Applying statistical data processing tools for GC×GC differentiation of alternative aviation fuels

Význam tématu

Analýza a kvalitativní rozlišení alternativních leteckých paliv je klíčová pro kontrolu jejich složení a zajištění spolehlivosti v letecké dopravě. Díky komplexitě směsí vyrobených různými technologiemi je nutné využít multidimenzionální chromatografii ve spojení s hmotnostní spektrometrií a pokročilou statistickou analýzou, aby bylo možné detekovat a kvantifikovat rozdíly mezi tradičními a syntetickými produkty.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentace bylo demonstrovat aplikaci statistických nástrojů v softwaru ChromaTOF pro rozlišení a charakterizaci alternativních leteckých paliv. Hlavní body:

• Rozdíly mezi tradičním a syntetickým leteckým palivem pomocí Fisherova poměru
• Sledování variability výrobních procesů paliv (koeficient variační odchylky a PCA)
• Identifikace složek aromatických přísad na základě log2 fold change

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzy byly použity systémy GC×GC-TOFMS značky LECO (Pegasus HRT, Pegasus BTX) s dual-stage single reflectron a scintilačně-photomultiplikátorovým detektorem. Klíčové parametry:

• Rozsah m/z 10–1500, rozlišení >1100 při m/z 219
• Rychlost akvizice až 500 spekter za sekundu
• Software ChromaTOF: řízení AS, GC, MS, non-target dekonvoluce, Target Analyte Find, klasifikace, kvantifikace, analýza HR-MS spekter
• Nástroj TILE: chromatografické dlaždicové porovnání datasetů a statistické metody (Fisherův poměr, CoV, log2 fold change)

Hlavní výsledky a diskuse

• Fisherův poměr jasně oddělil tradiční aviatická paliva od syntetických a identifikoval klíčové třídy uhlovodíků (n-parafiny, iso-parafiny, nafteny, aromáty).
• Analýza variability a PCA odhalila shluky vzorků podle výrobních technologií (FT-SPK, HEFA, SIP, ATJ, CHJ a jejich směsi), což umožňuje rychlou segmentaci vzorků.
• Fold change metoda usnadnila izolaci složek aromatických aditiv při porovnání dvou vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

• Detailní rozlišení složení alternativních paliv podporuje kontrolu kvality a bezpečnost v letectví.
• Statistické nástroje v ChromaTOF zrychlují analýzu rozsáhlých datasetů a usnadňují optimalizaci procesů.
• Metoda umožňuje rychlé vyhledávání markerů pro výrobu a monitorování aditiv.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou detekci a klasifikaci vzorků.
• Rozšíření modulů pro vysokorozlišovací datovou analýzu a online monitoring v reálném čase.
• Miniaturizace a přenosné GC×GC-TOFMS systémy pro terénní analýzy paliv.

Závěr

Aplikace pokročilých statistických metod s multidimenzionální chromatografií a rychlou hmotnostní spektrometrií umožňuje detailní charakterizaci alternativních leteckých paliv. ChromaTOF a TILE workflow zvyšují efektivitu rozborů, podporují rozhodování ve výrobě a zajišťují splnění průmyslových standardů.

Reference

1. Kelly C. Applying statistical data processing tools for GC×GC differentiation of alternative aviation fuels. Multidimensional Chromatography Workshop, February 4 2025, University of Liège, Belgium.