Determinação de constituintes químicos em madeira de eucalipto por Pi-CG/EM e calibração multivariada: comparação entre redes neurais artificiais e máquinas de vetor suporte

Abstract

Recebido em 25/5/10; aceito em 27/8/10; publicado na web em 30/11/10 DETERMINATION OF CHEMICAL CONSTITUENTS IN EUCALYPTUS WOOD BY Py-GC/MS AND MULTIVARIATE CALIBRATION: COMPARISON BETWEEN ARTIFICIAL NEURAL NETWORK AND SUPPORT VECTOR MACHINES.Multivariate models were developed using Artificial Neural Network (ANN) and Least Square -Support Vector Machines (LS-SVM) for estimating lignin siringyl/guaiacyl ratio and the contents of cellulose, hemicelluloses and lignin in eucalyptus wood by pyrolysis associated to gaseous chromatography and mass spectrometry (Py-GC/MS). The results obtained by two calibration methods were in agreement with those of reference methods. However a comparison indicated that the LS-SVM model presented better predictive capacity for the cellulose and lignin contents, while the ANN model presented was more adequate for estimating the hemicelluloses content and lignin siringyl/guaiacyl ratio.Keywords: analytical pyrolysis; artificial neural network; least square-support vector machine. INTRODUÇÃOAtualmente, a alta demanda de análises dos programas de melhoramento genético voltados à qualidade da madeira de eucalipto tem exigido métodos analíticos mais rápidos e eficientes, uma vez que os métodos padrões requerem procedimentos trabalhosos e demorados, apesar de serem validados e produzirem resultados confiáveis. 1 A pirólise associada à cromatografia gasosa e à espectrometria de massas (Pi-CG/EM) tem se destacado entre as técnicas alternativas utilizadas na caracterização química da madeira de eucalipto, apresentando como principal vantagem o uso de pequenas quantidades de amostra e de procedimentos rápidos com mínimos pré-tratamentos. [2][3][4][5][6] A pirólise analítica pode ser definida como uma técnica de caracterização de determinado material pelas reações de degradação químicas induzidas por energia térmica na ausência de oxigênio, resultando em um conjunto de pequenas espécies moleculares as quais são relacionadas à composição da amostra original. 7 A possibilidade da cromatografia gasosa de separar os produtos provenientes da piró-lise e da espectrometria de massas de identificá-los faz da associação entre estas técnicas uma poderosa ferramenta para caracterização de diversos materiais poliméricos não voláteis.Embora os pirogramas (cromatogramas referentes às amostras pirolisadas) da madeira de eucalipto contenham informações sobre a composição química das amostras, o seu uso em modelos convencionais de calibração univariada para a estimativa de parâmetros composicionais, como os teores de celulose ou de lignina, pode ser dificultado devido a esse tipo de informação estar distribuída por todo o pirograma. 2,4-6,8 Entretanto, modelos de calibração para sistemas com resposta multivariada, como os pirogramas, podem ser construídos empregando métodos de calibração multivariada.Entre os métodos de calibração multivariada têm se destacado as redes neurais artificiais 9 e, mais recentemente, as máquinas de vetor suporte por mínimos quadrados. 10 As redes neurais artificiais (ANN, Artificial N...

Classificação da capacidade produtiva de sítios florestais utilizando máquina de vetor de suporte e rede neural artificial

“…Essa técnica vem sendo utilizada com sucesso em trabalhos que envolvem classificação de dados e por isso é amplamente aplicada na bioinformática para classificação de genes e biomoléculas, modelagem de distribuição geográfica de espécies, identificação de imagens e vários outros objetivos (HEARST et al, 1998;GUYON et al, 2002;NOBLE, 2006;BARRETO, 2008). Apesar disso, ainda não foram encontrados estudos envolvendo a aplicação da MVS na área de modelagem de florestas para fins de manejo, sendo mais comuns os trabalhos que envolvem sensoriamento de imagens e análises químicas (SOUSA et al, 2010;NUNES et al, 2011).…”

Biomassa: uma visão dos processos de pirólise

“…Tem como objetivo maximizar o resíduo carbonáceo (sólidos) como, por exemplo, na produção clássica de carvão, a partir da biomassa, devido à volatilização lenta do combustível, bem como as reações secundárias de polimerização e de coque dos produtos mais voláteis (PARADELA, 2012). Nos USA, desenvolveuse um sistema para a produção de carvão no ambiente rural, utilizando motor diesel, acoplando um sistema de combustão para a produção de energia elétrica em pequena escala (PANNIRSELVAM et al, 2005).…”

“…Observa-se, também, nesse tipo de sistema, a produção de carvão e gás. Para esse tipo de pirólise, observa-se um melhor rendimento na recuperação de co-produtos (carvão e gás), baixo impacto ambiental e aplicabilidade do bioóleo em escala industrial (PANNIRSELVAM et al, 2005).…”

“…A pirólise analítica pode ser definida como uma técnica de ca racterização de determinado material pelas reações de degradação químicas, induzidas por energia térmica, na ausência de oxigênio, resultando em um conjunto de pequenas espécies moleculares, as quais são relacionadas à composição da amostra original. A possibilidade da cromatografia gasosa (figura 5) de separar os produtos provenientes da piró lise e da espectrometria de massas de identificá-los faz da associação entre essas técnicas uma poderosa ferramenta para caracterização de diversos materiais poliméricos não voláteis (NUNES, 2011).…”