Desenvolvimento de índice de biodegradação de hidrocarbonetos em água do mar baseado em análise cromatográfica e lógica fuzzy.
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Universidade Católica de Pernambuco
A Mamdani Fuzzy Inference System (SIF) is designed to capture the theoretical and practical
knowledge of hydrocarbon biodegradation process efficiency specialists from gas
chromatographic mass spectrometry (GC-MS) analysis. As input variables of the SIF were
provided the biodegradation efficiencies of short chain, medium chain, isopropenoid and long
chain hydrocarbons. The output variable was a fuzzy index of total hydrocarbon
biodegradation efficiency based on CG-MS, called IFEBHC_CGEM. Input and output
variables were fuzzified using trapezoidal pertinence functions (low, medium and high).
Eighty-one fuzzy rules were developed with expert support. Four defuzification methods were
used to defuzify the output variable. The developed fuzzy index was applied to evaluate the
efficiencies of seawater diesel oil biodegradation processes by Candida lipolytica UCP 0988
and its evaluations were compared to that of a control biodegradation efficiency index. For
this purpose, a case study was conducted, using data from a complete factorial design 22,
consisting of seven trials, including three repetitions at the central point, having as
independent variables pH and temperature and as response variable the biodegradation
efficiency of. total hydrocarbons. The model has been validated and tested. IFEBHC_CGEM
evaluations proved to be more stringent and flexible than the deterministic control method.
The results obtained suggest that IFEBHC_CGEM can be used for intelligent monitoring and
decision-making on the quality and extent of petroleum hydrocarbon biodegradation and can
prevent early process interruption or excessive prolongation and reduce economic and
environmental costs unnecessary.
Estudo da aplicação de Sistema de Inferência Fuzzy (SIF) para cálculo de eficiência de
biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo em água do mar para avaliação da qualidade
da biodegradação de hidrocarbonetos em ensaios de planejamentos experimentais de
processos de biodegradação de óleo diesel baseados em análise cromatográfica acoplada a
espectômetro de massa. A implementação dos SIF para cálculo dos IFEBHC_CGEM dos
ensaios experimentais dos processos supracitados foi realizada no ambiente de
desenvolvimento integrado técnico científico Matlab MATLAB R2018a (2018) da
Mathworks® com apoio do Toolbox de Lógica Fuzzy. As variáveis de entrada dos SIF
selecionadas foram a eficiência da biodegradação dos hidrocarbonetos de cadeia curta
(EBHCC), a eficiência da biodegradação dos hidrocarbonetos de cadeia média (EBHCM), a
eficiência da biodegradação dos hidrocarbonetos de cadeia média persistentes (EBHCP) e a
eficiência da biodegradaçao dos hidrocarbonetos de cadeia longa (EBHCL). A metodologia
para classificação da qualidade da biodegradação dos ensaios experimentais dos processos
de biodegradação de óleo diesel em água do mar usou SIF do tipo Mandani, sintetizada em
cinco etapas: (i) construção de bancos de dados das variáveis de entrada e saída do estudo
de caso de biodegradação selecionado para teste e validação do SIF; (ii) fuzzificação do
conjunto de variáveis de entrada e saída; (iii) aplicação de bases de regras pré-existentes
criadas por especialistas;(iv) defuzzificação de variáveis usando os métodos do centroide,
do menor, da média e do maior dos máximos e (v) comparação dos resultados previstos
pelo SIF com os resultados da eficiência da biodegradação de hidrocarbonetos totais
(EBHCT) em processos de biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo e derivados,
através de análises dos dados de saída do SIF e dos resultados crisp da análise
cromatográfica. A metodologia adotada e os resultados mostram a aplicabilidade de uso
dos índices de eficiência de biodegraadação dos ensaios baseados em lógica fuzzy como
ferramenta de apoio a tomada de decisão sobre a classificação categórica nominal do ponto
de parada do processo de biodegradação (CUIDADO, ATENCAO, NORMAL) e numérica
contínua (valor percentual entre 0 e 100%) da qualidade/extensão de processos de
biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo e derivados em água do mar.
Descrição
Citação
FERREIRA NETO, Almir Pires; ALBUQUERQUE, Clarissa Daisy da Costa. Desenvolvimento de índice de biodegradação de hidrocarbonetos em água do mar baseado em análise cromatográfica e lógica fuzzy. 2019. 72 f Dissertação (Mestrado) - Universidade Católica de Pernambuco. Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento de Processos Ambientais. Mestrado em Desenvolvimento de Processos Ambientais, 2019.