Aplicação de ferramentas quimiométricas para avaliação da concentração de metais em resíduos da indústria de óleo e gás

Abstract

Com o desenvolvimento da tecnologia aplicada a análise química, a realização de análises com alta frequência analítica em diversas amostras em um tempo cada vez menor, gera-se uma grande quantidade de dados. Esses dados muitas vezes necessitam de tratamentos matemáticos para que haja completa visualização e entendimento do sistema estudado. A área da química responsável pelo estudo e aplicação desses métodos estatísticos é a quimiometria. Esse trabalho teve seu projeto inicial alterado devido a pandemia associada ao coronavírus, que não permitiu por motivo de segurança sanitária a execução da parte experimental prevista, este trabalho então apresenta revisões teóricas e aplicações práticas de ferramentas estatísticas à resultados de determinações de metais em amostras ambientais, assuntos ligados à química analítica e suas vertentes. O trabalho descreve os fundamentos da espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado, aparelho utilizado para gerar os dados das amostras, expondo vários processos quimiométricos, dando ênfase à análise de componentes principais (PCA) e à análise de cluster hierárquico (HCA). Esses dois métodos foram aplicados em dados de concentração de arsênio, cromo, cobalto, níquel, alumínio, chumbo, zinco e ferro, em amostras de resíduos da indústria de petróleo e gás fornecidas pela Petrobras, em diferentes anos de convênio com o grupo do Laboratório de Espectrometria Atômica e Laboratório de Análise de Resíduos (LEMA/LARES) na UFSC. A PCA separou cada tipo de resíduo (4 tipos no total) em diferentes grupos relacionadas às componentes principais. Com essa análise foi possível perceber que as concentrações de As, Cr e Pb foram as principais causas da separação do lodo dos demais resíduos, os dados de Co, Ni e Al foram os principais responsáveis pelo agrupamento dos catalisadores e que as quantidades de Fe e Zn foram determinantes para a separação do cascalho e da borra. Por fim, a HCA agiu como prova real, reafirmando as análises provindas da PCA e melhorando a visualização das diferenças entre os grupos dos cascalhos e das borras.