROS) which has implications for using surface area as a regulatory metric for diesel particulate matter (DPM) emissions.

Optimisation of bio-oil extraction process from Beauty Leaf (Calophyllum inophyllum) oil seed as a second generation biodiesel source

The Beauty Leaf tree (Calophyllum inophyllum) is a potential source of non-edible vegetable oil for producing future generation biodiesel because of its ability to grow in a wide range of climate conditions, easy cultivation, high fruit production rate, and the high oil content in the seed. This plant naturally occurs in the coastal areas of Queensland and the Northern Territory in Australia, and is also widespread in south-east Asia, India and Sri Lanka. Although Beauty Leaf is traditionally used as a source of timber and orientation plant, its potential as a source of second generation biodiesel is yet to be exploited. In this study, the extraction process from the Beauty Leaf oil seed has been optimised in terms of seed preparation, moisture content and oil extraction methods. The two methods that have been considered to extract oil from the seed kernel are mechanical oil extraction using an electric powered screw press, and chemical oil extraction using n-hexane as an oil solvent. The study found that seed preparation has a significant impact on oil yields, especially in the screw press extraction method. Kernels prepared to 15% moisture content provided the highest oil yields for both extraction methods. Mechanical extraction using the screw press can produce oil from correctly prepared product at a low cost, however overall this method is ineffective with relatively low oil yields. Chemical extraction was found to be a very effective method for oil extraction for its consistence performance and high oil yield, but cost of production was relatively higher due to the high cost of solvent. However, a solvent recycle system can be implemented to reduce the production cost of Beauty Leaf biodiesel. The findings of this study are expected to serve as the basis from which industrial scale biodiesel production from Beauty Leaf can be made.

Influence of fatty acid structure on fuel properties of algae derived biodiesel

Physical and chemical properties of biofuel are influenced by structural features of fatty acid such as chain length, degree of unsaturation and branching of the chain. A simple and reliable calculation method to estimate fuel property is therefore needed to avoid experimental testing which is difficult, costly and time consuming. Typically in commercial biodiesel production such testing is done for every batch of fuel produced. In this study 9 different algae species were selected that were likely to be suitable for subtropical climates. The fatty acid methyl esters (FAMEs) of all algae species were analysed and the fuel properties like cetane number (CN), cold filter plugging point (CFPP), kinematic viscosity (KV), density and higher heating value (HHV) were determined. The relation of each fatty acid with particular fuel property is analysed using multivariate and multi-criteria decision method (MCDM) software. They showed that some fatty acids have major influences on the fuel properties whereas others have minimal influence. Based on the fuel properties and amounts of lipid content rank order is drawn by PROMETHEE-GAIA which helped to select the best algae species for biodiesel production in subtropical climates. Three species had fatty acid profiles that gave the best fuel properties although only one of these (Nannochloropsis oculata) is considered the best choice because of its higher lipid content.

The use of artificial neural networks for identifying sustainable biodiesel feedstocks

Over the past few decades, biodiesel produced from oilseed crops and animal fat is receiving much attention as a renewable and sustainable alternative for automobile engine fuels, and particularly petroleum diesel. However, current biodiesel production is heavily dependent on edible oil feedstocks which are unlikely to be sustainable in the longer term due to the rising food prices and the concerns about automobile engine durability. Therefore, there is an urgent need for researchers to identify and develop sustainable biodiesel feedstocks which overcome the disadvantages of current ones. On the other hand, artificial neural network (ANN) modeling has been successfully used in recent years to gain new knowledge in various disciplines. The main goal of this article is to review recent literatures and assess the state of the art on the use of ANN as a modeling tool for future generation biodiesel feedstocks. Biodiesel feedstocks, production processes, chemical compositions, standards, physio-chemical properties and in-use performance are discussed. Limitations of current biodiesel feedstocks over future generation biodiesel feedstock have been identified. The application of ANN in modeling key biodiesel quality parameters and combustion performance in automobile engines is also discussed. This review has determined that ANN modeling has a high potential to contribute to the development of renewable energy systems by accelerating biodiesel research.

The influence of oxygenated organic aerosols (OOA) on the oxidative potential of diesel and biodiesel particulate matter

Generally, the magnitude of pollutant emissions from diesel engines running on biodiesel fuel is ultimately coupled to the structure of respective molecules that constitutes the fuel. Previous studies demonstrated the relationship between organic fraction of PM and its oxidative potential. Herein, emissions from a diesel engine running on different biofuels were analysed in more detail to explore the role different organic fractions play in the measured oxidative potential. In this work, a more detailed chemical analysis of biofuel PM was undertaken using a compact Time of Flight Aerosol Mass Spectrometer (c-ToF AMS). This enabled a better identification of the different organic fractions that contribute to the overall measured oxidative potentials. The concentration of reactive oxygen species (ROS) was measured using a profluorescent nitroxide molecular probe 9-(1,1,3,3-tetramethylisoindolin-2-yloxyl-5-ethynyl)-10-(phenylethynyl)anthracene (BPEAnit). Therefore the oxidative potential of the PM, measured through the ROS content, although proportional to the total organic content in certain cases shows a much higher correlation with the oxygenated organic fraction as measured by the c-ToF AMS. This highlights the importance of knowing the surface chemistry of particles for assessing their health impacts. It also sheds light onto new aspects of particulate emissions that should be taken into account when establishing relevant metrics for assessing health implications of replacing diesel with alternative fuels.

Effect of atmospheric ageing on volatility and ROS of biodiesel exhaust nano-particles

Generally, the magnitude of pollutant emissions from diesel engines is ultimately coupled to the structure of fuel molecules. The presence of oxygen, level of unsaturation and the carbon chain length of respective molecules influence the combustion chemistry. It is speculated that increased oxygen content in the fuel may lead to the increased oxidative potential (Stevanovic, S. 2013). Also, upon the exposure to UV and ozone in the atmosphere, the chemical composition of the exhaust is changed. The presence of an oxidant and UV is triggering the cascade of photochemical reactions as well as the partitioning of semi-volatile compounds between the gas and particle phase. To gain an insight into the relationship between the molecular structures of the esters, their volatile organic content and the potential toxicity of diesel exhaust particulate matter, measurements were conducted on a modern common rail diesel engine. This research also investigates the contribution of atmospheric conditions on the transfer of semi-volatile fraction of diesel exhaust from the gas phase to the particle phase and the extent to which semi-volatile compounds (SVOCs) are related to the oxidative potential, expressed through the concentration of reactive oxygen species (ROS) (Stevanovic, S. 2013)...