Aplicación de la Cromatografía de Gases en el Análisis de Derivados Azufrados y Nitrogenados en Gasolina

Se emplea la Cromatografía de Gases para el análisis de derivados con azufre y nitrógeno presentes en gasolinas, con un detector específico (según S o N)
El cromatograma obtenido ésta estructurado en función de las propiedades de volatilidad y polaridad de los hidrocarburos, lo que facilita su identificación.

Razones para el análisis:

• La reglamentación mundial del medio ambiente que regula los criterios sanitarios, ha resuelto orientar el mercado de los hidrocarburos hacia niveles aún más estrictos en el contenido de compuestos de S en gasolinas. 
• Por otra parte, el contenido de compuestos nitrógenados tienen un efecto adverso en la estabilidad del combustible.

El poder de resolución de la GC es sin embargo limitado. Su principal inconveniente es el solapamiento de picos de elusión para algunos compuestos. 

Por otro lado, los cromatogramas en análisis independientes con detectores específicos para ciertas gasolinas, presentan un fondo continuo no resuelto que se ha atribuido de manera sistemática a determinados compuestos sin certeza.

En años recientes se ha diseñado una variación a la cromatografía de gases para la caracterización de mezclas complejas: la cromatografía de gases bidimensional (GC×GC). 

Esta técnica ocupa hoy en día un lugar muy importante en la industria petrolera para el análisis de hidrocarburos ligeros, debido al alto poder de resolución que puede aportar. 

De manera general, las ventajas que resultan de la GC×GC son una resolución mejorada y alta sensibilidad. Adicionalmente, el acoplamiento de la GC×GC a un detector especifico es una alternativa muy prometedora en la especiación de compuestos azufrados ó nitrogenados, debido a que combina el alto poder resolutivo de la GC×GC y el aporte de una detección selectivas de azufre (GC×GC-SCD) o nitrógeno (GC×GC-NCD).

Todo esto permite alcanzar una separación optima, siempre y cuando se cuente con una combinación apropiada de columnas de separación y un detector conforme al tipo de moléculas que se desee analizar. 

GC×GC

Instrumentación compuestos Azufrados:

Detector modelo SCD Sievers 355B (SIEVERS Inc. Boulder, CO. USA), acoplado a un cromatógrafo HP 5890 Serie II (Agilent Tecnologies). 
Columna: DB1 60m´0.25mm i.d.; 0.25µm. (J&W sintific., CA, USA), se inyecta 1.0 ml se muestra a 270 ºC. 
Programa de temperatura: 50-120 º C, 10 ºC/min, 1º C./min hasta 240 ºC, 10ºC/min hasta, 280 ºC (10 min), 200 kP de presión para He como gas portador. 
El sistema bidimensional para el mismo detector (GC×GC-SCD) consiste de un cromatógrafo HP6890 GC (Agilent Technologies) acoplado a un detector SCD SIEVERS 355B. 
El modulador empleado y adaptado al cromatógrafo de gases, fue construido en laboratorio y consta de un modulador a dos válvulas con CO₂ como gas enfriador, tal como es descrito por Beens et al. (2001). 
Una vez adquiridos los datos, son exportados a un archivo SCV y tratados posteriormente por un programa Matlab diseñado en casa (The Mathworks Natik, MA, USA) para su visualización y cuantificación. 
Las columnas empleadas en el sistema bidimensional: PONA, 10m´0.2mmx0.5µm (dimetilpolisiloxano, J&W sientific, CA, USA ) y BPX50, 0.8m´0.1mm i.d (Fenil (equiv.) polisilfenilene-siloxano (50% Ciano), SGE, Rongwood, Vic., Australia). 
Se inyecta 1.0 ml en columna de muestra a 200 kP de presión para el gas portador. 
Programa de temperatura: 60°C-280°C; 2°C/min. 
Detector SCD: 1000°C. 
La adquisición se lleva a cabo a 50Hz.


Instrumentación compuestos Nitrogenados:
Cromatógrafo HP6890 GC (Agilent Technologies) acoplado a un detector NCD Antek 7090N (Antek instruments, Huston, TX, USA). 
El modulador empleado y adaptado al cromatógrafo de gases, es el mismo sistema que el empleado en GC×GC-SCD y los datos son tratados de la misma manera. 
Las columnas empleadas en el sistema bidimensional: SPB-5, 30m´0.25mm´1.0µm (5% Fenil) metil polisiloxano, Supelco (St. Quentin-Fallavier, Francia) y BPX70, 1.0m´0.1mm´0.2µm (70% Ciano) propil polisilfenilene-siloxano, SGE (Courtaboeuf, France). 
Se inyecta 1.0 ml, en columna, de muestra a 200 kP de presión para el gas portador. 
Programa de temperatura: 60°C-260°C; 3°C/min. 
Detector NCD: 1000°C. 
La adquisición se lleva a cabo a 50Hz.



La comparación que se hace entre la técnica convencional de GC y la GC×GC cuando se analizan compuestos azufrados permite comprobar que esta última, es una técnica valiosa en el análisis de mezclas complejas como son las gasolinas. 
Los resultados obtenidos por medio de la cromatografía de gases bidimensional nos permiten ir más lejos en la especiación (determinacion de especies) de moléculas que por la técnica ordinaria, no es posible identificar. 
Además, resuelve el solapamientos que la GC convencional no hace. 
La GC×GC permite también una excelente identificación de moléculas nitrogenadas, lo que nos permite una vez más afirmar la superioridad de esta técnica.


M. Ruiz-Guerrero y F. Bertoncini: "Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Application in Sulphur and Nitrogen Speciation of Gasoline"


Enlace: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642010000100008&script=sci_arttext