KONVERSI MINYAK SAWIT MENJADI BIOGASOLINE

KONVERSI MINYAK SAWIT MENJADI BIOGASOLINE
MENGGUNAKANKATALIS Ni/ZEOLIT ALAM
Skripsi
disajikan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
oleh
Puji Eka Rahayu
4350408002
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2012
i
PERNYATAAN
Saya menyatakan bahwa skripsi ini bebas plagiat, dan apabila di kemudian hari
terbukti terdapat plagiat dalam skripsi ini, maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan.
Semarang, 04 November 2012
Puji Eka Rahayu
4350408002
ii
PERSETUJUAN PEMBIMBING
Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke Sidang Panitia
Ujian Skripsi Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Negeri Semarang.
Semarang, 04 November 2012
Pembimbing I
Pembimbing II
Drs. Sigit Priatmoko, M.Si
Sri Kadarwati, S.Si., M.Si
NIP. 198111142003122003
NIP. 196504291991031001
iii
PENGESAHAN
Skripsi yang berjudul
Konversi Minyak Sawit menjadi Biogasoline Menggunakan Katalis Ni/ Zeolit
Alam
disusun oleh
Nama
: Puji Eka Rahayu
NIM
: 4350408002
telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA Universitas
Negeri Semarang pada tanggal
Panitia:
Ketua
Sekretaris
Prof. Dr. Wiyanto, M.Si.
NIP. 196310121988031001
Dra. Woro Sumarni, M.Si.
NIP. 196507231993032001
Ketua Penguji
Dr. Kasmadi Imam S, M.S.
NIP. 195111151979031001
Anggota Penguji/
Pembimbing Utama
Anggota Penguji/
Pembimbing Pendamping
Drs. Sigit Priatmoko, M.Si
NIP. 196504291991031001
Sri Kadarwati, S.Si., M.Si
NIP. 198111142003122003
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO:
Jangan Pernah Berkata Tidak Bisa Sebelum Mencoba Melakukannya.
Sukses Bukanlah Tujuan Hidupku, Tetapi Sukses Adalah Jalan Hidupku.
Tugas Akhir II ini kupersembahkan untuk:
Bapak dan Ibuku tersayang
Teman-teman seperjuangan Kimia Angkatan 2008
dan Ni & Ni-Mo lovers
Semua orang yang menyayangiku
v
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan kasih dan
kemurahan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan TA II yang berjudul
”Perengkahan Katalitik Minyak Jelantah Menjadi Biogasoline Menggunakan
Padatan Ni-Mo/Zeolit Alam”. Selama menyusun TA II ini, penulis telah banyak
menerima bantuan, kerjasama, dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis sampaikan ucapan terima kasih
kepada:
1. Rektor Universitas Negeri Semarang.
2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri
Semarang.
3. Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Semarang.
4. Ketua Prodi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Semarang.
5. Drs. Sigit Priatmoko, M.Si sebagai Pembimbing I yang telah memberikan
petunjuk, arahan, dan bimbingan dalam penyusunan Skripsi ini.
6. Sri Kadarwati, S.Si., M.Si sebagai Pembimbing II yang telah memberikan
arahan, nasihat, dan motivasi dalam penyusunan Skripsi ini.
7. Dr. Kasmadi Imam S, M.S sebagai Penguji yang telah memberi saran kepada
penulis, sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini.
8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia yang telah memberikan bekal dalam
penyusunan Skripsi ini.
vi
9. Kedua orang tua tersayang, Bapak Sutrisno dan Ibu Pasini atas kasih sayang,
nasihat, pengertian, dan motivasi yang diberikan kepada penulis.
10. Mas Huda, Mbak Dian, Mbak Fitri dan seluruh laboran serta teknisi
laboratorium Kimia UNNES atas bantuan yang diberikan selama pelaksanaan
penelitian.
11. Teman-teman seperjuangan Kimia 2008 atas motivasi dan kebersamaannya
selama ini.
12. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Skripsi ini yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak yang
membutuhkan.
Semarang, 06 November 2012
Penulis
vii
ABSTRAK
Rahayu, Puji Eka. 2012. Konversi Minyak Sawit menjadi Biogasoline
Menggunakan Katalis Ni/Zeolit Alam. Skripsi, Jurusan Kimia Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.
Pembimbing Utama Drs. Sigit Priatmoko, M. Si. dan Pembimbing Pendamping
Sri Kadarwati, S.Si., M.Si.
Kata Kunci: biogasoline; minyak sawit; perengkahan; Ni/ZA
Kajian tentang konversi minyak sawit menjadi fraksi bahan bakar yang
setara biogasoline menggunakan katalis Ni/ZA telah dipelajari. Tujuan penelitian
ini adalah untuk mengetahui kadar Ni total pada zeolit alam yang dapat
memberikan aktivitas dan karakter terbaik pada reaksi perengkahan MEPO
menjadi biogasoline, mengetahui laju alir gas hidrogen, dan untuk mengetahui
senyawa yang diduga terdapat dalam biogasoline dengan katalis dan laju alir
optimum. Katalis dipreparasi dengan metode impregnasi dengan kadar logam Ni
1%, 2%, dan 3% berat zeolit. Karakterisasi terhadap katalis meliputi: penentuan
kadar logam Ni yang teremban dengan SSA, jumlah situs asam dengan metode
gravimetri, kristalinitas dan ukuran partikel katalis dengan XRD, serta luas
permukaan katalis dengan metode BET. Katalis dengan karakter terbaik adalah
Ni-1%/ZA. Minyak sawit yang digunakan sebagai umpan sebelumnya diesterkan
terlebih dahuulu dengan metanol dan KOH, kemudian direngkah dengan kolom
reaktor flow fixed bed yang dioperasikan pada suhu 450oC. Hasil analisis produk
dengan GC menunjukkan fraksi kondensasi produk biogasoline mencapai 100%
pada laju alir gas hidrogen 20 mL/menit. Adapun senyawa yang terdapat dalam
produk biogasoline yang dihasilkan antara lain: 2-metil pentana, 3-metilpentana,
n-heksana, 2-metil-1-pentena, 2,2-dimetil heksana (isooktana), 2,2,4-trimetil
pentana, 4-metil-1-heksena, 2,2,3,3-tetrametil butana, 2,2,4-trimetil pentana, 2,2dimetil heksana.
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
PERNYATAAN .................................................................................................. ii
PERSETUJUAN PEMBIMBING .................................................................... iii
PENGESAHAN .................................................................................................. iv
MOTO DAN PERSEMBAHAN ....................................................................... v
PRAKATA .......................................................................................................... vi
ABSTRAK .......................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xv
BAB
1.
PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1
1.2
1.3
1.4
2.
Latar Belakang .......................................................................................
Permasalahan .........................................................................................
Tujuan Penelitian ...................................................................................
Manfaat Penelitian .................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 9
2.1 Minyak Sawit dan MEPO ......................................................................
2.2 Biogasolin (Bio-bensin) ..........................................................................
2.3 Katalis ....................................................................................................
2.3.1. Zeolit ............................................................................................
2.3.2. Logam Ni .....................................................................................
2.3.3. Katalis Ni/Zeolit ...........................................................................
2.4 Perengkahan ..........................................................................................
ix
1
6
7
7
8
11
11
12
14
16
19
2.5 Penelitian-Penelitian Terkait ................................................................... 23
3.
METODE PENELITIAN ........................................................................... 26
3.1 Lokasi Penelitian .................................................................................. ..
3.2 Variabel Penelitian .................................................................................
3.2.1. Variabel Bebas .............................................................................
3.2.2. Variabel Terikat ...........................................................................
3.2.3. Variabel Terkendali ....................................................................
3.3 Rancangan Penelitian .............................................................................
3.3.1 Alat dan Bahan ............................................................................
3.3.1.1. Alat Penelitian ...............................................................
3.3.1.2. Bahan Penelitian ............................................................
3.4 Prosedur Kerja Kerja ..............................................................................
3.4.1. Perlakuan Awal Zeolit Alam .............................................
3.4.2. Aktivasi dengan Perlakuan HF, HCl, dan NH4Cl ..............
3.4.3. Sintesis sampel padatan Ni/Zeolit Alam ...........................
3.4.4. Kalsinasi, Oksidasi,dan Reduksi Katalis ...........................
3.4.5. Karakterisasi Katalis ..........................................................
3.4.5.1. Penentuan kristalinitas katalis .............................
3.4.5.2. Keasaman padatan ...............................................
3.4.5.3. Penentuan kadar Ni dalam katalis .......................
3.4.5.4. Penentuan Porositas Katalis .................................
3.4.6. Preparasi Umpan Reaksi Perengkahan ..............................
3.4.7. Uji Aktivitas Katalis dalam Perengkahan Katalitik ...........
4.
26
26
26
26
27
27
27
27
28
28
28
28
29
29
30
30
31
32
32
34
34
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ......................................... 37
4.1 Hasil Penelitian ...................................................................................... 38
4.1.1 Preparasi Katalis ......................................................................... 38
4.1.1.1 Perlakuan Awal Zeolit Alam ............................................ 38
4.1.1.2 Aktivasi Zeolit Alam dengan HF, HCl, Dan NH4Cl ........ 38
4.1.1.3 Impregnasi Logam Ni dalam H-Zeolit Alam .................... 39
4.1.1.4 Kalsinasi, Oksidasi, dan Reduksi Katalis ......................... 40
4.1.2 Karakterisasi Katalis ................................................................... 41
4.1.2.1 Luas Permukaan Spesifik, Rerata Jejari Pori, dan Volume
Total Pori Katalis Ni/ZA .................................................. 41
4.1.2.2 Penentuan Jumlah Situs Asam Katalis Ni/ZA .................. 42
4.1.2.3 Distribusi Logam Ni dalam Katalis Ni/ZA........................ 43
4.1.2.4 Pengaruh Pengembanan Logam Ni Terhadap Kristalinitas
Katalis Ni /ZA ................................................................... 43
x
4.1.3.1 Preparasi Umpan Reaksi Perengkahan.................................................. 45
4.1.3.2 Uji Aktivitas Katalis dan Pengaruh Laju Alir Gas Hidrogen serta Jumlah
Logam Ni yang Diembankan pada Zeolit terhadap Reaksi Perengkahan
Katalitik Minyak Sawit………………………………........................... 45
4.2 Pembahasan ............................................................................................ 50
4.2.1 Preparasi Katalis ......................................................................... 50
4.2.1.1 Perlakuan Awal Zeolit Alam ............................................ 50
4.2.1.2 Aktivasi Zeolit Alam Dengan HF, HCl, dan NH4Cl ........ 48
4.2.1.3 Impregnasi Logam Ni dalam H-Zeolit Alam .................... 52
4.2.1.4 Kalsinasi, Oksidasi, dan Reduksi Katalis ......................... 54
4.2.2 Karakterisasi Katalis ................................................................... 54
4.2.2.1 Luas Permukaan Spesifik, Rerata Jejari Pori, Dan Volume
Total Pori Katalis Ni/ZA ................................................... 54
4.2.2.2 Penentuan Jumlah Situs Asam Katalis Ni/ZA .................. 56
4.2.2.3 Distribusi Logam Ni dalam Katalis Ni /ZA....................... 57
4.2.2.4 Pengaruh Pengembanan Logam Ni terhadap Kristalinitas
Katalis Ni/ZA .................................................................... 57
4.2.3 Uji Aktivitas Katalis ................................................................... 59
4.2.3.1 Preparasi Umpan Reaksi Perengkahan ............................. 59
4.2.3.2 Hubungn antara luas permukaan, rerata jejari pori, dan
volume pori dengan uji aktivitas…………………………...61
4.2.3.3 Hubungan antara persen Ni dengan uji aktivitas…………..64
4.2.3.4 Hubungan antara jumlah situs asam dengan uji aktivitas ...64
4.2.3.5 Hubungan antara laju alir gas hidrogen dengan uji aktivitas67
4.2.3.6 Hubungan karakteristik katalis dengan % fraksi kondensat
biogasoline……………………………………………………….69
4.2.3.7 Hasil GC dan GCMS………………………………………72
5. PENUTUP .................................................................................................... .. 75
5.1 Simpulan ................................................................................................ .. 75
5.2 Saran ...................................................................................................... .. 76
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. .. 77
LAMPIRAN ................................................................................................. .. 81
xi
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1. Komposisi beberapa asam lemak dalam tiga jenis minyak sawit ............... 9
2.2. Harga work function beberapa logam transisi ............................................. 17
4.1. Hasil penentuan luas permukaan spesifik, rerata jejari pori, dan volume
total pori katalis menggunakan metode BET .............................................. 42
4.2. Hasil Penentuan Jumlah Situs Asam dalam Katalis Ni/ZA ......................... 42
4.3. Distribusi logam Ni dalam katalis Ni/ZA .................................................... 43
4.4. Data 2 theta, intensitas tiga puncak tertinggi, dan ukuran kristal dalam ZA,
H-ZA dan Ni-1%/ZA .................................................................................. 42
4.5. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit dengan
katalis Ni/ZA dengan variasi laju alir gas hidrogen dan jumlah logam
Ni yang diembankan pada zeolit ................................................................. 47
4.6. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit pada laju
alir 10 mL/menit .......................................................................................... 47
4.7. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit pada laju
alir 20 mL/menit .......................................................................................... 47
4.8. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit pada laju
alir 30 mL/menit .......................................................................................... 47
4.9. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit dengan
katalis Ni-1%/ZA ......................................................................................... 48
xii
4.10. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit dengan
katalis Ni-2%/ZA ......................................................................................... 48
4.11. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit dengan
katalis Ni-3%/ZA ......................................................................................... 48
4.12. Hasil analisis GCMS biogasoline pada kondisi optimum secara
kuantitatif ..................................................................................................... 48
4.13. Hasil analisis GCMS biogasoline pada kondisi optimum secara
kuanlitatif……………………………………………………………….. 49
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1. Situs Asam Bronsted dan Lewis dalam Zeolit..…………………………… 13
2.2. Struktur Zeolit Mordenit .............................................................................. .. 13
2.3. Mekanisme katalisis heterogen pada reaksi hidrogenasi ikatan rangkap pada
alkena ........................................................................................................... .. 16
2.4. Jalur reaksi konversi trigliserida menjadi alkana......................................... .. 20
2.5. Reaksi hidrogenolisis ester .......................................................................... .. 20
2.6. Reaksi pembentukan ion karbonium dan radikal terstabilkan……………. 21
2.7. Interaksi reaktan dengan ion karbonium dan radikal pada permukaan
katalis ........................................................................................................... 22
2.8. Tahap terminasi ........................................................................................... 23
3.1. Rangkaian reaktor perengkahan minyak sawit menjadi biogasoline .......... 37
4.1. Hasil impregnasi logam Ni pada Zeolit Alam ............................................. 39
4.2. Perbandingan warna antara ZA, H-ZA, Ni-0,5%/ZA, Ni-1%/ZA,
Ni-2%/ZA, dan Ni-3%/ZA .......................................................................... 41
4.3. Perbandingan difraktogram ZA, H-ZA dan Ni-1%/ZA............................... 44
4.4. Perbedaan Warna Minyak Goreng Sebelum dan Sesudah Hasil
Esterifkasi ................................................................................................... 45
4.5. Perbedaan antara kokas dan katalis awal ..................................................... 46
4.6. Reaksi Dealuminasi dalam Zeolit dengan Bantuan HCl ............................. 51
4.7. Perbandingan gliserol, minyak sawit, metil ester, dan sisa uji aktivitas.. 59
4.8. Reaksi esterifikasi minyak menggunakan basa KOH................................. 60
xiv
4.9. Hubungan luas permukaan dengan % fraksi pada laju alir gas hidrogen
10 mL/menit ................................................................................................ 62
4.10. Hubungan luas permukaan dengan % fraksi pada laju alir gas hidrogen
20 mL/menit ................................................................................................ 62
4.11. Hubungan luas permukaan dengan % fraksi pada laju alir gas hidrogen
30 mL/menit ................................................................................................ 63
4.12. Hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam permukaan dan
situs asam rungga pada katalis dengan % fraksi pada laju alir gas hidrogen
10 mL/menit ................................................................................................ 65
4.13. Hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam permukaan dan
situs asam rungga pada katalis dengan % fraksi pada laju alir gas hidrogen
20 mL/menit ............................................................................................... 66
4.14. Hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam permukaan dan
situs asam rungga pada katalis dengan % fraksi pada laju alir gas hidrogen
30 mL/menit ............................................................................................... 66
4.15. Hubungan antara laju alir dengan % fraksi biogasoline terkondensasi 68
4.16. Hubungan karakteristik katalis dengan % Fraksi kondensat Biogasoline pada
laju alir gas hidrogen 10 mL/menit……………………………………... 69
4.17. Hubungan karakteristik katalis dengan % Fraksi kondensat Biogasoline pada
laju alir gas hidrogen 20 mL/menit……………………………….…….. 70
4.18. Hubungan karakteristik katalis dengan % Fraksi kondensat Biogasoline pada
laju alir gas hidrogen 30 mL/menit……………………………………… 70
4.19. Ilustrasi ukuran pori katalis Ni-1%/ZA, Ni2%/ZA dan Ni-3%/ZA………. 72
4.20. Reaksi perengkahan trigliserida menjadi karbondioksida, alkana dan
alkena……………………………………………………………………… 73
4.21. Reaksi perengkahan C15H32 menjadi etena, propena dan oktana………….. 74
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1.
Diagram Alir Prosedur Penelitian ............................................................ 81
2.
Data dan Perhitungan Keasaman Katalis ................................................. 87
3.
Hasil Analisis XRD................................................................................... 90
4.
Hasil Analisis BET ZA, H-ZA, Ni-1%/ZA, Ni-2%/ZA, dan Ni-3%/ZA.. 93
5.
Perhitungan % Fraksi Produk Biogasoline ............................................... 94
6.
Hasil Analisis GC Metil Ester Minyak Sawit ........................................... 96
7.
Hasil Analisis GC Produk Biogasoline ..................................................... 98
8.
Hasil Analisis GCMS ................................................................................ 116
9.
Dokumentasi Penelitian ............................................................................ 117
xvi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan bahan bakar yang semakin meningkat menyebabkan
persediaan minyak bumi di Indonesia, bahkan di dunia, mengalami penurunan
sehingga harga produk olahan dari minyak bumi terutama bensin juga
meningkat.Peningkatan harga bahan bakar bensin mencapai puncaknya pada
tahun 2008 yaitu mencapai sebesar Rp 10.000,00 per liter. Selain itu, konsumsi
bahan bakar dalam negeri menurut statistik juga meningkat sebesar 9,9% per
tahun. Peningkatan ini sangat tinggi bila dibandingkan dengan peningkatan ratarata yang terjadi di negara-negara Asia Tenggara yang hanya sebesar 4,2% per
tahun (Purwono et al., 2006). Dengan demikian, perlu adanya eksplorasi energi
terbarukan.
Disisi lain, Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak sawit
terbesar di dunia disamping Malaysia dan Nigeria. Selama ini minyak sawit di
Indonesia digunakan sebagai minyak goreng dan sebagian diekspor ke luar
negeri.Selain itu, lahan untuk menanam kelapa sawit pun masih terbuka lebar.
Oleh karena itu, perlu dilakukan pemanfaatan minyak sawit sebagai bahan baku
untuk pembuatan biogasoline
yang salah satu
caranya adalah dengan
perengkahan katalitik. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Nurjannah et al.
(2010), perengkahan katalitik asam oleat dapat menghasilkan gasoline, kerosine,
dan diesel oil.Pada Tabel 2.1 ditampilkan komposisi asam lemak terbesar
1
2
penyusun minyak sawit adalah asam oleat dengan persentase 38% sampai
50%.Dengan demikian minyak sawit berpotensi untuk dikonversi secara katalitik
untuk menghasilkan biogasoline.
Perengkahan katalitik adalah suatu cara untuk memecah hidrokarbon
kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana dan dapat meningkatkan kualitas
dan kuantitas produk, serta menurunkan jumlah residu yang dihasilkan (Widayat,
2009). Dalam penelitian ini, umpan yang berupa minyak sawit yang sudah
diesterkan (metyl ester palm oil/MEPO) direngkah menjadi produk-produk
minyak yang lebih ringan dengan adanya hidrogen dan bantuan katalis pada
temperatur tinggi.
Katalis yang sering digunakan dalam perengkahan merupakan katalis
heterogen karena dalam prosesnya katalis ini lebih menguntungkan. Selain lebih
stabil dalam temperatur tinggi, katalis heterogen juga lebih mudah dalam
pemisahan dan pengambilan kembali dari produk. Pada umumnya, katalis
heterogen terdiri atas material aktif dan bahan penyangga (metal-supported
catalyst), misalnya logam aktif yang diembankan pada zeolit. Menurut Liu et
al.(2006), selain sebagai pengemban, zeolit di dalam sistem metal-supported
catalyst juga mempunyai aktivitas katalitik yang tinggi, menyebabkan katalis
tidak mudah menggumpal, mempunyai porositas yang luas, serta stabil terhadap
temperatur tinggi. Selain itu, keberadaan zeolit di Indonesia cukup melimpah dan
relatif murah. Oleh karena itu, penggunaan zeolit sebagai pengemban katalis dapat
menurunkan biaya produksi.
3
Porositas katalis sangat berpengaruh pada aktivitas katalis.Untuk
mendapatkan hasil sesuai dengan yang diharapkan, perlu adaya kesesuaian antara
katalis dan umpan.Ni/zeolit merupakan salah satu katalis dengan sistem metalsupported catalyst yang bersifat porous.Menurut penelitian yang telah dilakukan
oleh Farouq (2003), katalis dengan pori pada daerah mesopori dengan rasio Si/Al
dan luas permukaan yang tinggi akan sangat efektif dalam reaksi pemutusan rantai
karbon yang panjang dalam minyak sawit untuk menghasilkan senyawa bahan
bakar fraksi diesel bahkan hingga fraksi gasoline. Berdasarkan penelitian yang
dilakukan oleh Sutarno et al (2003) jika rasio Si/Al pada suatu padatan semakin
tinggi maka luas permukaan padatan akan semakin besar dan ukuran porinya
semakin kecil. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Witantoet al., (2010),
jejari pori zeolit alam teraktivasi 91,2 A dengan volume total jejari pori 1,2
cc/gram, dan luas permukaan 26 m2/gram. Rodiansono (2009) mengatakan bahwa
untuk Ni/Zeolit dengan zeolit yang sama (berasal dari PT Primazeolita,
Yogyakarta) mempunyai luas permukaan 27,23 m2/gram, rerata jejari pori 15,22
A, dan volume jejari pori 0,1799 cc/gram.dengan demikian pori katalis dengan
pengemban zeolit alam yang berasal dari PT Primazeolita sesuai dengan
penelitian Farouq (2003), karena pori katalis yang dibentuk berada pada daerah
mesopori, sehingga dapat digunakan untuk reaksi perengkahan minyak sawit
menjadi biogasoline.
Sifat lain yang penting dalam perengkahan adalah jumlah situs asam total.
Keasaman zeolit dapat ditingkatkan dengan mengembankan logam-logam transisi
yang memiliki orbital d belum terisi penuh seperti logam Ni. Menurut Triyono
4
(2002), adanya orbital dyang belum terisi penuh dalam logam Ni dapat
meningkatkan daya adsorpsi logam terhadap reaktan. Selain itu, penggunaaan
katalis Ni memberikan keuntungan yaitu gas-gas hasil reaksi (C5 dan dry gas)
tidak teradsorpsi oleh lapisan nikel, sehingga reaksi tidak terhambat (Campbell,
1998 dalam Purwono et al., 2006).
Kadar Ni sangat menentukan jumlah situs aktif yang dimiliki oleh
katalis.Kadar total logam yang diembankan dalam zeolit dalam proses
perengkahan secara umum adalah 1% (Trisunaryanti et al., 2005), karena jika
logam yang diembankan terlalu sedikit atau terlalu banyak maka distribusi logam
pada zeolit akan berpengaruh pada struktur katalis. Adanya perubahan struktur ini
tentu saja akan mempengaruhi jumlah situs aktif katalis.Pengembanan logam Ni
yangterlalu
banyak memungkinkan terjadinya penggumpalan sehingga akan
terbentuk agregat begitu pula sebaliknya jika logam Ni yang diembankan terlalu
sedikit maka logam Ni tidak akan mencukupi untuk menempel pada zeolit,
sehingga letak antarlogam Ni menjadi sangat jarang. Terbentuknya agregat dan
distribusi logam yang tidak merata tentunya akan mempengaruhi jumlah situs
aktif
dari
katalis
yang
terbentuk
sehingga
akan
berpengaruh
pada
produkbiogasoline yang akan dihasilkan. Trisunaryanti et al., (2005) melaporkan
bahwa semakin banyak jumlah logam Ni dalam katalis Ni-Mo/zeolit akan
menyebabkan penurunan keasaman, meskipun masih lebih tinggi daripada
keasaman zeolit alam sebelum penambahan Ni. Oleh karena itu, adanya variasi
kadar Ni bertujuan untuk mengetahui jumlah Ni pada zeolit yang dapat
memberikan karakter dan aktivitas terbaik.
5
Jenis gas yang digunakan dalam uji aktivitas katalis juga sangat
berpengaruh terhadap produkbiogasoline yang dihasilkan karena setiap gas
mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Hal ini didukung dengan hasil penelitian
Handoko(2002, 2006) yang melaporkan bahwa proses konversi katalitik metil
ester jelantah dengan katalis Ni/zeolit menggunakan nitrogen sebagai gas
pembawa ternyata hanya menghasilkan senyawa fraksi gasoline 27,5 % dan
senyawa fraksi solar 36,08 %. Hasil yang telah dicapai tersebut perlu dievaluasi
mengenai gas pembawa yaitu nitrogen yang bersifat inert.Dalam penelitian ini,
gas hidrogen digunakan sebagai gas pembawa sekaligus berfungsi sebagai
reaktan.Didukung oleh hasil penelitian yang dilakukan oleh Liu et al., (2006)
bahwa dengan melibatkan gas hidrogen pada pembuatan Fluid Catalytic Cracking
(FCC) gasoline menggunakan katalis Ni-Mo/USY mampu meningkatkan konversi
dari 22,3% olefin menjadi 62,1% olefin.
Pengaruh laju alir gas hidrogen terhadap konversi biogasoline dipelajari
dengan menvariasikan laju alir gas hidrogen, yaitu 10, 20, dan 30 mL/menit
dengan rasio umpan dan katalis serta suhu tetap.Pengaruh laju alir gas hidrogen
ini diamati untuk setiap produk yang dihasilkan dalam waktu 60 menit.Penelitian
tentang pengaruh laju alir gas hidrogen sebelumnya telah dipelajari oleh
Kadarwati et al., (2010) yang menyatakan bahwa variasi laju alir gas hidrogen
berhubungan terhadap konversi produk (%) yang dihasilkan. Hal ini dijelaskan
bahwa untuk terjadi reaksi diperlukan tumbukan dengan energi tertentu agar
reaktan teradsorpsi dengan sempurna. Pada laju alir gas hidrogen lambat interaksi
reaktan dengan permukaan katalis relatif lama karena dengan laju alir gas
6
hidrogen lambat, interaksi reaktan dengan permukaan katalis tidak terganggu oleh
kecepatan aliran dari gas tersebut. Interaksi antara reaktan dan permukaan katalis
yang relatif lama menyebabkan molekul reaktan teradsorpsi kuat, sehingga
aktivitas katalis menjadi lebih maksimal dalam proses reaksi tersebut.
Berdasarkan uraian di atas, maka penelitian yang mengarah pada
pembuatan bahan bakarbiogasoline (bio-bensin) dengan katalis Ni/ZA dengan
variasi kadar logam Ni dan laju gas hidrogen saat proses hidrocracking terjadi
menjadi sangat penting. Biogasoline mempunyai sifat murah, biodegradable,
renewable, ramah lingkungan, tidak (banyak) menghasilkan polutan seperti SOx,
NOx, Pb, jelaga, dan lain-lain.
1.2 Permasalahan
Berdasarkan hal-hal yang diungkapkan tersebut, maka dapat dirumuskan
permasalahan sebagai berikut:
a. Berapakah kadar Ni total yang dapat diembankan pada zeolit alam yang
menghasilkan aktivitas katalitik terbaik untuk perengkahan minyak sawit
menjadibiogasoline?
b. Bagaimanakah karakteristik katalis Ni/zeolit alam yang telah dipreparasi yang
meliputi kristalinitas, luas permukaan pori, volume pori, rerata jejari pori,
keasaman total, dan kandungan logam Ni yang terdapat pada katalis Ni/Zeolit
Alam?
c. Berapakah persentase fraksi biogasoline yang dihasilkan dari perengkahan
katalitik minyak sawit dengan laju alir gas hidrogen 10 mL/menit, 20
7
mL/menit, dan 30 mL/menit dengan katalis Ni-1%/ZA, Ni-2%/ZA, dan Ni3%/ZA?
d. Senyawa apa saja yang diduga terdapat dalam biogasoline yang diperoleh dari
hasil penelitian padakondisi optimum?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Mengetahui kadar total Ni yang dapat diembankan dalam zeolit sebagai katalis
Ni/zeolit alam yang dapat menghasilkan aktivitas katalitik terbaik untuk
perengkahan minyak sawit menjadibiogasoline.
b. Mengetahui karakteristik Ni/zeolit alam yang telah dipreparasi.
c. Mengetahui persentase fraksi biogasoline yang dihasilkan dari perengkahan
katalitik minyak sawit dengan laju alir gas 10 mL/menit, 20 mL/menit, dan 30
mL/menit dengan katalis Ni-1%/ZA, Ni-2%/ZA, dan Ni-3%/ZA.
d. Mengetahui senyawa apa saja yang diduga terdapat dalam biogasoline yang
telah diperoleh pada kondisi optimum.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah :
a. Memberikan informasi tentang kadar total Ni yang dapat diembankan dalam
zeolit sebagai katalis Ni/zeolit alam yang dapat menghasilkan aktivitas katalitik
terbaik untuk perengkahan minyak sawit menjadibiogasoline.
8
b. Memberikan informasi tentangkarakteristik Ni/zeolit alam yang telah
dipreparasi.
c. Memberikan informasi tentang persentase fraksi biogasoline yang dihasilkan
dari perengkahan katalitik minyak sawit dengan laju alir gas 10 mL/menit, 20
mL/menit, dan 30 mL/menit dengan katalis Ni-1%/ZA, Ni-2%/ZA, dan Ni3%/ZA.
d. Memberikan informasi tentangsenyawa apa saja yang diduga terdapat dalam
biogasoline yang telah diperoleh pada kondisi optimum.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Sawit dan MEPO
Minyak sawit adalah minyak yang dihasilkan dari buah kelapa sawit.
Seperti jenis minyak yang lain, minyak sawit tersusun atas unsur C, H, dan O.
Minyak sawit ini terdiri atas fraksi padat dan cair dengan perbandingan yang
seimbang. Penyusun fraksi padat terdiri atas asam lemak jenuh, antara lain asam
miristat (1%), asam palmitat (45%), dan asam stearat (4%), sedangkan fraksi cair
mengandung asam lemak tak jenuh yang terdiri atas asam oleat (39%) dan asam
linoleat (11%). Komposisi tersebut ternyata agak berbeda jika dibandingkan
dengan minyak inti sawit dan minyak kelapa.Secara lebih terinci, komposisi asam
lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh yang terdapat dalam ketiga jenis minyak
nabati tersebut disajikan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Komposisi beberapa asam lemak dalam tiga jenis minyak nabati
Asam lemak
Jumlah atom Minyak sawit Minyak inti
C
(%)
sawit (%)
Asam lemak jenuh
Oktanoat
8
2-4
Dekanoat
10
3-7
Laurat
12
1
41-55
Miristat
14
1-2
14-19
Palmitat
16
32-47
6-10
Stearat
18
4-10
1-4
Asam lemak tidak jenuh
Oleat
18
38-50
10-20
Linoleat
18
5-14
1-5
Linolenat
18
1
1-5
Sumber: Tim Penulis PS (2000)
9
Minyak
kelapa (%)
8
7
48
17
9
2
6
3
-
10
Berdasarkan Tabel 2.1 minyak sawit memiliki persentase asam palmitat
dan asam oleat terbesar dibandingkan minyak inti sawit dan minyak kelapa
sehingga jika dilakukan proses cracking menjadi biogasolineakan lebih
mengutungkan karena akan diperoleh produk yang lebih banyak. Hal ini mengacu
pada penelitian yang dilakukan oleh Wijanarko et al., (2006) yang meneliti
tentang produksi biogasoline dari minyak sawit melalui perengkahan katalitik
dengan katalis γ-alumina. Jika dianalogikan dengan proses pengilangan minyak
bumi, minyak sawit dapat menghasilkan produk-produk turunan yang setara
dengan hasil pengolahan minyak bumi seperti minyak solar, minyak tanah,
maupun bensin.
Minyak sawit sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak
sawit dengan fraksi cair, kemudian diolah menjadi metil esterterlebih
dahulu.Caranya adalah dengan mereaksikan minyak sawit dengan metanol dan
KOH.Minyak sawit dipilih dalam penelitian ini karena minyak sawit mempunyai
rantai atom karbon yang lebih panjang dibandingkan minyak kelapa dan minyak
inti sawit,terutama pada bagian asam lemak jenuhnya sebagaimana yang
ditunjukkan pada Tabel 2.1.Jika
yang dipilih minyak yang lebih banyak
mengandung asam lemak tak jenuh, maka akan diperlukan gas hidrogen lebih
banyak karena ikatan rangkap pada asam lemak tak jenuh
dibandingkan dengan ikatan tunggal pada asam lemak jenuh.
lebih reaktif
11
2.2 Biogasolin (bio-bensin)
Gasolin atau yang sering kita sebut bensin sangat penting, terutama di
zaman modern dengan mobilitas manusia yang sangat tinggi. Pentingnya bensin
bagi perekonomian suatu negara sama seperti fungsi darah bagi tubuh manusia.
Tanpa bensin (tanpa energi), dunia yang kita ketahui sekarang seperti berhenti
berdenyut.Biogasolin (bio-bensin) merupakan jenis gasolin (bensin) yang terbuat
dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui.Salah satu sumber daya alam yang
dimaksud disini adalah minyak sawit.
Fraksi bensin tersusun atas hidrokarbon rantai lurus dengan rumus kimia
CnH2n+2, mulai dari C5 sampai dengan C11.Di Indonesia terdapat beberapa bahan
bakar jenis bensin yang mempunyai nilai mutu pembakaran berbeda.Nilai mutu
jenis BBM bensin ditentukan berdasarkan nilai RON (research octane number).
Premium mempunyai nilai RON sebesar 88, pertamax sebesar 92, dan pertamax
plus sebesar 95 (Prihandana et al., 2007). Jenis biogasolin yang dimaksud di sini
adalah jenis premium dengan proses konversi, yaitu proses untuk mengubah
ukuran dan struktur senyawa hidrokarbon. Salah satu caranya adalah dengan cara
perengkahan termal dan terkatalisis (thermal and catalytic cracking).
2.3 Katalis
Di dalam suatu proses produksi, selalu dikehendaki untuk memperoleh
hasil yang sebanyak-banyaknya dalam waktu yang sesingkat-singkatnya untuk
menekan biaya produksi. Hal ini dapat dicapai salah satunya adalah dengan
12
menggunakan katalis. Katalis sendiri dikelompokkan menjadi dua yaitu katalis
homogen dan heterogen.
Di dalam sistem katalis homogen, reaktan dan katalis terdistribusi secara
homogen di dalam medium reaksi sehingga laju reaksi dapat dinyatakan langsung
sebagai fungsi dari konsentrasi. Di dalam proses reaksi heterogen, reaktan-reaktan
sistem reaksi tidak berada di dalam fasa yang sama (padat-cair, padat-gas, cairgas, atau padat-cair-gas) sehingga tidak terjadi distribusi katalis, yang biasanya
berfasa padat, secara baik di dalam medium reaksi yang berfasa fluida. Namun,
mayoritas katalis yang digunakan berfasa padat untuk reaktan atau umpan berfasa
cair atau gas. Karena untuk terjadinya efek katalisis harus terjadi kontak antara
katalis dan reaktan maka katalis heterogen juga dapat disebut sebagai katalis
kontak (Triyono, 2002).
Katalis yang digunakan pada penelitian ini merupakan katalis heterogen
karena mempunyai fasa padat sedangkan umpannya berfasa gas. Katalis ini dibuat
dengan mengembankan logam Ni pada zeolit. Keuntungan dari katalis ini adalah
memiliki aktivitas katalis yang tinggi, harga relatif murah, tahan terhadap
temperatur tinggi, serta mudah dalam pemisahannya dari produk.
2.3.1 Zeolit
Zeolit ditemukan oleh seorang ahli mineral dari Swedia yang bernama
Baron Axel Frederick Crontedt pada tahun 1756. Mineral zeolit berbentuk kristal
yang terdapat di dalam rongga batuan basalt. Zeolit berasal dari kata zein dan
lithos yang berarti batu api atau boiling stone. Zeolit merupakan kelompok
13
mineral alumina silikat terhidrasi yang secara umum memiliki rumus empiris
Mx.Dy.(Alx+2y.Six+2y.O2n).mH2O, dengan notasi M dan D adalah K, Na, atau kation
monovalen lainnya serta kation divalen, x dan y adalah bilangan tertentu, n adalah
muatan dari ion logam, dan m merupakan jumlah molekul air kristal yang selalu
berubah-ubah. Zeolit merupakan mineral yang bermuatan negatifyang dapat
dinetralkan oleh logam-logam alkali atau alkali tanah seperti Na+, K+, Ca2+, dan
Mg2+. Kation-kation ini akan menduduki kisi-kisi permukaan di dalam struktur
zeolit yang dapat dipertukarkan (Susanti dan Panjaitan, 2010). Zeolit
mempunyaiukuran pori antara 2 sampai 8 Angstrom bergantung pada jenis
mineralnya.
Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusatpusat aktif dalam saluran antarzeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena
adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Situs asam Bronsted dan
Lewis ditunjukkan pada Gambar 2.1,sedangkan struktur zeolit modernit
ditunjukkan pada Gambar 2.2.
H +
H+
O
O (‐) O O
O (‐) O
Si
Si
Al
Al
Si
Situs asam Bronsted
O
Si
O * (+) O (‐) O
O
Al
Al Si
Si Situs asam Lewis
Gambar 2.1. Situs Asam Bronsted dan Lewis dalam Zeolit (Handokoet al., 2009)
Gambar 2.2. Struktur Zeolit Mordenit (Handokoet al., 2009)
14
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Wijanarko et al., (2006), dengan
adanya keasaman Bronsted dan Lewis zeolit mampu merengkah minyak kelapa
sawit menjadi fraksi biogasoline. Situs asam Bronsted berperan untuk merengkah
ikatan rangkap (asam oleat) sedangkan situs asam Lewis berperan untuk
merengkah ikatan tunggal (asam palmitat) pada struktur trigliserida pada minyak
sawit tersebut. Perbandingan kedua jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi
zeolit dan kondisi reaksi. Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya
dapat mengikat molekul-molekul basa secara kimiawi.
2.3.2
Logam Ni
Dalam prosespenyediaan sumber energi, baik berupa bahan bakar fosil
maupunyang berasal dari bahan baku terbarukan biasanya memerlukan beberapa
tahapan proses agar bahan bakar yang diperoleh memiliki karakteristik tertentu
yang memenuhi sifat yang diperlukan. Logam-logam seperti platina, nikel,
molibdenum, dan palladium merupakan jenis katalis yang sering digunakan untuk
reaksi hidrogenasi. Namun karena harga platina dan paladium yang sangat mahal,
maka menggunakan nikel akan lebih menguntungkan (Hart, 2004 dalam
Mulyaningsih, 2012) karena prosescrackingmembutuhkan metode yang dapat
menekan biaya produksi serta menghasilkan produk yang sebanyak-banyaknya.
Logam Ni sudah digunakan secara luas dalam industri petroleum. Selain
harganya relatif terjangkau, logam ini memiliki daya adsorpsi terhadap reaktan
yang kuat, tetapi tidak mengadsorpsi produk C5 dan dry gas.Katalis nikel mampu
mengadsorpsi gas hidrogen pada permukaannya saja dan mengaktifkan ikatan
15
hidrogen-hidrogennya, sehingga gas hidrogen menjadi lebih mudah bereaksi.
Semakin luas permukaan logam katalis, maka akan semakin banyak gas hidrogen
yang diserap (Gambar 2.3). Demikian pula dengan semakin besar luas permukaan,
maka kontak yang terjadi antara zat-zat yang bereaksi juga bertambah banyak,
sehingga kecepatan reaksi juga bertambah besar pula (Hart, 2004 dalam
Mulyaningsih, 2012).
Sifat logam juga ditentukan oleh elektron-elektron yang mengisi orbital d
yang kosong ini.Logam Ni dengan nomor atom 28 memiliki konfigurasi elektron
[18Ar] 3d8 4s2. Konfigurasi elektronik tersebut menunjukkan bahwa Ni memiliki
orbital atom 3d yang belum penuh. Adanya orbital d yang belum terisi penuh
mengakibatkan logam Ni memiliki sifat katalitik aktif serta daya adsorpsi yang
kuat terhadap reaktan. Nikel merupakan logam transisi yang bersifat keras dan
ulet, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis dan memiliki jari-jari atom 135 pm,
serta unit sel nikel adalah kubus berpusat muka dengan parameter kisi 0,352 nm.
16
Molekul alkena
teradsorbsi pada
permukaan nikel
Molekul hidrogen
teradsorbsi dan
putus menjadi
nikel
Atom hidrogen
membentuk
sebuah ikatan
dengan karbon
Molekul hidrogen yang lain
juga teradsorbsi dan putus
menjadi atom
Molekul terlepas dari
permukaan katalis
Salah satu ujung
molekul lepas dari
permukaan katalis
Menyediakan ruang pada
permukaan katalis untuk
adsorbsi selanjutnya
Gambar 2.3. Mekanisme katalisis heterogen pada reaksi hidrogenasi ikatan
rangkap pada alkena (Rifan, 2008)
2.3.3 Katalis Ni/zeolit
Umumnya, logam transisi diembankan pada padatan yang memiliki luas
permukaan besar untuk menjamin meratanya distribusi logam sehingga
mengefektifkan terjadinya interaksi logam katalis dan gas pada saat proses
katalisis terjadi. Dari beberapa logam yang ada, logam nikel adalah salah satu
logam yang secara ekonomis menguntungkan bagi dunia industri yang
menggunakan proses hydrocracking karena harganya yang relatif murah
17
dibandingkan logam lain seperti Pt dan Cu. Selain itu, logam nikel juga
mempunyai harga work functionnomor 2 setelah Pt, sehingga harga work function
dari Ni lebih besar daripada Cu, Pd, dan logam-logam transisi lain. Tabel 2.2
berikut menunjukkan harga work functionbeberapa logam transisi.
Tabel 2.2. Harga work function beberapa logam transisi
Unsur
Work function (kJ/mol)
Pt
519
Ni
485
Pd
481
Fe
452
Rh
448
Ag
435
W
435
Cu
431
Co
Ru
Re
Os
Ir
Au
Katalis teremban logam dapat dibuat dengan proses presipitasi logam pada
pengemban berpori dari suatu larutan garam logam, dilanjutkan dengan kalsinasi
dengan pengaliran gas nitrogen, oksidasi dengan pengaliran gas oksigen,
sertareduksi dengan adanya hidrogen. Proses kalsinasi, oksidasi, dan reduksi
dilakukan untuk menghasilkan interaksi yang kuat antara logam dan pengemban
(Schwarz, 1995). Rangkaian proses tersebut akan menyebabkan distribusi logam
katalis yang merata pada permukaan pengemban. Selain itu, proses kalsinasi,
oksidasi, dan reduksi mempengaruhi dispersi logam dalam pengemban.
Preparasi logam pada pengemban dan sifat dasar pengemban dapat
mempengaruhi struktur fisik dan sifat kimia deposit metal (Le Page, 1987). Bijang
18
et al.,(2002) mengungkapkan bahwa perubahan yang signifikan terhadap sifat
katalitik suatu logam dapat terjadi dengan variasi komposisi pengemban dari
preparasi pengembanan logam yang berbeda. Oleh karena itu pada penelitian ini
dilakukan variasi kadar logam Ni yang diembankan pada zeolit, sehingga sifat
dari masing-masing katalis yang diperoleh menjadi berbeda-beda.
Salah satu penelitian dengan katalis Ni/zeolit yang telah dilakukan adalah
penelitian Handoko, et al., (2009) mengatakan bahwa pada umumnya penggunaan
zeolit sebagai katalis untuk mengarahkan terjadinya reaksi perengkahan
(cracking) dan pengguanaan katalis sistem logam pengemban (Ni/zeolit) dalam
penelitian tersebut dimaksudkan untuk mengarahkan dua macam reaksi, yaitu
reaksi adisi dan perengkahan. Penggunaan logam aktif
seperti Ni tersebut
didasarkan pada keberadaan orbital d yang belum terisi penuh elektron sehingga
orbital d dan orbital s yang berdekatan akan mengalami degenerasi sehingga
berada dalam tingkat energi yang sama. Pada keadaan degenerasi maka orbital
elektron tersebut akan memiliki probabilitas yang lebih tinggi dalam menyediakan
situs asam Lewis, dimana situs tersebut merupakan bagian penting yang mampu
mengadsorpsi umpan pada permukaan katalis logam. Sementara digunakan zeolit
sebagai pengemban logam aktif didasarkan pada kerangka yang dimilikinya dan
keberadaan situs Bronsted. Pada penelitian tersebut katalis Ni/Zeolit digunakan
untuk hidrogenasi katalitik 1-oktadekena. Bijang, et al., (2002) mengemukakan
bahwa kadar Ni yang diembankan pada zeolit Y berpengaruh pada selektivitas
katalis dalam mengkonversi minyak bumi menjadi bensin. Hal ini dibuktikan
dengan kinerja katalis NiY-2,8 relatif lebih efisien dibandingkan katalis NiY-2,1
19
dan katalis NiY-3, yang terlihat pada perolehan selektivitas terhadap fraksi solar
yang lebih rendah dan selektivitas terhadap fraksi bensin yang lebih tinggi.
Penelitian serupa dilakukan oleh Li et al., dalam Fatimah (2002) dengan
melakukan preparasi pengembanan nikel pada Ultra Stable Y (USY) dan
menggunakannya pada reaksi hidrodesulfurisasi dibenzotiofen. Aktivitas yang
meningkat diperoleh dari pengembanan nikel pada USY.
2.4 Perengkahan
Menurut Gates (1991) mekanisme perengkahan senyawa rantai panjang
seperti alkana pada permukaan katalis asam berlangsung melalui mekanisme
pembentukan ion karbonium, sedangkan reaksi perengkahan tanpa menggunakan
katalis akan melalui mekanisme pembentukan radikal bebas. Perengkahan
(cracking) adalah proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon besar menjadi
molekul-molekul yang lebih kecil (rantai karbon lebih pendek) dengan
pemanasan. Istilah ini terutama diterapkan pada fraksi minyak tanah yang
diperoleh dalam kilang minyak bumi untuk menghasilkan hidrokarbon yang lebih
pendek dan alkena (Parlan dan Wahyudi, 2003 dalam Mulyaningsih, 2012).
Sebagai contoh adalah perengkahan trigliserida menjadi alkana seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.4.
20
O
R C
CH2 O
O O HC
C
O
R C
CH 2
O
R'
CH2
R'
CH3 + CO + H 2 O
R'
CH 3 + CO 2
H2
3H3
R
katalis
CH 3 + H2O
H2
CH3
katalis
CH2
CH3
C
(propana)
Gambar 2.4. Jalur reaksi konversi trigliserida menjadi alkana (Hubberet al.,2007)
Gugus asam karboksilat memiliki sifat inert (lamban) terhadap
kebanyakan zat pereduksi seperti hidrogen dan katalis. Kelambanan ini dapat
direaktifkan dengan mengubah asam karboksilat menjadi ester dan kemudian ester
tersebut dapat direduksi menjadi alkohol (Fessenden dan Fessenden, 1999).
Alkohol dan senyawa asam organik akan mengalami reaksi esterifiksi. Ester dapat
pula direduksi melalui reaksi hidrogenasi katalitik, suatu reaksi yang kadangkadang disebut hidrogenolisis ester, menghasilkan sepasang alkohol (sekurangnya
satu adalah alkohol primer) (Fessenden dan Fessenden, 1999). Di bawah ini
dijelaskan reaksi hidrogenolisis ester sesuai Gambar 2.5.
O
RC
Alkohol Primer
OR
katalis + H2
RCH2OH
+
HOR'
Alkohol Lain
Gambar 2.5. Reaksi hidrogenolisis ester (Fessenden dan Fessenden, 1999)
Berikut adalah penjelasan tentang proses pemutusan rantai panjang
hidrokarbon pada minyak kelapa sawit menjadi hidrokarbon rantai pendek.
Alkohol primer yang diperoleh dari reaksi higrogenolisis yang ditunjukkan pada
21
Gambar 5 akan bereaksi dengan katalis Ni/zeolit. Proses ini akan membentuk ion
karbonium sebagaimana yang disajikan pada Gambar 2.6.
R
CH2
OH
R
CH2
Ni2+
..
O
..
..
O
..
:O:
H+
..
O
..
..
O
..
Al
Si
:O: :O:
R
..
O
..
Al
Si
:O: :O: :O: :O:
:O:
Si
:O: :O: :O: :O:
:O:
CH
..
..
O
..
Al
O
..
O
..
Al
Ni2+
..
O
..
OH
R
..
O
..
..
O
..
Si
:O: :O:
Al
..
O
..
Si
:O: :O: :O: :O:
+
CH2
O
..
O
..
Al
Si
:O: :O: :O: :O:
:O:
Gambar 2.6. Reaksi pembentukan ion karbonium dan radikal terstabilkan
(Handokoet al., 2009)
Tahap berikutnya adalah penyerangan ion karbonium dan radikal terhadap
molekul reaktan yang berupa metil ester minyak sawit. Dalam tahap ini terjadi
kontak atau interaksi antara molekul reaktan dan permukaan katalis sehingga
terjadi reaksi perengkahan metil ester minyak sawit menjadi molekul hidrokarbon
yang lebih pendek. Selain itu, pada tahap ini akan terbentuk radikal dan ion
karbonium baru yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.
22
O
R
CH2
CH2
(CH2)n
R
C
O
CH3
O
H
CH
..
Ni2+
..
O
..
..
O
..
Al
:O:
Si
:O: :O:
Al
O
(CH2)n
..
O
..
Si
:O: :O: :O: :O:
.
.
CH2 CH2
..
O
..
Al
:O:
C
O
CH3
O
..
O
..
Al
(CH2)n
+
CH2
Si
:O: :O: :O: :O:
R
R
:O:
..
O
..
..
O
..
Si
:O: :O:
CH3
+
CH2
Ni2+
..
O
..
CH2
CH3
O
CH3
..
O
..
..
O
..
R
C
R
CH2
Al
..
O
..
Si
:O: :O: :O: :O:
(CH2)n
C
O
CH3
O
..
O
..
Al
O
CH2
Si
:O: :O: :O: :O:
:O:
Gambar 2.7. Interaksi reaktan dengan ion karbonium dan radikal pada permukaan
katalis (Handokoet al., 2009)
Setelah terjadi reaksi perengkahan maka reaktan dan katalis akan
mengalami tahap terminasi. Tahap terminasi terjadi apabila terjadi penggabungan
radikal terstabilkan (pada situs asam Lewis) dan terjadi pembentukan ikatan
rangkap (pada situs asam Bronsted) yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.
23
O
CH3
O
C
.
(CH2)n
.
CH2 CH2
R
Ni2+
..
O
..
..
O
..
:O:
Si
:O: :O:
CH
(CH2)n
H
..
O
..
..
O
..
Al
O
+
CH2
Al
..
O
..
Si
:O:
O
R CH2
CH2
(CH2)n
C
CH3
Si
:O: :O: :O: :O:
:O: :O: :O: :O:
O
O
..
O
..
Al
C
O
O
CH2
CH3
CH2
(CH2)n
C
O
CH3
Ni2+
..
O
..
..
O
..
Al
:O:
Si
:O: :O:
..
O
..
..
O
..
Al
:O: :O: :O: :O:
H+
..
O
..
Si
O
..
O
..
Al
:O: :O: :O: :O:
Si
:O:
Gambar 2.8. Tahap terminasi (Handokoet al., 2009)
2.4 Penelitian–Penelitian Terkait
Hingga saat ini minyak sawit dan minyak jarak menjadi perhatian utama
bagi para peneliti dalam menghasilkan biodiesel, akan tetapi sebaliknya tidak
banyak peneliti yang melakukan penelitian untuk mendapatkan biogasoline.
Pengembangan penelitian di Indonesia untuk mendapatkan biogasoline relatif
belum mendapatkan perhatian dari para peneliti.Mengingat jumlah kendaraan
yang berbahan bakar gasoline (bensin) cukup banyak sehingga sangat perlu untuk
dilakukan penelitian untuk mendapat biogasoline.
Sang (2004) dalam Nurjannah et al., 2010menjelaskan bahwa konversi
katalitik minyak sawit menggunakan katalis komposit zeolit mikro-meso
24
poridalam reaktor sistem fixed bed yang dioperasikan pada temperatur 450 oC
menghasilkan produk gasoline 48 % (w/w) dari 99 % berat minyak sawit
terkonversi.
Handoko et al., (2006) menjelaskan bahwa reaksi katalitik jelantah dengan
katalis Ni/H5-NZA dan reaktor sistem flow fixed-bed dihasilkan senyawa fraksi
bahan bakar cair dalam rentang fraksi bahan bakar solar dan bensin (gasoline).
Katalis Ni-1/H5-NZA menunjukkan selektivitas yang tinggi dalam menghasilkan
jenis produk senyawa fraksi bahan bakar cair dengan persentase yang tinggi.
Farouq et al. (2003) melaporkan HZMS-5, zeolit β, dan USY merupakan
katalis yang digunakan pada proses perengkahan. Dari ketiga katalis tersebut
HZMS-5 yang menghasilkan konversi dan yield produk yang terbesar. Konversi
katalitik minyak sawit menjadi berbagai jenis hidrokarbon dimana pada suhu
350oC dengan katalis HZSM-5, konversi yang dihasilkan 99% yield gasoline
28,3% dan pada kondisi yang sama untuk katalis zeolit β konversinya 82% yield
gasoline 22%, katalis USY konversi yang diperoleh 53% dan yield gasoline 7,3%.
Setiadi dan Fitria (2006) telah melakukan sintesis hidrokarbon fraksi
bensin dari minyak sawit menggunakan katalis B2O3/Zeolit. Pada uji aktivitas
katalis diperoleh temperatur optimum untuk reaksi perengkahan katalitik minyak
kelapa sawit adalah 450oC dengan yield bensin sebesar 52,5 %.
Wijanarko et al. (2006) menjelaskan bahwa perengkahan minyak sawit
dapat menghasilkan produk-produk turunan yang setara dengan hasil pengolahan
minyak bumi, seperti kerosene, solar, maupun gasoline. Dalam unit pengolahan
minyak bumi aromatik (aromatic crude oil) seperti arabian heavy oil, bensin
25
dihasilkan dari reaksi perengkahan katalitik menggunakan katalis asam γ-alumina.
Katalis γ-alumina yang memiliki keasaman Bronsted dan Lewis diharapkan
mampu merengkah minyak kelapa sawit menjadi bensin.Inti asam Bronsted
berperan untuk merengkah ikatan rangkap (asam oleat) sedangkan inti asam
Lewis berperan untuk merengkah ikatan tunggal (asam palmitat) pada struktur
trigliesrida minyak kelapa sawit.
Murdijanto et al., (2010) menjelaskan bahwa reaksi hidrocracking minyak
nabati dengan katalis Ni/Al2O3 menjadi biodiesel menghasilkan produk yang lebih
ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik
dibandingkan dengan diesel/solar, yaitu bebas sulfur, bilangan asap (smoke
number) yang rendah, memiliki angka setana yang tinggi, pembakaran lebih
sempurna, memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin dan dapat terurai
(biodegradable) sehingga tidak beracun.
Berdasarkan beberapa hasil penelitian diatas maka pada penelitian ini
digunakan minyak sawit sebagai umpan yang diuapkan pada temperatur 350oC
karena kandungan asam lemak yang tinggi seperti asam oleat, sehingga
memungkinkan untuk direngkah menjadi fraksi biogasoline dengan katalis
Ni/Zeolit yang dioperasikan pada suhu 450oC dengan variasi laju alir gas hidrogen
10, 20, dan 30 mL/menit.
BAB 3
METODE PENELITIAN
4.1
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Universitas Negeri
Semarang dengan melibatkan beberapa laboratorium lain. Preparasi dan uji
aktivitas katalis dilakukan di Laboratorium Kimia Fisik Universitas Negeri
Semarang. Uji karakteristik katalis dilakukan di Laboratorium Analitik dan
Anorganik Universitas Gadjah Mada,sertaLaboratorium Kimia Instrumen
Universitas Negeri Semarang. Ujiterhadap produk biogasoline dengan Gas
Chromatography (GC) di Laboratorium Kimia Instrumen Universitas Negeri
Semarang, sedangkan uji dengan Gas Chromatography Mass Spectroscopy(GCMS) di Laboratorium Kimia Organik Universitas Gajah Mada.
4.2
Variabel Penelitian
4.2.1 Variabel Bebas
Variabel bebas adalah variabel yang nilainya divariasi. Dalam penelitian
ini variabel bebas adalah : (i)kadar Ni yang diembankan (1%, 2%, 3%) pada zeolit
alam, dan (ii) variasi laju alir gas hidrogen 10 mL/menit, 20 mL/menit, dan 30
mL/menit.
4.2.2 Variabel terikat
Variabel terikat adalah variabel yang menjadi titik pusat penelitian. Dalam
penelitian ini, sebagai variabel terikat adalah: (i) karakteristik padatan Ni/Zeolit
37
27
alam (luas permukaan, ukuran pori, volume pori, dan keasaman), (ii) persen
konversi, dan (iii) persen fraksi biogasoline yang dihasilkan dari proses
perengkahan katalitik.
4.2.3 Variabel terkendali
Variabelterkendali adalahfaktor yangmempengaruhi hasil reaksi, tetapi
dapat dikendalikan. Variabel terkendali dalam penelitian ini adalah lama waktu
reaksi yaitu 1 jam, jenis zeolit yang digunakan (PT Prima Zeolita), jenis gas
hidrogen, oksigen dan nitrogen yang digunakan (PT Samator Gas), dan jenis
minyak sawit (MEPO) yang digunakan, serta rasio antara MEPO dan katalis 10
gram: 1 gram dengan suhu reaktor katalis 450oC.
4.3
Rancangan Penelitian
4.3.1 Alat dan Bahan
4.3.1.1 Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :Alat-alat gelas,
Thermometer, Pengayak 100 mesh, Lumpang porselin, Oven GCA Corp, Furnace,
Reaktor kalsinasi dan oksidasi, Neraca analitik Metter Toledo, Desikator,
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Perkin Elmer Analyst-100, Gas Sorption
Analyzer
NOVA
1200e,
Gas
Chromatography(GC)Agilent
6820,
Gas
Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS) Shimadzu QP-2010s, dan X-Ray
Difraction (XRD) Shimadzu XRD-6000.
28
4.3.1.2 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :NH4Cl 99,8%
(E. Merck), HF 49% (E. Merck), HCl 37% (E. Merck), Nikel Nitrat Heksahidrat
Ni(NO3)2.6H2O p.a 99% (E. Merck), NH3 25% (E. Merck), AgNO399,8%(E.
Merck), Gas hidrogen, Oksigen, dan Nitrogen (PT. Samator Gas), Air bebas ion,
Minyak sawit yang sudah diesterkan (MEPO)
4.4
Prosedur Kerja
4.4.1 Perlakuan awal zeolit alam
Zeolit alam dari PT Prima Zeolita direndam dalam air bebas ion sambil
diaduk dengan pengaduk magnet selama sehari semalam (24 jam) pada temperatur
kamar (25oC).Campuran tersebut kemudian disaring dan endapan yang diperoleh
dikeringkan dalam oven pada temperatur 120ºC selama 12 jam.
4.4.2 Aktivasi zeolit dengan perlakuan HF, HCl, dan NH4Cl
Zeolit alam 50 g direndam dalam larutan HF 1 % selama 30 menit,
kemudian dicuci dengan akuades. Dan dikeringkan dalam oven pada temperatur
120ºC selama 24 jam.Sampel lalu direndam dalam larutan HCl 6M selama 30
menit pada temperatur 50ºC sambil diaduk dengan pengaduk magnet, kemudian
-
disaring dan dicuci berulang kali sampai tidak ada ion Cl (dapat dideteksi oleh
larutan AgNO3).Sampel dikeringkan pada temperatur 130ºC selama 3 jam dalam
oven.Sampel ini direndam dalam larutan NH4Cl 1N pada temperatur 90oCselama
3 jam perhari dalam 1 minggu sambil diaduk, kemudian disaring, dicuci (sampai
29
ion Cl- hilang), dikeringkan dan dihaluskan.Sampel dihaluskan dengan ukuran
lolos pengayak 100 mesh. Sampel ini digunakan sebagai katalis dan diberi nama
zeolit alam aktif (sampel ZA).
4.4.3 Sintesis sampel padatan Ni /zeolit alam
Sampel
ZA
direndam
dalam
larutan
Nikel
Nitrat
Heksahidrat
Ni(NO3)2.6H2O p.a dengan massa masing-masing 1,98 gram, 3,96 gram, dan 5,89
gram dengan air 100 mL per katalis, lalu direfluks pada temperatur 60ºC selama 6
jam, kemudian diuapkan dan dicuci berulangkali, dikeringkan dalam oven 120ºC
(diperoleh sampel Ni/ZA).
4.4.4 Kalsinasi, oksidasi, dan reduksi sampel katalis
Sampel katalis yang diperoleh, dimasukkan dalam reaktor, dikalsinasi pada
500ºC sambil dialiri gas nitrogen selama 5 jam.Sampel kemudiandioksidasi
dengan aliran gas oksigen dan reduksi dengan gas hidrogen pada temperatur
400ºC selama 2 jam. (proses ini dimaksudkan untuk menghilangkan pengotorpengotor organik dan air sehingga mulut pori zeolit terbuka dan luas permukaan
spesifiknya meningkat, proses reduksi untuk mereduksi logam-logam yang
diembankan pada zeolit sehingga bermuatan nol).
4.4.5 Karakterisasi katalis
Sampel katalis yang diperoleh kemudian dilakukan karakterisasi yang
meliputi kristalinitas katalis dengan menggunakan XRD, keasaman dengan
30
metode gravimetri, kadar logam Ni dengan AAS, dan luas permukaan katalis
dengan Gas Sorption Analyzer NOVA1200.
4.4.5.1 Penentuan kristalinitas katalis
Untuk mengetahui kristalinitas katalis, dan ukuran partikel, katalis
dikarakterisasi dengan XRD. Dalam analisis XRD, kristal katalis mendifraksi
sinar-X yang dikirimkan dari sumber dan diterima oleh detektor. Pola difraksi
diplotkan berdasarkan intensitas puncak yang menyatakan peta parameter kisi
kristal atau indeks Miller (hkl) sebagai fungsi 2θ, dengan θmenyatakan sudut
difraksi berdasarkan persamaan Bragg.
nλ= 2d sin θ
(1)
dengan d dalah jarak antar bidang kristal dengan indeks Miller (hkl), θ adalah
sudut Bragg, n adalah bilangan bulat, dan λ adalah panjang gelombang (Abdullah
dan Khairurrijal, 2010).
Penetuan ukuran kristal dapat dilakukan dengan metode Scherrer. Ukuran
kristalin ditentukan dengan pelebaran puncak difraksi sinar X yang muncul.
Metode Scherrer sebenarnya bukan memprediksi ukuran partikel, melainkan
ukuran kristal dalam material. Jika satu partikel mengandung sejumlah kristal
kecil (kristalin) maka informasi yang diberikan bukan ukuran partikel, melainkan
ukuran kristalin. Untuk partikel berukuran nanometer, biasanya satu partikel
hanya mengandung satu kristal. Adapun cara perhitungannya adalah sebagai
berikut:
31
(2)
D=
(Abdullah dan Khairurrijal, 2010)
4.4.5.2 Keasaman Padatan
Penentuan jumlah situs asam katalis secara kuantitatif dengan metode
gravimetri menggunakan NH3 sebagai basa adsorbatnya. Sejumlah gram sampel
dalam porselin telah diketahui beratnya (W0) dipanaskan sampai temperatur
120oC selama 2 jam. Kemudian didinginkan dalam desikator, ditimbang hingga
berat tetap (W1). Sampel dalam porselin ditempatkan dalam desikator kembali dan
desikator divakumkan, lalu sampel dalam porselin dialiri gas NH3 yang berasal
dari NH3 25% yang dipanaskan pada temperatur 60oC sehingga kelihatan uap di
dalam desikator (kondisi penuh). Kemudian didinginkan selama 24 jam. Setelah
itu ditimbang hingga diperoleh berat (W2). Setelah itu diangin-anginkan selama
15 menit dan ditimbang berulang-ulang tiap 15 menit hingga diperoleh berat tetap.
Berat NH3 yang teradsorpsi dalam sampel adalah sebagai berikut:
W NH3 (ads)=
W
W
W
W
M NH
x 1000 mmol/gram
(3)
Keterangan: W1=berat porselin setelah diberi sampel dan dipanaskan
W2=berat krus setelah dialiri NH3
W0=porselin kosong
Banyaknya jumlah uap NH3 yang teradsorp menunjukkan banyaknya
jumlah asam total zeolit, sedangkan untuk mengetahui jumlah asam di permukaan
32
zeolit, digunakan uap basa piridin dengan metode dan cara perhitungan yang sama
dengan NH3.
4.4.5.3 Penentuan Kadar Ni dalam Katalis
Untuk penentuan kandungan logam Ni, dapat ditentukan dengan
spektrofotometer serapan atom (SSA). Analisis dilakukan secara berurutan
terhadap larutan blanko, standar, dan cuplikan. Penyiapan standar dilakukan
dengan cara mengencerkan larutan standar Ni (II) 1000mg/L. Dari larutan tersebut
dibuat larutan standar dengan konsentrasi 4, 8, 12, 16 dan 20 mg/L. Penyiapan
larutan cuplikan yaitu dengan menimbang 1 g sampel kemudian dimasukkan ke
dalam krus teflon yang sudah dibasahi dengan aquaregia. Ke dalam krus teflon
ditambahkan sedikit demi sedikit 8 mL larutan HF 48%, selanjutnya ditambahkan
2 mL aquaregia. Larutan kemudian dipindahkan ke dalam labu ukur plastik 100
mL, lalu ditambahkan aquabides sampai tanda batas.Satu mL larutan cuplikan
diencerkan lagi sebanyak 100 kali. Hal sama dilakukan pada sampel yang lainnya,
kemudian masing-masing sampel ditentukan absorbansinya dengan SSA.
4.4.5.4 Penentuan Porositas Katalis
Luas permukaan, volume total pori, dan distribusi ukuran pori didasarkan
pada fenomena adsorpsi molekul gas di permukaan zat padat yang berlangsung
pada temperatur konstan. Alat yang digunakan adalah Gas Sorption Analyzer
NOVA 1000. Sampel ditimbang dan dimasukkan ke dalam wadah sampel. Sampel
dipanaskan pada temperatur 200oC dengan dilakukan pengusiran gas-gas lain
33
menggunakan gas nitrogen selama 45 menit. Sampel didinginkan menggunakan
nitrogen cair sehingga temperatur sampel mencapai 77 K. Tekanan gas nitrogen
diubah sehingga jumlah gas nitrogen yang terkondensasi dapat ditentukan.
Dengan diperolehnya data tersebut, maka volume total pori, luas permukaan
sampel, dan rerata jari pori dapat ditentukan. Analisis luas permukaannya
mengikuti persamaan Brunauer, Emmet, dan Teller (BET), yaitu :
.
.
(4)
Keterangan: Nav = Bilangan avogadro (6,023x1023 molekul/mol)
Ap
= Luas proyeksi N2 (16,2Å2)
BMN2 = Berat molekul N2
Analisis jejari pori katalis mengikuti persamaan Brunauer, Emmet, dan
Teller (BET), yaitu:
(5)
Keterangan: rp
= Jejari pori katalis
Vp
= Volume pori
S
= Luas permukaan
Analisis volume total pori mengikuti persamaan Brunauer, Emmet, dan
Teller (BET), yaitu:
.
Keterangan: Vm
.
= Volume molar dari nitrogen cair (34,7 cm3/mol)
Vads = Volume nitrogen yang teradsorpsi
Pa
= Tekanan pengukuran
(6)
34
T
= Temperatur pengukuran
4.4.6 Preparasi Umpan Reaksi Perengkahan
Minyak sawit disaring menggunakan kertas saring untuk menghilangkan
pengotor-pengotor yang ada. Minyak sawit diesterifikasi dengan prosedur yang
telah dikembangkan oleh
Hapsari (2010). Minyak sawit bersih kemudian
dipanaskan pada temperatur 90oC pada labu leher tiga. Secara terpisah basa KOH
(1% berat minyak) dicampurkan dengan metanol (perbandingan mentanol:minyak
adalah 1:4) dengan pengaduk magnet. Setelah minyak sawit mencapai temperatur
90oC, KOH dan metanol yang sudah larut kemudian dimasukkan ke dalam labu
leher tiga dan diaduk selama satu jam pada temperatur 90oC. Gliserol dan metil
ester dipisahkan dengan corong pisah. Metil ester minyak sawit dicuci dengan
aquades berulang kali sampai netral (dicek dengan pH meter) kemudian metil
ester minyak sawit dipanaskan untuk menguapkan sisa-sisa air yang ada (pada
suhu ± 120oC).
Catatan : titik didih metil ester 250oC.
4.4.7 Uji Aktivitas Katalis dalam Perengkahan Katalitik
Rangkaianalat perengkahan katalitik (Gambar 3.1) disiapkan terlebih
dahulu. Labu leher tiga ditimbang sebelum dan sesudah diisi dengan metil ester
minyak sawit, demikian pula tempat produk dan katalis yang akan digunakan.
Metil ester minyak sawit dipanaskan pada temperatur 350oC dalam labu leher tiga
yang telah disetting dengan temperatur kontrol sehingga terbentuk uap. Uap
35
kemudian dialirkan ke reaktor berkatalis sehingga terjadi perengkahan metil ester
minyak sawit dalam fase uap ((i) variasi kadar Ni yang diembankan pada zeolit
alam 1%, 2%, dan 3% (ii) variasi laju alir gas hidrogen (10 mL/menit, 20 mL/
menit, dan 30 mL/menit). Uap hasil perengkahan kemudian dialirkan ke
kondensator sehingga didapatkan produk dalam fase cair (biogasoline), produk
tersebut kemudian ditimbang bersama dengan tempat produknya. Produk
biogasoline yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi dengan GC Agilent
6820untuk mengidentifikasi fraksi setara biogasoline yang terbentuk, sedangkan
senyawa apa saja yang terkandung dalam biogasoline dianalisis dengan GC-MS
shimadzu QP-2010.
Gambar 3.1. Rangkaian reaktor perengkahan minyak sawit menjadi biogasoline
(Rodiansono et al., 2007)
R1,R2,R3
T1, T2
1
2
3
=
=
=
=
=
Regulator Listrik
Termometer
Statif
Pemanas
Tempat Katalis
7
8
9
10
11
=
=
=
=
=
Tempat Produk
Air Es + Garam Dapur
Termometer Digital
Tempat MEPO/Umpan
Aliran Gas H2 dan Umpan
36
(Gas)
4
5
=
=
6
=
Katalis
12
Reaktor
Uji 13
Katalis
Pendingin Ulir
14
=
=
Flowmeter Gas H2
Regulator
=
Tabung Gas H2
BAB 4
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Penelitian tentang konversi katalitik minyak sawit menjadi biogasoline
menggunakan katalis Ni/Zeolit Alam telah dilakukan di Laboratorium Kimia Fisik
Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang. Penelitian yang dilakukan meliputi
preparasi dan karakterisasi katalis hasil impregnasi logam Ni ke dalam zeolit alam
dengan kadar yang berbeda, yaitu 1%, 2%, dan 3%, serta uji aktivitas katalis pada
reaksi perengkahan minyak sawit menjadi biogasoline dengan variasi laju alir gas
hidrogen, yaitu 10 mL/menit, 20 mL/menit, dan 30 mL/menit.Kemampuan katalis
dalam reaksi perengkahan minyak sawit menjadi biogasoline dipengaruhi
olehkarakteristik katalis, dan kadar logam Ni yang terembankan pada katalis serta
laju alir gas hidrogen.
Untuk mengetahuikualitas dan karakteristik ketiga katalis yang telah
dibuat, dilakukan karakterisasi katalis yang meliputi kristalinitas, keasaman,
kadar/persentase logam Ni yang teremban, dan porositas katalis. Umpanyang
digunakan dalam penelitian ini adalah minyak
sawit curah yang diesterkan
terlebih dahulu. Produk hasil rengkahan dari minyak sawit ini kemudian dianalisis
dengan menggunakan GC dan GCMS pada produk perengkahan optimumnya.
37
38
4.1
Hasil Penelitian
4.1.1
Preparasi Katalis
4.1.1.1 Perlakuan Awal Zeolit Alam
Sebelum diaktivasi, zeolit awal Wonosari diberi perlakuan awal yaitu
direndam dengan aquades sambil diaduk dengan mixer selama 24 jam pada
temperatur kamar, kemudian disaring dan endapan zeolit dikeringkan di dalam
oven. Hasilnya menunjukkan bahwa setelah pencucian warna aquades menjadi
keruh dan setelah pengeringan zeolit yang awalnya berwarna agak gelap menjadi
bersih yaitu berwarna putih kehijauan.
4.1.1.2 Aktivasi Zeolit Alam dengan HF, HCl, dan NH4Cl
Zeolit alam yang telah dicuci menggunakan aquades kemudian diayak
dan diaktivasi menggunakan larutan asam yaitu HF 1%. Aktivasi dengan HF 1%
ini bertujun untuk mengilangkan pengotor-pengotor dalam zeolit yang belum
hilang saat pencucian dengan aquades dan menghilangkan Si di luar framework,
sedangkan perendaman menggunakan HCl 6 M larutan yang awalnya jernih
berubah menjadi kuning yang mengindikasikan telah terjadinya dealuminasi dan
terlarutnya logam Fe dalam zeolit sedangkan adanya Cl- setelah perendaman
diidentifikasi dengan menggunakan AgNO3 yang ditunjukkan dengan adanya
endapan putih AgCl pada air bekas perendaman zeolit alam tersebut. Zeolit alam
sebelum diaktivasi berwarna kehijau-hijauan dan setelah perendaman dengan
menggunakan HF 1% dan HCl 6M yang diikuti dengan proses pengeringan
menjadi berwarna lebih putih.
39
Selaiin perlakuan
n asam, zeolit juga diakttivasi mengggunakan garram NH4Cl
1N. Perendaaman dengaan larutan N
NH4Cl ini dimaksudkan
d
n untuk mennggantikan
k
kation-kation
n penyeimbaang dalam zeolit seperti Na+ dan Caa2+ dengan NH
N 4+. Zeolit
di dalam oven
k
kemudian
d
dikeringkan
o
sehinggga terbentuuk H-Zeolit atau yang
d
disebut
denggan zeolit alaam aktif denngan melepasskan NH3.
4
4.1.1.3
Imp
pregnasi Loggam Ni dallam H-Zeoliit Alam
Setellah zeolit allam diaktivaasi, H-Zeolit diimpregnnasi dengan logam Ni.
D
Dalam
imprregnasi ini, kadar
k
logam
m yang diem
mbankan pada zeolit alam
m berbedab
beda,
yaitu 1%, 2%, daan 3%.Tujuaan dari variaasi kadar loggam yang diembankan
d
p
pada
zeolit alam ini adalah untuuk mengetaahui jumlahh optimum logam Ni
t
teerembanka
an yang dappat memberikkan karakterr dan aktivittas terbaik pada
p
reaksi
p
perengkahan
n metil ester menjadi bioogasoline.
Untu
uk mengemb
bankan logam
m Ni pada zeolit alam yang haruss dilakukan
a
adalah
samppel H-ZA diirendam dallam larutan nikel nitrat pada tempeeratur 90oC
s
selama
6 jaam kemudiann diuapkan dan dikerinngkan sehinggga dihasilkkan sampel
N
Ni/ZA.
Setelah pengerringan di dalam
d
oven
n ketiga kaatalis berwaarna putih
b
bersih.Berik
kut adalah gaambar dari saalah satu kattalis tersebutt.
Gambar.4.1. Hasil impregnasi logam
m Ni pada Zeolit Alam
40
4.1.1.4 Kalsinasi, Oksidasi, dan Reduksi Katalis
Setelah dilakukan aktivasi serta impregnasi dengan logam Ni pada zeolit
alam, dilakukan proses kalsinasi, oksidasi, dan reduksi secara berurutan. Kalsinasi
katalis dilakukan dengan pemanasan pada temperatur 500oC dengan aliran gas N2
selama 5 jam dengan tujuan untuk memperbaiki dispersi logam. Oksidasi katalis
dilakukan pada temperatur 400oC selama 2 jam dengan aliran gas O2 untuk
mengubah kompleks logam menjadi oksida logam. Proses reduksi dilakukan pada
400oC dengan aliran gas H2 selama 2 jam dengan tujuan untuk mengubah ion
logam menjadi atom logam (Trisunaryanti et al., 2005). Setelah proses kalsinasi,
oksidasi, dan reduksi ketiga katalis ini mempunyai warna yang berbeda-beda.
Untuk katalis Ni-1%/ZA berwarna abu-abu, antara satu bagian dengan bagian lain
warnanya sama. Untuk katalis Ni-2%/ZA warna katalis lebih hitam dan terlihat
kasar meskipun sama-sama sudah lolos pengayak 100 mesh, sedangkan untuk
katalis Ni-3%/ZA warna katalis tidak merata, sebagian ada yang abu-abu dan
sebagian ada yang agak orange kecoklatan (hampir sama seperti ketika setelah
dioksidasi) dengan tekstur halus seperti katalis Ni-1%/ZA.Gambar 4.2
menunjukkan perbedaan secara fisik antara ZA, H-ZA, Ni-1%/ZA, Ni-2%/ZA,
dan Ni-3%/ZA.
41
G
Gambar
4.2.. Perbandinggan warna anntara ZA, H--ZA, Ni-0,5%
%/ZA, Ni-1%
%/ZA, Ni2%/ZA, daan Ni-3%/ZA
A.
4
4.1.2
Karakterisasi Katalis
4
4.1.2.1
Lua
as Permukaaan Spesifikk, Rerata Jejjari Pori, daan Volume Total Pori
Kattalis Ni/ZA
Dalam reaksi kaatalitik agar dapat terjad
di reaksi perrengkahan, maka
m
harus
t
terjadi
kontaak antara molekul
m
umppan metil esster minyak sawit yang berukuran
c
cukup
besarr dan situs aktif
a
katalis. Semakin besar luas peermukaan kaatalis maka
p
peluang
terjjadinya reak
ksi perengkaahan akan semakin
s
bessar. Selain itu, dengan
u
ukuran
jari-j
-jari pori yaang besar m
memberi kesempatan lebbih baik bag
gi molekul
u
umpan
untukk dapat masuuk sampai kke dalam porri. Hasil karaakterisasi terrhadap luas
p
permukaan
s
spesifik,
reraata jejari pori, dan volum
me total porri katalis sellengkapnya
d
disajikan
pad
da Tabel 4.11 berikut ini.
42
Tabel 4.1. Hasil Penentuan Luas Permukaan Spesifik, Rerata Jejari Pori, dan
Volume Total Pori Katalis Menggunakan Metode BET
Sampel
Zeolit Alam
H-Zeolit Alam
Ni-1%/Zeolit Alam
Ni-2%/Zeolit Alam
Ni-3%/Zeolit Alam
Luas Permukaan
Spesifik (m2/g)
35,08
44,55
119,07
90,56
58,52
Rerata Jejari
Pori (Å)
40,09
52,11
20,74
31,11
28,91
Volume Pori
(cc/g)
70,33 x 10-3
116,1 x 10-3
123,4 x 10-3
141,0 x 10-3
84,72 x 10-3
Berdasarkan Tabel 4.1 dapat diketahui bahwa katalis yang telah dipreparasi sesuai
dengan penelitian yang dilakukan oleh Farouq (2003), sehingga cocok digunakan
dalam reaksi perengkahan minyak sawit menjadi biogasoline.
4.1.2.2 Penentuan Jumlah Situs Asam Katalis Ni/ZA
Kinerja katalis sangat dipengaruhi oleh keasaman katalis. Apabila jumlah
situs aktif besar, maka daya adsorpsi terhadap reaktan juga menjadi besar, maka
akan semakin banyak umpan yang terengkah menjadi biogasoline. Untuk
mengetahui jumlah situs asam dalam katalis dilakukan adsorpsi basa adsorbat
pada katalis. Jumlah situs asam dengan amoniak sebagai basa adsorbatnya
merupakan jumlah situs asam total dengan asumsi bahwa NH3 dengan ukuran
molekul yang kecil dapat masuk sampai
ke dalam pori-pori katalis. Hasil
pengukuran keasaman katalis disajikan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Hasil Penentuan Jumlah Situs Asam dalam Katalis Ni/ZA
Sampel
ZA
H-ZA
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Keasaman total
Keasaman
(mol/gram)
permukaan(mol/gram)
0,942 x 10-4
0,723 x 10-4
1,270 x 10-4
0,476 x 10-4
-4
21,780 x 10
5,210 x 10-4
-4
11,090 x 10
6,501 x 10-4
-4
16,560 x 10
4,550 x 10-4
Keasaman dalam
rongga (mol/gram)
0,219 x 10-4
0,794 x 10-4
16,570 x 10-4
4,589 x 10-4
12,010 x 10-4
43
4.1.2.3 Distribusi Logam Ni dalam Katalis Ni/ZA
Telah dikemukakan bahwa kualitas katalis antara lain ditentukan oleh
kualitas dispersi logam dalam zeolit, sedangkan kualitas dispersi dipengaruhi oleh
jumlah logam tersebut (Trisunaryanti et al., 2005). Oleh karena itu, uji untuk
mengetahui besarnya distribusi logam Ni dalam katalis yang telah dipreparasi
menjadi sangat penting. Distribusi logam Ni dalam katalis disajikan pada Tabel
4.3 berikut ini.
Tabel 4.3. Distribusi Logam Ni dalam Katalis Ni /ZA
Sampel
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Hasil
pengukuran
(ppm)
188,8
397,6
588,8
Ni yang
diembankan
Ni yang
teremban
%
efisiensi
0,4
0,8
1,2
0,3776
0,7952
1,1776
94,40
99,40
98,13
4.1.2.4 Pengaruh Pengembanan Logam Ni terhadap Kristalinitas Katalis
Ni /ZA
Pengaruh pengembanan logam Ni terhadap kristalinitas katalis Ni/ZA
dapat diketahui dari hasil analisis dengan XRD. Akan tetapi katalis yang dianalisis
kristalinitasnya hanya katalis dengan luas permukaan optimum dan kontrol, yaitu
ZA, H-ZA, dan Ni-1%/ZA.Adapun perbandingan difraktogram antara ketiganya
ditunjukkan pada Gambar 4.3.
44
Gambar 4.3. Perbandingan difraktogram ZA, H-ZA dan Ni-1%/ZA
Selain berdasarkan difraktogram tersebut kristalinitas dan ukuran
kristaldari katalis tersebut juga dapat diamati melalui tiga puncak tertinggi dari
masing-masing padatan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4.Data 2 Theta, Intensitas Tiga Puncak Tertinggi, dan ukuran kristal
dalam ZA, H-ZA, dan Ni-1%/ZA
Katalis
2 Theta
ZA
25,9507
22,5913
28,0000
22,2885
25,6798
9,7753
25,7326
22,3701
27,7600
H-ZA
Ni-1%/ZA
Harga d
(A)
3,43069
3,93268
3,18409
3,98541
3,46627
9,04085
3,45927
3,97106
3,21107
Intensitas
325
225
189
559
507
490
475
357
313
Ukuran
kristal (nm)
33,56818037
8,456650621
3,058039752
3,297730047
27,25501471
4,066829273
29,38311995
4,32153017
5,316597673
Rata-rata ukuran
kristal (nm)
15,02762
11,53986
12,97708
45
4
4.1.3.
1 Prep
eparasi Umppan Reaksi Perengkahan
P
n
Ump
pan dalam reaksi
r
perenngkahan ini adalah hassil esterifikaasi minyak
c
curah.
Miny
yak curah yanng ada diesteerifikasi mennggunakan metanol
m
dan basa KOH
s
selama
1 jam
m. Hasilnyaa minyak terrpisah menjaadi dua bagiian yaitu gliiserol yang
b
berwarna
cokelat gelapp dan metil ester yanng berwarnna kuning dan
d
encer.
P
Perbedaan
w
warna
miny
yak goreng awal, glisserol, dan sserta hasil esterifkasi
d
ditunjukkan
pada Gambar 4.4.
Gambaar 4.4. Perbeedaan Warnaa Minyak Gooreng Sebeluum dan Sesuudah
Hasill Esterifkasi
4
4.1.3.3
Uji Aktivitas dan
d
Pengarruh Laju Alir
A Gas Hiidrogen sertta Jumlah
Loggam
Ni
yang
y
Diem
mbankan
pada
p
Zeollit
terhadap
ap
Reaksi
Perrengkahan Katalitik
K
Min
nyak Sawit
Uji aktivitas
a
Kaatalis Ni/ZA padaminyaak sawityangg sudah mennjadi metil
e
ester
yang kemudian direngkah
d
m
menggunakann katalis yaang telah dipreparasi.
d
D
Dalam
peren
ngkahan minnyak sawit inni dilakukann variasi laju alir gas hidrrogen yaitu
10 mL/menit, dan 20 mL/menit, dan 30 mL
L/menit. Mettil ester min
nyak sawit
d
diuapkan
paada suhu 3500oC dan suhuu pada reaktoor katalis tetaap, yaitu 450
0oC.
46
Konvversi total prroduk hasil perengkahann ditentukann dari besarnnya produk
y
yang
terkonv
versi dari metil
m
ester miinyak sawit. Penentuan kkonversi totaal ini dapat
d
diketahui
b
berdasarkan
kromatoggram
produ
uk
perengkkahan.
Produk
hasil
p
perengkahan
n katalitik minyak ssawit dalam
m penelitiaan ini adalah fraksi
b
biogasoliney
yang dibataasi hanya seenyawa hidrrokarbon yanng mempunyai jumlah
a
atom
karbon
n C5-C11. Daalam penelitian ini produuk gas serta kokas
k
hasil reaksi
r
tidak
d
ditentukan.
Pengamatann menunjukkkan bahwa warna
w
katalis berubah warna
w
dari
a
abu-abu
menjadi agak kehitaman yyang diperkkirakan terdaapat kokas yang
y
dapat
d
dilihat
pada Gambar 4.5 dibawah inii.
Gambar 4.5.Perbedaa
4
an antara kokkas dan kataalis awal
Frakssi C5-C11 yaang dihasilkkan dari reaaksi perengkkahan katalittik minyak
s
sawit
menjaadi biogasollineyang diaanalisis denggan GC disaajikan pada Tabel 4.5
b
berikut
ini.
47
Tabel 4.5. Fraksi biogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit dengan
katalis Ni/ZA dengan variasi laju alir gas hidrogen dan jumlah logam
Ni yang diembankan pada zeolit
Katalis
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Laju alir
% Fraksi
(produk kondensat)
29,57
100,00
58,51
99,94
91,26
98,65
29,86
28,43
52,86
10 mL/menit
20 mL/menit
30 mL/menit
10 mL/menit
20 mL/menit
30 mL/menit
10 mL/menit
20 mL/menit
30 mL/menit
% fraksi
berat/berat
2,12
4,78
3,32
2,13
4,17
3,02
1,52
2,97
3,33
Tabel 4.6. Fraksi kondensatbiogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit
pada laju alir 10 mL/menit.
Katalis
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Laju alir gas hidrogen
10 mL/menit
10 mL/menit
10 mL/menit
Fraksi biogasoline(produk kondensat)
29,57
99,94
29,86
Tabel 4.7. Fraksi kondensatbiogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit
pada laju alir 20 mL/menit.
Katalis
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Laju alir gas hidrogen
20 mL/menit
20 mL/menit
20 mL/menit
Fraksi biogasoline(produk kondensat)
100,00
91,26
28,43
Tabel 4.8.Fraksi kondensatbiogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit
pada laju alir 30 mL/menit.
Katalis
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Laju alir gas hidrogen
30 mL/menit
30 mL/menit
30 mL/menit
Fraksi biogasoline(produk kondensat)
58,51
98,65
52,86
48
Tabel 4.9. Fraksi kondensatbiogasoline hasil perengkahan katalitik minyak sawit
dengan Ni-1%/ZA
Katalis
Ni-1%/ZA
Ni-1%/ZA
Ni-1%/ZA
Laju alir gas hidrogen
10 mL/menit
20 mL/menit
30 mL/menit
Fraksi biogasoline(produk kondensat)
29,57
100,00
58,51
Tabel 4.10. Fraksi kondensatbiogasoline hasil perengkahan katalitik minyak
sawitdengan Ni-2%/ZA
Katalis
Ni-2%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-2%/ZA
Laju alir gas hidrogen
10 mL/menit
20 mL/menit
30 mL/menit
Fraksi biogasoline(produk kondensat)
99,94
91,26
98,65
Tabel 4.11. Fraksi kondensatbiogasoline hasil perengkahan katalitik minyak
sawitdengan Ni-3%/ZA
Katalis
Ni-3%/ZA
Ni-3%/ZA
Ni-3%/ZA
Laju alir gas hidrogen
10 mL/menit
20 mL/menit
30 mL/menit
Fraksi biogasoline(produk kondensat)
29,86
28,43
52,86
Pada Tabel 4.5 diatas ditunjukkan bahwa terdapat satu katalis yang dapat
menghasilkan biogasoline dengan fraksi 100%, yaitu Ni-1%/ZA yang dilakukan
pada laju alir gas hidrogen 20 mL/menit.
Fraksi C5-C11 yang dihasilkan dari reaksi perengkahan katalitik minyak
sawit menjadi biogasolinepada kondisi optimum disajikan dalam Tabel 4.12.
Tabel 4.12. Hasil analisis GCMS biogasolineterkondensasi pada kondisi
optimum secara kuantitatif
Hidrokarbon
C1-C4
C5-C11
>C11
% Area Produk
0
100
-
49
Tabel 4.13. Hasil analisis GCMS biogasolineterkondensasipada kondisi
optimum secara kualitatif
Waktu Retensi
2,583
2,642
2,717
2,908
3,192
3,267
3,483
3,533
3,883
MR
86
86
86
86
84
114
114
114
98
114
114
114
Senyawa
2-metilpentana
3-metilpentana
n-heksana
3-metil pentana
2-metil-1-pentena
2,2-dimetil heksana
2,2-dimetil heksana (isooktana), 2,2,4-trimetil
pentana
4-metil-1-heksena
2,2,3,3-tetrametil butana
2,2,4-trimetil pentana (isobutil trimetil
metana)
50
4.2.
Pembahasan
4.2.1
Preparasi Katalis
4.2.2.1 Perlakuan Awal Zeolit Alam
Perlakuan ini bertujuan untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang ada
pada zeolit alam seperti debu, batu-batu kecil, dan daun-daun kecil. Hasilnya
zeolit alam bebas dari pengotor-pengotor tersebut karena terpisah pada waktu
pencucian, penyaringan, dan pengayakan. Sehingga zeolit yang awalnya berwarna
agak gelap menjadi bersih yaitu berwarna putih kehijauan.
4.2.2.2 Aktivasi Zeolit Alam Dengan HF, HCl, dan NH4Cl
Untuk meningkatkan kinerja dari zeolit maka zeolit perlu diaktivasi.
Aktivasi dengan perendaman HF 1% bertujuan untuk menghilangkan pengotorpengotor dalam zeolit yang belum hilang saat pencucian dengan aquades serta
menghilangkan Si di luar framework, sedangkan perendaman larutan HCl 6M
digunakan untuk dealuminasi dari framework dan melarutkan logam-logam Fe
yang terdapat dalam zeolit. Zeolit alam yang telah direndam dengan menggunakan
HF 1% dan HCl 6M, menjadi berwarna lebih putih setelah proses pengeringan.
Hal ini mengindikasikan bahwa Fe3+ di dalam framework zeolit telah dapat
dihilangkan. Aluminium dari dalam frameworkjuga akan keluar dari framework
membentuk AlCl3. Hal ini dapat menaikkan rasio Si/Al dalam framework
sehingga meningkatkan keasaman, stabilitas termal, dan selektivitas dari
zeolit(Handoko, 2002). Reaksi dealuminasi dalam zeolit alam disajikan menurut
reaksi pada Gambar 4.6.
51
M
n+
(
Si
O
Si
Si
O
O
H
Al
O
Si
)n + 4nHCl
n
(
Si
OH
O
H
O
Si
Si
HO Si
)
+ nAlCl3 + MCln
Gambar 4.6. Reaksi Dealuminasi dalam Zeolit dengan Bantuan HCl (Handoko,
2002)
Zeolit alam sebelum diaktivasi mempunyai kandungan Fe3+ yang tinggi.
Dengan perendaman menggunakan HCl 6M, Fe3+ dalam framework zeolit
bereraksi dengan HCl membentuk FeCl3 yang berwarna kuning. Pelarutan ion
Fe3+ dari framework zeolit bertujuan untuk menghilangkan pengotor yang berupa
ion logam Fe karena dalam zeolit alam mengandung banyak logam Fe yang dapat
dilihat dari warna hijau-coklat muda zeolit alam . Dengan adanya ion tersebut
akan mengganggu proses impregnasi logam Ni. Apabila dalam zeolit masih
mengandung banyak kation penyeimbang dan ion-ion logam (misalnya Fe3+, Na+,
Ca2+), maka energi yang diperlukan untuk mengganti ion tersebut dengan logam
Ni tidak seragam sehingga logam Ni tidak terdistribusi secara merata di
permukaan zeolit.
Selama perendaman dengan menggunakan HCl, zeolit menjadi bersifat
asam. Sisa-sisa ion Cl- dalam zeolit kemudian dinetralkan dengan pencucian
aquades. Pencucian ini dilakukan sedemikain rupa hingga tidak terdapat ion Cldalam larutan. Cara untuk mendeteksi ada atau tidaknya ion Cl- menggunakan
larutan Ag(NO)3. Apabila ke dalam larutan ditambahkan Ag(NO)3, ion Cl- yang
larut dalam aquades akan membentuk endapan AgCl yang berwarna putih.
52
Dengan cara ini dapat diketahui dengan jelas apakah zeolit tersebut sudah netral.
Langkah selanjutnya adalah perendaman dengan NH4Cl yang dimaksudkan untuk
menggantikan kation-kation penyeimbang dalam zeolit seperti Na+ dan Ca2+
dengan NH4+. Tahap ini melibatkan proses pertukaran kation penyeimbang
dengan NH4+ untuk membentuk NH4-Zeolit. Ketika NH4-Zeolit Alam dipanaskan,
maka NH3 yang memiliki titik didih rendah (-33oC) akan menguap dan hanya
meninggalkan H+ pada zeolit alam (H-Zeolit Alam). Dengan demikian ion logam
seperti Fe3+, Na+, Ca2+ dan ion logam lainnya tergantikan oleh H+. Aktivasi tahap
ini dimaksudkan untuk membentuk situs asam Bronsted dengan adanya proton H+.
Dengan adanya H+ sebagai situs asam Bronsted, situs asam zeolit menjadi naik
dan lebih mudah untuk memodifikasinya. Pertukaran kation-kation penyeimbang
dengan H+ bertujuan agar ketika zeolit dimodifikasi dengan pengembanan logam
Ni, energi untuk pertukaran kation dengan logam Ni energinya seragam/sama
sehingga memudahkan logam Ni untuk terdistribusi secara merata dalam zeolit.
Dengan distribusi logam Ni yang merata maka situs asam dalam katalis akan
meningkat karena logam Ni bertindak sebagai asam Lewis di dalam katalis.
4.2.2.3 Impregnasi Logam Ni dalam H-Zeolit Alam
Dalam penelitian ini zeolit alam yang sudah diaktivasi dengan beberapa
perlakuan diimpregnasi dengam logam nikel yang berfungsi untuk meningkatkan
jumlah situs asam/situs aktif. Hal ini dikarenakan adanya orbital d yang belum
terisi penuh oleh elektron.
53
Jumlahlogam yang diembankan berbeda-beda, yaitu 1%, 2%, dan
3%karena ion-ion logam dengan konsentrasi rendah lebih leluasa untuk bergerak
masuk ke dalam pori dibandingkan dengan konsentrasi ion logam yang besar,
sehingga penaataa logam Ni pada permukaan zeolit lebih teratur (terdistribusi
merata), sedangkan jika logam Ni yang diembankan besar, maka dapat terbentuk
agregat (ada penumpukan dibagian zeolit yang satu dan terjadi kekosongan logam
Ni pada bagian zeolit yang lainnya). Semakin besar konsentrasi ion logam dalam
larutan akan cenderung menutupi bagian mulut pori. Hal ini mengakibatkan ionion logam tidak dapat masuk sampai ke dalam pori secara merata. Dalam
impregnasi ini larutan ion logam dibuat tidak terlalu encer dan tidak terlalu pekat
(± 50mL, dengan ketentuan 30mL untuk melarutkan garam Ni, dan sisanya untuk
membilas gelas kimia untuk membersihkan larutan Ni yang menempel pada beker
glass)Larutan ion logam dicampur dengan H-ZA hingga berbentuk seperti bubur
(H-ZA terendam larutan ion logam) untuk memaksimalkan impregnasi logam ke
dalam zeolit. Kemudian setelah diimpregnasi pelarut yang tersisa diuapkan
dengan cara dipanaskan dan dioven pada temperatur 120oC.
Berdasarkan Tabel 4.3 ditunjukkan bahwa logam Ni yang teremban pada
katalis Ni-1%/ZA, Ni-2%/ZA, dan Ni-3%/ZA tidak mencapai keseluruhan
teremban. Pada katalis Ni-1%/ZA logam yang diembankan pada zeolit sebesar 0,4
gram, tetapi yang teremban hanya sekitar 0,3776 gram. Pada katalis Ni-2%/ZA
dari 0,8 gram logam Ni yang diembankan hanya teremban 0,7952 gram dan pada
katalis Ni-3%/ZA diembankan 1,2 gram yang teremban 1,1776 gram. Hal ni
karena cara pengembanan yang dilakukan dengan cara impregnasi, sehingga
54
dimungkinkan logam tidak masuk ke struktur kristal zeolit, sehingga hanya
dipermukaan saja.
4.2.2.4 Kalsinasi, Oksidasi, dan Reduksi Katalis
Setelah dilakukan aktivasi serta impregnasi logam Ni yang berwarna hijau
dalam zeolit alam, dilakukan proses kalsinasi, oksidasi, dan reduksi. Kalsinasi
katalis bertujuan untuk merenggangkan ruang antarpori sehingga gas N2 dapat
menembus pori-pori kecil yang ditempati oleh kotoran-kotoran organik dan dapat
mendesaknya keluar dari zeolit. Selain itu, proses kalsinasi juga berfungsi untuk
memperbaiki dispersi logam pada permukaan zeolit. Oksidasi katalis dilakukan
dengan aliran gas O2 untuk mengubah ion logam menjadi oksida logam. Hal ini
dilakukan untuk membantu menghilangkan ligan H2O dalam ion kompleks logam
yang masih cukup kuat menempel dalam pori katalis, sedangkan proses reduksi
dilakukan pada untuk mengubah ion logam menjadi atom logam (bermuatan
netral/nol) (Trisunaryanyi et al., 2005). Setelah dilakukan kalsinasi, oksidasi, dan
reduksi katalis Ni/ZA yang semula berwarna putih berubah menjadi keabu-abuan.
4.2.2
Karakterisasi Katalis
4.2.2.1 Luas Permukaan Spesifik, Rerata Jejari Pori, dan Volume Total Pori
Katalis Ni/ZA
Tabel 4.1. menunjukkan bahwa luas permukaan dan volume pori katalis
Ni-1%/ZA lebih besar bila dibandingkan dengan Ni-2%/ZA dan Ni-3%/ZA,
sedangkan rerata jejari porinya paling kecil dibandingkan katalis-katalis lain yang
55
telah dipreparasi. Hal ini menunjukkan bahwa secara fisik katalis Ni-1%/ZA yang
telah dipreparasi lebih unggul karena memiliki luas permukaan paling besar
daripada Ni-2%/ZA, dan Ni-3%/ZA. Pada zeolit yang diembankan logam Ni 2%
dan 3% luas permukaan katalis lebih kecil dibandingkan katalis yang mengandung
logam Ni 1%. Hal ini karena pada kedua katalis tersebut (Ni-2%/ZA dan Ni3%/ZA) menggumpal, sehingga terbentuk agregat.
Sedangkan luas permukaan yang diharapkan pada katalis yang dibuat
adalah katalis dengan luas permukaan besar, volume pori besar dan rerata jari
kecil, karena dengan adanya luas permukaan besar dan volume jari besar
memungkinkan adanya situs aktif yang lebih banyak, sehingga memicu terjadinya
reaksi antara umpan dan katalis yang lebih banyak, begitu pula jika rerata jari
kecil maka jarak antarlogam Ni semakin kecil, sehingga menambah jumlah situs
aktif dari katalis. Karena adanya logam Ni dapat membentuk pori baru.
Dengan luas permukaan katalis yang lebih besar, kontak yang terjadi
antara reaktan dan permukaan katalis juga besar sehingga reaksi antara umpan dan
katalis semakin banyak, sehingga produknya semakin banyak. Dalam reaksi
perengkahan metil ester minyak sawit, reaktan yang masuk ke dalam katalis
adalah molekul meruah yang berukuran besar. Oleh karena itu, volume pori
katalis yang besar memberikan kesempatan yang lebih besar kepada reaktan untuk
dapat masuk ke dalam pori katalis sehingga jumlah molekul reaktan yang
adsorpsi pada permukaan katalis akan meningkat sehingga reaksi akan lebih
cepat.Semakin banyak umpan yang teradsorpsi maka akan semakin banyak reaksi
yang terjadi, sehingga produk yang dihasilkan semakin banyak.
56
Penelitian ini laju alir gas hidrogen juga divariasi, diantaranya
10mL/menit, 20mL/menit, dan 30mL/menit.Jika laju alir gas hidrogen pelan,
maka tumbukan antara umpan dan katalis semakin banyak terjadi, sedangkan jika
laju alir gas hidrogennya cepat, maka gas hidrogen belum sampai bereaksi dengan
umpan dan katalis, tetapi hanya melewati umpan dan katalis saja.
4.2.2.2 Penentuan Jumlah Situs Asam Katalis Ni /ZA
Berdasarkan data yang ditunjukkan pada Tabel 4.2.semua katalis yang
telah dipreparasi mempunyai jumlah situs asam lebih banyak dibandingkan zeolit
alam asal dan H-zeolit alamnya.Hal ini disebabkan karena adanya pengembanan
logam Ni dalam katalis. Adanya pengembanan logam Ni yang tersebar secara
merata menyebabkan kenaikan keasaman katalis karena logam Ni mempunyai
orbital d yang belum terisi penuh sehingga efektif untuk menerima pasangan
elektron dari basa adsorbat. Berdasarkan Tabel 4.2 jumlah situs asam total dan
keasaman dalam rongga yang palingtinggi adalah pada katalis Ni-1%/ZA yaitu
sebesar 21,78 x 10-4mol/gram dan 16,570 x 10-4 serta keasaman permukaan
tertinggi adalah Ni-2%/ZA. Menurut Satarno, et al., (2003), semakin tinggi
keasaman suatu padatan (katalis), semakin tinggi pula rasio Si/Al nya dan
semakin besar pula luas permukaan katalis tersebut karena dengan semakin tinggi
rasio Si/Al, maka keteraturan kristal mesopori akan semakin meningkat. Pada
reaksi perengkahan katalitik ini, aktivitas terbaik diperoleh oleh katalis Ni1%/ZA.Hal ini menunjukkan bahwa dalam reaksi perengkahan ini tidak hanya
situs aktif dipermukaan saja yang berperan, melainkan juga situs aktif di dalam
57
rongga juga.Pada umumnya reaksi perengkahan dapat berlangsung dengan
keasaman total antara 0,9 mmol/gram sampai 3 mmol/gram (Rodiansono et al.,
2007: Trisunaryanti et al., 2005).
4.2.2.3 Distribusi Logam Ni dalam Katalis Ni/ZA
Katalis yang dipreparasi dalam penelitian ini terdiri atas tiga macam, yaitu
katalis dengan kadar Ni 1%, 2%, dan 3%. Berdasarkan Tabel 4.3.dapat diketahui
bahwa semakin banyak logam Ni yang diembankan pada zeolit, maka konsentrasi
logam Ni yang teremban pada zeolit juga akanmeningkat.Hal ini karena jika
jumlah logam Ni yang diembankan semakin banyak, maka yang menempel pada
zeolit juga akan meningkat.
Berdasarkan data yang ditunjukkan pada Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa
efisiensi pengembanan logam Ni pada Ni-1%/ZA logam Ni yang teremban adalah
94,4%, Ni-2%/ZA sebesar 99,4%, dan untuk Ni-3%/ZA logam Ni yang teremban
adalah sebesar 98,13%. Berdasarkan data tersebut efisiensi yang paling besar
adalah Ni-2%/ZA.
4.2.2.4 Pengaruh Pengembanan Logam Ni terhadap Kristalinitas Katalis
Ni /ZA
Pada Gambar 4.1 menunjukkan hasil difraktogram dari ZA, H-ZA, dan Ni1%/ZA. Berdasarkan Gambar 4.1 dapat diketahui bahwa kristalinitas zeolit
setelah diembankan logam Ni masih tinggi seperti sebelum diembankan logam
Ni. Hal ini ditunjukkan oleh data 2 theta dari ketiga gambar tersebut.Hanya saja
58
ada beberapa penurunan dan kenaikan puncak 2 theta yang menunjukkan adanya
logam Ni yang teremban pada katalis Ni-1%/ZA. Dengan demikian dapat
dikatakan bahwa adanya pengembanan logam Ni tidak menurunkan kristalinitas
zeolit. Kristalinitas pengemban zeolit sangat penting dalam mempengaruhi sifat
katalis. Apabila kristalinitas tinggi maka dapat diketahui bahwa pengemban
tersebut bebas dari pengotor serta sifat-sifat fisiknya tidak terganggu (sifat
katalitik tinggi, stabil pada suhu tinggi, dan porositas yang luas).
Tiga puncak terkuat dari zeolit alam pada Tabel 4.4, yaitu pada 2
25,9507 (d = 3,43069), 2
= 22,5913 (d = 3,93268), dan 2
=
= 28,0000 (d =
3,18409), serta tiga puncak terkuat H-zeolit alam 2 = 22,2885 (d = 3,98541), 2
= 25,6798 (d = 3,46627), dan 2
= 9,7753 (d = 9,04085) menurut penelitian
Udaibah (2007) merupakan puncak karakteristik dari mordenit. Begitu pula pada
Ni-1%/ZA juga menunjukkan puncak karakteristik dari mordenit. Hal ini
ditunjukkan dari tiga puncak terkuat pada sampel katalis tersebut, yaitu pada 2 =
25,7326 (d = 3,45927), 2
= 22,3701 (d = 3,97106), dan 2
3,21107), sedangkan logam Ni ditunjukkan pada sudut 2
= 27,7600 (d =
= 38,4240 (d =
2,34088), 2 = 40,4075 (d = 2,23043), 2 = 41,6900 (d = 2,16473), 2 = 53,4468
(d = 1,71301), 2 = 53,7788 (d = 1,70319), 2 = 70,0880 (d = 1,34151), 2 =
84,1550 (d = 1,34151), 2 = 84,7960 (d = 1,14947), 2 = 86,6860 (d = 1,12770).
Berdasarkan data 2 tersebut dapat diketahui bahwa satelah diaktivasi salah satu
puncak terkuat dari zeolit menurun, dan setelah diembankan logam Ni,
kristalinitasnya kembali seperti semula, yang menunjukkan karakteristik dari
59
m
modernit.
Dengan
D
dem
minkian, logaam Ni dapaat meningkaatkan kristallinitas dari
z
zeolit
alam (Sutarno,
(
et al.,
a 2003).
Kristtalinitas suuatu kataliss juga meenentukan ukuran kriistal yang
d
dibentuknya
a. Hal ini dap
pat dilihat paada Tabel 4.4
4, yang manna pada saat zeolit alam
b
belum
diaktivasi mempuunyai ukuran kristal yanng lebih bessar dibandinggkan zeolit
y
yang
sudah
h diaktivasi, dan setelaah diembank
kan logam Ni ukuran kristalnya
pada situs aktif,
m
meningkat
lagi. Ukurann kristal tentuunya akan berpengaruh
b
a
jejari
p
pori
dan luaas permukaaan pada kataalis yang terrbentuk. Meenurut Ningrrum et al.,
(
(2009)
jika pada
p
zeolit diembankan
d
logam, mak
ka ukuran kriistalnya akann menurun,
l
luas
permukkaannya akkan meningkkat dan reaaksi reaktann dengan kaatalis akan
b
bertambah
serta persen konversi
k
hiddrogenasi meeningkat.
4
4.2.3
Ujii Aktivitas Katalis
K
4
4.2.3.1.
Preeparasi Umppan Reaksi P
Perengkahan
Min
nyak sawit curah yangg awalnya berwarna kkuning keruuh, setelah
d
diesterifikas
si minyak meenjadi berwaarna kuning bening.
b
G
Gambar
4.7.. Perbandinggan gliserol, minyak saw
wit, metil esteer, dan sisa uji
u aktivitas
60
Minyak sawit curahini diesterifikasi menggunakan metanol dan basa
KOH. Hal ini bertujuan untuk mengurangi densitas dari minyak sawit agar lebih
mudah diuapkan dan direngkah. Terbukti setelah dilakukan esterifikasi selama 1
jam, minyak menjadi lebih encer karena adanya pemutusan ikatan dengan gliserol
dan dengan metoksida membentuk metil ester minyak sawit. Gambar 4.8
menyajikan reaksi esterifikasi minyak sawit menggunakan basa KOH yang
diadopsi dari hasil penelitian Hue dalam Silaen (2010).
KOH
+
CH3OH
OCH3
+
H20
K
O
O
R'
C
O
OCH2
R'
C
OCH2
+
CH2
O
O
C
OCH3
K
R'
C
O
OCH2
R'
C
OCH2
O-
CH2
R'
O
C
R'
OCH3
O
O
R'
C
O
OCH2
R'
C
OCH2
CH2
OO
C
R'
C
O
OCH2
R'
C
OCH2
R'
CH2
O
+
R'
C
OCH3
O-
OCH3
O
O
R'
C
O
OCH2
R'
C
OCH2
CH2
+ K+ + H2O
R'
C
O
OCH2
R'
C
OCH2
CH2
O-
+
KOH
OH
Gambar 4.8. Reaksi esterifikasi minyak menggunakan basa KOH
Tahap awal reaksi esterifikasi adalah pembuatan metoksida dari basa KOH
dan metanol yang selanjutnya direaksikan dengan minyak sawit bersih pada
61
temperatur 60oC. Atom O dari metoksida ini akan menyerang atom C trigliserida
yang memiliki ikatan rangkap sehingga metoksida terikat pada atom C
trigliserida. Karena senyawa ini tidak stabil maka tahap berikutnya adalah
penyusunan ulang elektron-elektron yang ada. Dalam penyusunan ulang elektron
ini, terjadi pemutusan ikatan antara gliserol dan metil ester. Karena gliserol
menjadi bermuatan negatif, maka gliserol akan menarik satu atom H dari H2O dan
membentuk gliserol yang stabil sedangkan sisa atom O dan H dari H2O berikatan
dengan atom K yang terlepas dari metoksida membentuk katalis basa KOH
kembali. Demikian reaksi ini berlangsung terus menerus hingga semua asam
lemak lepas dari gliserol dan membentuk metil ester minyak sawit.
4.2.3.2. Hubungn antara luas permukaan, rerata jejari pori, dan volume pori
dengan uji aktivitas
Dalam proses perengkahan katalitik ini, luas permukaan, rerata jejari pori
dan volume pori erat kaitanya dengan uji akti.vitas. Menurut Sutarno, (2003)
katalis dengan luas permukaan besar akan mempunyai rerata jejari pori kecil dan
mempunyai rasio Si/Al besar, sehingga jumlah situs aktifnya juga banyak.
Hubungan antara luas permukaan dengan hasil uji aktivitas yang telah dianalisis
dengan GC ditunjukkan pada gambar 4.9, 4.10, dan 4.11 berikut ini.
62
Luas Permukaan
Rerata Jejari Pori
Volume Pori
% Fraksi Kondensasi
v=10 mL/menit
150
A, R, V, dan % Fraksi Kondensasi
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.9. Hubungan luas permukaan dengan % fraksi kondensat biogasoline
pada laju alir gas hidrogen 10 mL/menit
Luas Permukaan
Rerata Jejari Pori
Volume Pori
% Fraksi Kondensasi
v=20 mL/mnt
150
A, R, V, dan % Fraksi Kondensasi
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.10. Hubungan luas permukaan dengan % fraksi kondensat biogasoline
pada laju alir gas hidrogen 20 mL/menit
63
Luas Permukaan
Rerata Jejari Pori
Volume Pori
% Fraksi Kondensasi
v=30 mL/mnt
150
A, R, V, dan % Fraksi Kondensasi
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.11.Hubungan luas permukaan dengan % fraksi kondensat biogasoline
pada laju alir gas hidrogen 30 mL/menit
Berdasarkan Gambar 4.9, 4.10, dan 4.11 dapat diketahui bahwa meskipun
luas permukaan Ni-1%/ZA paling besar dibandingkan katalis Ni-2%/ZA dan Ni3%/ZA, tapi rerata jejari pori Ni-2% berukuran medium dibandingkan katalis
yang lain, dan zeolit alam baik yang sudah diaktivasi maupun yang belum
diaktivasi. Sedangkan volume pori dari katalis Ni-2%/ZA paling besar, sehingga
kemungkinan pori pada katalis ini membentuk cekungan yang tidak begitu dalam,
akan tetapi melebar. Hal ini menyebabkan bertambah banyaknya situs aktif pada
permukaan katalis, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi antara umpan
dengan situs aktif tersebut dan senyawa yang dibentuk juga lebih bervariasi. Oleh
karena itu, dengan katalis Ni-2% memiliki persen fraksi yang lebih tinggi
dibandingkan dengan yang lainnya.
64
4.2.3.3. Hubungan antara persen Ni dengan uji aktivitas
Jumlah persen Ni yang diembankan pada zeolit alam tentunya akan sangat
menentukan jumlah situs aktif dari katalis yang dipreparasi. Karena dengan
adanya pengembanan Ni dapat meningkatkan situs asam dari katalis
(Trisunaryanti et al.,2005). Berdasarkan Tabel 4.3 dapat diketahui bahwa efisiensi
logam Ni yang teremban pada katalis dari yang diembankan nilainya bervariasi,
walaupun ketiganya di atas 90% semua, tetapi efisiensi terbesar dimiliki oleh Ni2%/ZA. Hal inilah yang mempengaruhi % fraksi biogasoline yang dihasilkan.
Dengan katalis Ni-2%/ZA, walaupun laju alir gas hidrogen divariasi, tetapi %
fraksi biogasoline relatif hanya berselisih sedikit. Jika dibandingkan dengan kedua
katalis (Ni-1%/ZA dan Ni-3%/ZA) yang telah dipreparasi lainnya, dengan variasi
laju % fraksi mengalami kenaikan dan penurunan yang sangat drastis, maka
katalis Ni-2%/ZA ini dapat dikatakan relatif stabil dengan adanya perubahan laju
alir gas hidrogen.
4.2.3.4. Hubungan antara jumlah situs asam dengan uji aktivitas
Situs asam sangat menentukan jumlah situs aktif dalam katalis.Dengan
peningkatan keasaman, manandakan rasio Si/Al dalam katalis meningkat pula,
begitu pula situs aktifnya.Besarnya situs asam dari suatu katalis dapat ditentukan
dengan cara gravimetri, yaitu dengan amonia untuk menentukan keasaman total
dan dengan piridin untuk menentukan keasaman permukaan. Berdasarkan
pengukuran dengan metode gravimetri diperoleh data pada Tabel 4.2.nilai tersebut
65
diperoleh dari berat katalis yang kemudian ditentukan keasamannya dengan
persamaan:
W NH3 (ads)=
W
W
W
W
M NH
x 1000 mmol/gram
Keterangan: W1=berat porselin setelah diberi sampel dan dipanaskan
W2=berat krus setelah dialiri NH3
W0=porselin kosong
Berikut disajikan Gambar hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam
permukaan dan situs asam rungga pada katalis dengan % fraksi biogasoline yang
Keasaman n % Fraksi Kondensasi
dihasilkan.
keasam an total
keasam an perm ukaan
keasam an rongga
% F raksi K ondensasi
v= 10 m L/m enit
100
80
60
40
20
0
N i-1% /ZA
N i-2% /ZA
N i-3% /ZA
S am pel K atalis
Gambar 4.12. Hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam permukaan dan
situs asam rongga pada katalis dengan % fraksi kondensat
biogasoline pada laju alir gas hidrogen 10 mL/menit
66
keasaman total
keasaman permukaan
keasaman rongga
% Fraksi Kondensasi
v= 20 mL/menit
150
Keasaman n % Fraksi Kondensasi
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.13. Hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam permukaan dan
situs asam rongga pada katalis dengan % fraksi kondensat
biogasoline pada laju alir gas hidrogen 20 mL/menit
keasaman total
keasaman permukaan
keasaman rongga
% Fraksi Kondensasi
v= 30 mL/menit
150
Keasaman n % Fraksi Kondensasi
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.14. Hubungan antara jumlah situs asam total, situs asam permukaan dan
situs asam rongga pada katalis dengan % fraksikondensat
biogasoline pada laju alir gas hidrogen 30 mL/menit
67
Berdasarkan Tabel 4.2 dan Gambar 4.12, 4.13, dan 4.14 dapat dilihat
bahwa keasaman total terbesar memang dimiliki oleh Ni-1%/ZA, tetapi sebagian
besar berada di daerah rongga, sedangkan yang berada dipermukaan hanya
sedikit, begitu pula katalis Ni-3% juga mempunyai keasaman total dan keasaman
rongga lebih tinggi dari katalis Ni-2%/ZA, tetapi % fraksi biogasoline yang
dihasilkan relatif kecil. Hal ini karena pada katalis Ni-2%/ZA memiliki keasaman
permukaan paling tinggi dibandingkan yang lainnya, sedangkan umpan yang
berupa metil ester dari minyak sawit berukuran besar dan meruah, sehingga reaksi
hanya mungkin terjadi dipermukaan saja, karena metil ester tidak memungkinkan
untuk memasuki rongga katalis. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa
keasaman permukaan lebih berpengaruh terhadap % fraksi biogasoline
dibandingkan dengan keasaman total maupun keasaman rongga.
4.2.3.5. Hubungan antara laju alir gas hidrogen dengan uji aktivitas
Dalam penelitian ini hasil uji aktivitas fraksi biogasoline terkondensasi
dianalisis dengan GC.Hal ini karena pada analisis dengan terdapat dua fraksi,
yaitu fraksi gas dan fraksi terkondensasi. Fraksi gas yang dimungkinkan CO2 dan
senyawa rantai karbon pendek akan menguap bersama udara sekitar, sedangkan
fraksi terkondensasi tertampung pada tempat produk. Berdasarkan hasil uji
aktivitas ini akan diperoleh hasil GC yang berisi waktu retensi dan luas area
produk yang kemudian dapat dicari persen fraksi biogasoline tersebut. Adapaun
persamaan untuk mencari persen biogasoline tersebut adalah sebagai berikut.
100%
% fraksi =
68
Hubungan antara laju alir gas hidrogen dengan biogasoline yang dihasilkan pada
hasil perengkahan katalitik ini disajikan pada Gambar 4.15 berikut ini.
D laju 10 m L/m enit
C laju 20 m L/m enit
B laju 30 m L/m enit
% Fraksi Kondensasi Biogasoline
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
N i-1% /Z A
N i-2% /Z A
N i-3% /Z A
S am pel K atalis
Gambar 4.15. Hubungan antara laju alir dengan % fraksi biogasoline
terkondensasi
Berdasarkan Gambar 4.15 di atas dapat dilihat bahwa dengan katalis Ni1%/ZA, laju alir optimumnya adalah 20 mL/menit, dengan % fraksi biogasoline
sebesar 100%. Pada katalis Ni-2%/ZA laju alir optimumnya adalah 10 mL/menit,
dengan persen fraksi 99,94%, dan dengan katalis Ni-3%/ZA, laju alir optimumnya
adalah 30 mL/menit. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa setiap katalis
dengan persen Ni berbeda akan menghasilkan laju alir optimum berbeda pula. Hal
ini karena dalam reaksi perengkahan minyak sawit ini gas hidrogen selain sebagai
reaktan juga berfungsi sebagai gas pembawa, sehingga jika laju alirnya terlalu
besar/terlalu cepat maka kemungkinan terjadinya interaksi antara umpan dengan
katalis relatif sedikit dan singkat, sehingga umpan belum sampai terengkah sudah
terbawa oleh gas, dan mengalir menuju tempat produk, begitu pula jika laju alir
69
gas hidrogen terlalu pelan maka kemungkinan terjadinya interaksi antara unpan
dengan katalis besar, tetapi karena lajunya terlalu lambat maka produk belum
sampai tempat produk, reaksi sudah dihentikan, sehingga hasil reaksinya juga
tidak akan baik.
4.2.3.6. Hubungan karakteristik katalis dengan % fraksi kondensat
biogasoline
Karakteristik katalis Ni/ZA ternyata berpengaruh besar terhadap % fraksi
kondensat biogasoline. Adapun hubungan antara karakteriktik katalis dengan %
fraksi kondensat biogasoline tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.16, 4.17, dan
A,R,V,Keasaman dan % Fraksi Kondensasi
4.18 dibawah ini:
Luas Permukaan
Rerata Jejari Pori
Volume Pori
Keasaman Total
Keasaman Permukaan
% Fraksi Kondensasi
v=10 mL/menit
Keasaman Rongga
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.16. Hubungan karakteristik katalis dengan % Fraksi kondensat
Biogasoline pada laju alir gas hidrogen 10 mL/menit
70
Luas Permukaan
Rerata Jejari Pori
Volume Pori
Keasaman Total
Keasaman Permukaan
Keasaman Rongga
% Fraksi Kondensasi
v=20 mL/menit
A,R,V,Keasaman dan % Fraksi Kondensasi
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.17. Hubungan karakteristik katalis dengan % Fraksi kondensat
Biogasoline pada laju alir gas hidrogen 20 mL/menit
Luas Permukaan
Rerata Jejari Pori
Volume Pori
Keasaman Total
Keasaman Permukaan
Keasaman Rongga
% Fraksi Kondensasi
v=30 mL/menit
A,R,V,Keasaman dan % Fraksi Kondensasi
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Ni-1%/ZA
Ni-2%/ZA
Ni-3%/ZA
Sampel Katalis
Gambar 4.18. Hubungan karakteristik katalis dengan % Fraksi kondensat
Biogasoline pada laju alir gas hidrogen 30 mL/menit
71
Pada Gambar 4.16, 4.17 dan 4.18 ditunjukkan bahwa dengan adanya luas
permukaan katalis yang besar ternyata tidak berarti akan menghasilkan % fraksi
kondensasi biogasolineterbaik, tetapi justru relatif tidak stabil dengan adanya
perubahan laju alir gas hidrogen. Hal ini dikarenakan pada katalis dengan luas
permukaan terbesar (Ni-1%/ZA) mempunyai rerata jejari yang kecil dan volume
pori medium, sehingga dapat digambarkan bahwa bentuk pori dari katalis ini kecil
dan dalam. Dengan demikian keasaman permukaan katalis Ni-1%/ZA lebih kecil
dibandingkan katalis Ni-2%/ZA, meskipun katalis Ni-2%/ZA mempunyai luas
permukaan yang tidak terlalu besar, tetapi dengan adanya rerata jejari yang agak
besar dengan volume pori yang besar, maka dimungkinkan bentuk pori dari
katalis ini melebar dan tidak terlalu dalam, sehingga menyebabkan keasamannya
pun lebih besar dibandingkan katalis Ni-1%/ZA begitu pula situs aktifnya.
Adanya keasaman yang besar dipermukaan menyebabkan molekul umpan
yang berupa metil ester lebih mudah teradsorpsi pada permukaan katalis. Itulah
sebabnya katalis Ni-2%/ZA relatif stabil dalam menghasilkan % fraksi kondensasi
biogasoline meskipun laju alir gas hidrogennya berubah. Pada katalis Ni-3%/ZA
menghasilkan % fraksi kondensasi biogasoline yang lebih kecil dibandingkan
katalis Ni-1%/ZA dan katalis Ni-2%/ZA karena pada katalis Ni-3%/ZA
mempunyai luas permukaan yang kecil dengan rerata jejari dan volume pori kecil,
serta keasaman terbesar berada di dalam rongga, sehingga situs yang berada
dipermukaan hanya sedikit. Oleh karena itu diperoleh % fraksi yang sedikuit pula.
Adapun gambaran bentuk pori dari ke-tiga katalis tersebut adalah sebagai berikut:
72
Katalis Ni-1%/ZA
Katalis Ni-2%/ZA
Katalis Ni-3%/ZA
Gambar 4.19. Ilustrasi ukuran pori katalis Ni-1%/ZA, Ni2%/ZA dan Ni-3%/ZA
Dengan adanya rejari pori yang lebih besar, maka situs aktif di permukaan katalis
juga akan semakin banyak. Dari beberapa karakrteristik katalis tersebut yang
paling berpegaruh terhadap % fraksi biogasoline adalah keasaman permukaan,
karena semakin besar nilai keasaman permukaan katalis tersebut, maka akan
semakin banyak jumlah situs aktifnya sedangkan keasaman di dalam rongga
katalis tidak begitu berpengaruh karena molekul reaktan yang besar dan meruah
tidak dapat memasuki rongga katalis.
4.2.3.7. Hasil GC dan GCMS
Pada hasil GC diperoleh 9 produk dengan peak yang berbeda-beda.Dari
hasil GC ini % fraksi terbesar diperoleh oleh katalis Ni-1%/ZA dengan laju alir 20
mL/menit.Berdasarkan hasil GC yang ditunjukkan pada Tabel 4.5 maka dilakukan
analisis selanjutnya dengan GCMS pada produk dengan kondisi optimum.
Berdasarkan Tabel 4.6 dapat diketahui bahwa hasil perengkahan dengan katalis
Ni/Zeolit Alam ini menghasilkan beberapa produk, diantaranya adalah 2-metil
pentana, 3-metilpentana, n-heksana, 2-metil-1-pentena, 2,2-dimetil heksana, 2,2,4trimetil pentana, 4-metil-1-heksena, 2,2,3,3-tetrametil butana, 2,2,4-trimetil
pentana. Hal ini sesuai dengan reaksi yang dijelaskan oleh Handoko et al., 2009
73
pada Gambar 2.6, 2.7, dan 2.8. yang menjelaskan bahwa pada reaksi perengkahan
akan terbentuk alkana dan senyawa ester. Akan tetapi pada reaksi ini tidak
dihasilkan senyawa ester dikarenakan senyawa tersebut bereaksi atau berinteraksi
lagi dengan gugus aktif dari katalis Ni/Zeolit, sehingga menghasilkan alkana lagi
dan beberapa gas lain seperti CO2, CO, dan gas H2O yang kemudian menguap
baik selama reaksi perengkahan terjadi maupun setelah reaksi perengkahan
terjadi. Hal ini sesuai dangan reaksi yang ditunjukkan oleh Hubber et al., 2007
pada Gambar 2.4.Sedangkan reaksi yang mungkin terjadi dalam perengkahan
minyak sawit menjadi biogasolinemenurut Snare et al., 2007 ini adalah sebagai
berikut:
O
C O C (CH2 )7 CH CH(CH2 ) CH
7
3
O
C O C (CH2 )7 CH CHCH 2CH CH(CH2 )4CH3
+ KOH +3CH3OH
O
C O C (CH2 )7 CH CH CH2CH CHCH2CH CHCH2CH3
CH3(CH2 )7
(CH2 )7 C O
OCH3
CH3(CH2 )4
C2H5
CH2
(CH2 )7 C
H2
CH2
CH2
(CH2 )7 C
O
OCH3
H2
H2
C8 H18 + CO2 + CH3 + C 3 H8 + C6 H12 + C 7 H14
Gambar 4.20. Reaksi perengkahan trigliserida menjadi karbondioksida, alkana
dan alkena (Snare et al., 2007 termodifikasi)
O
OCH3
74
Menurut Clark (2003) senyawa hidrokarbon C15H32 dapat dipecah dengan
menggunakan zeolit melalui catalytic cracking.Proses pemutusan rantai panjang
hidrokarbon pada minyak kelapa sawit menjadi hidrokarbon rantai pendek diduga
melalui reaksi perengkahan sebagai berikut:
Gambar 4.21. Reaksi perengkahan C15H32 menjadi etena, propena dan oktana
(Clark, 2003)
BAB 5
PENUTUP
5.1
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut:
1.
Kadar total Ni yang dapat diembankan pada zeolit alam yang
menghasilkan aktivitas katalitik terbaik untuk perengkahan minyak sawit
menjadi biogasoline adalah 2%.
2.
Katalis Ni/Zeolit Alam yang telah dipreparasi mempunyai struktur
kristalyang sama bagusnya dengan zeolit awal dengan luas permukaan Ni1%/ZA 119,07 m2/g, Ni-2%/ZA 90,56 m2/g, dan Ni-3%/ZA 58,52 m2/g,
keasaman total masing-masing katalis 21,780 x 10-4 mol/g, 11,090 x 10-4
mol/g, 16,560 x 10-4 mol/g, dan keasaman permukaan katalis 5, 210 x 10-4
mol/g, 6,501 x 10-4 mol/g, dan 4,550 x 10-4 mol/g. Sedangkan efisiensi
kandungan logam Ni dalam ketiga katalis sebesar 94,40 %, 99,40 %, dan
98,13 %.
3.
Persentase produk kondensasi fraksi biogasolinedengan katalis Ni-1%/ZA
pada laju gas hidrogen 10-30 mL/menit antara lain 29,57%, 100%, dan
58,51%, dengan katalis Ni-2%/ZA, 99,94%, 99,94%, dan 98,65%, serta
dengan Ni-3%/ZA yaitu 29,86%, 28,43%, dan 52,86%.
4.
Senyawa-senyawa kimia penyusun produk biogasoline dengan rantai
hidrokarbon C5-C11yang dihasilkan adalah2-metil pentana, 3-metilpentana,
n-heksana, 2-metil-1-pentena, 2,2-dimetil heksana, 2,2,4-trimetil pentana,
4-metil-1-heksena, 2,2,3,3-tetrametil butana, 2,2-dimetil heksana.
77
76
5.2
Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, penulis dapat memberikan
saran sebagai berikut:Perlu dilakukannya modifikasi alat reaksi perengkahan
minyak sawit supaya jumlah produk yang dihasilkan lebih banyak, sehingga dapat
dilakukan uji fisik terhadap produk biogasoline yang dihasilkan supaya
karakteristikdari biogasoline
yang dihasilkan dapat diketahui sehingga dapat
dibandingkan dengan SNI premiun.
DAFTAR PUSTAKA
Abdulah, Mikrajuddin., Khairurijal. 2010. Karakterisasi Nanomaterial Teori,
Penerapan, dan Pengolahan Data. Bandung: CV. Rezeki Putera Bandung:
45-47; 95-97.
Bijang, Catherina M., Yateman Arryanto., Wega Trisunaryanti. 2002. Pengaruh
Logam Nikel terhadap Aktivitas Katalis Ni/Zeolit Y dalam Reaksi
Hidrorengkah Minyak Bumi.Teknosains, 15(1): 57-69.
Clark, Jim. 2003. Cracking
alkanes.http://www.chemguide.co.uk/crackingalkanes.htm diunduh
tanggal 19-20 Oktober 2009.
Farouq A.Twaiq, Asmawati Noor M. Zabidi, Abdul Rahman Mohamed and
SubhashBhatia. 2003. Catalytic Conversion of Palm Oil Over Meso
PorousAluminosilicate MCM 41 for The Production of Liquid
Hydrocarbon Fuel, FuelProcessing Technology. Elsevier Science B.V.,
Publisher, 84(1-3): 105 – 120.
Fatimah, Is. 2002. Optimasi Laju Alir Gas H Dan Perbandingan Berat Katalis
Terhadap Umpan Serta Kajian Kinetika Pada Hydrocracking Isopropil
Benzena Menggunakan Katalis Ni/Zeolit Y. LOGIKA. ISSN:1410-2315,
7(8): 40-50.
Fessenden, Ralp J. dan Joan S. Fessenden.1999. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid
2.Translated by Aloysius Hadyana Pudjaatmaka. Jakarta: Erlangga: 268;
414.
Gates, Bruce C. 1991. Catalytic Chemistry. America: United States of America:
19-23.
Handoko, D. S. P., 2002. Pengaruh Perlakuan Asam, Hidotermal, dan Impregnasi
Logam Kromium pada Zeolit Alam dalam Preparasi Katalis. Jurnal ILMU
DASAR,3(2): 103-109.
Handoko, D. S. P., 2006. Mekanisme Reaksi Konversi Katalitik Jelantah menjadi
Senyawa Fraksi Bahan Bakar Cair dengan Katalis Ni/H5-NZA dan Reaktor
Flow Fixed-Bed.Jurnal ILMU DASAR, 7(1): 42-51.
77
78
Handoko, D. S. P., 2009. Aktivitas Katalis Ni/Zeolit Pada Konversi Katalitik
Metil Ester Minyak Goreng Jelantah (MEWCO) Pada Temperatur 450 OC
menjadi Senyawa Fraksi Bahan Bakar.Jurnal ILMU DASAR, 8(1): 1-13.
Handoko, D. S. P., Triyono., Narsito., dan Tutik Dwi Wahyuningsih. 2009.
Pengaruh Temperatur terhadap Kinerja Katalis Ni/Zeolit pada Reaksi
Hidrogenasi Katalitik 1-Oktadekena.Reaktor: 12 (4): 218-225.
Hapsari, Yanuar Rita. 2010. Konversi Jelantah Menjadi Biodiesel dan Uji Unjuk
Kerjanya. Skripsi. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri
Semarang: 36-38.
Hart, MP., Brown, D.R.J. 2004. Mol.catal. A: Chem: 212; 315-321.
Hubber, G. W., Paul O., dan Avelino C. 2007. Processing Biomass in
Conventional oil refineries: Production of High Quality Diesel by
Hydrocracking Vegetable Oil in Heavy Vacuum Oil Mixtures. Elsevier B.
V. Applied Catalysis A. 329: 120-129.
Kadarwati, Sri., Eko Budi Susatyo., Dhian Ekowati. 2010. Aktivitas katalis
Cr/zeolit pada reaksi konversi minyak jelantah menjadi bahan bakar cair.
Sainteknol: 8(1): 9-16.
Le Page. 1987. Applied Heterogenous Catalysis. Edition Technip: Paris: 127.
Liu, J., Cao, Z., Xu, X. 2006. Hydro – upgrading of FCC Gasoline on Ni-MoP/USY Catalyst. Buletin of the Catalysis Society of India: 87-93.
Mulyaningsih, Dani. 2012. Uji Aktivitas Katalis Moni/Bentonit Hasil Preparasi
Pada Reaksi Hidrogenasi Perengkahan Katalitik Asam Oleat. Skripsi
Bandung: Jurusan Pendidikan Kimia UPI: 8-12.
Murdijanto, Dora N., Agus Setiabudi., Ratnaningsih Eko. 2010. Sintesis,
Karakterisasi dan Uji Aktivitas Katalis Ni/Al2O3 pada Reaksi
Hydrocracking Minyak Nabati.Jurnal Sains dan Teknologi Kimia.ISSN
2087-7412, 1(1): 30-37.
Ningrum, Nining Sidini., Suganal., Hermanu Prijono. 2009. Pengkajian Pengaruh
Penambahan Nikel dan Krom pada Katalis Berbasis Besi untuk Pencairan
Batubara.Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara:5(3):131-137
79
Nurjannah., Irmawati., Achmad Roesyadi., Danawati. 2010. Perengkahan
Katalitik Asam Oleat Untuk Menghasilkan Biofuel Menggunakan HZSM-5
Sintesis.Laporan Penelitian Program Kreativitas Mahasiswa DP2M Dikti.
Surabaya: Jurusan Teknik Kimia FTI ITS: 1-8.
Prihandana, Rama., Kartika Noerwijari., Praptiningsih Gamawati., Adinurani.,
Dwi Setyaningsih., Sigit Setiadi., dan Roy Hendroko. 2007. Bioetanol
Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan. Jakarta: Penebar Swadaya: 1-20.
Purwono, Suryo., Wega Trisunaryanti., Siti Salamah., Wahid Hasim., Arenal.
2006. Hydrocracking aspal buton dengan katalisator nikel-paladium, Ni-Pd
dalam penggemban zeolit. FORUM TEKNIK.ISSN: 0216-7565, 30(2):
106-119.
Rifan.Hardian. 2008. Studi Pendahuluan Konversi Trigliserida RBDPO menjadi
Alkana Cair sebagai Bahan Bakar Alternatif melalui Proses Hidrogenasi
Katalitik.Skripsi. Bandung: Jurusan Pendidikan Kimia UPI: 20.
Rodiansono., Trisunaryanti, W., dan Triyono. 2007. Pembuatan, Karakterisasi dan
Uji aktivitas Katalis NiMo/Z dan NiMo/Z-Nb2O5 Pada Reaksi
Hidrorengkah Fraksi Sampah Plastik Menjadi Fraksi Bensin. Berkala
MIPA, 17(2): 43-54.
Radiansono.,Chairul Irawan., Dwi Rasy Mujiyanti. 2009. Preparasi dan
Karakterisasi Katalis Ni, Co yang Diembankan pada Zeolit-Zcp-50
Menggunakan Metode Matrik Polimer. Sains dan Terapan Kimia. 2 (1): 1
– 13.
Schwarz. 1995. Methods for Preparation of Catalytic Materials. Chemical
Review. 95: 477-510.
Setiadi dan Fitria, R. M. 2006. Proses Katalitik Sintesis Hidrokarbon Fraksi
Bensin dari Minyak Sawit Menggunakan Katalis B2O3/Zeolit.Seminar
Nasional MKICS, Universitas Indonesia, 26-27 Juni 2006: 1-5.
Silaen, Sabar. 2010. Pengaruh Tipe Katalis KOH dan CaO pada Pemuatan
Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah Melalui Transesterifikasi
Dengan Lama Reaksi 3 Jam pada Suhu 65oC Menggunakan Eter Sebagai
Cosolvent. Tesis. Program Pasca Sarjana FMIPA : USU.
80
Snare, M., I. Kubickova., P. Maki-Arvela., D. Chichova., K. Era¨nen., D.Yu.
Murzin. 2007. Catalytic deoxygenation of unsaturated renewable
feedstocks for production of diesel fuel hydrocarbons. Elsevier: 933-945.
Susanti, D. P. dan Panjaitan, S. 2010. Manfaat Zeolit dan Rock Phosphat Dalam
Pengomposan Limbah Pasar. Prosiding PPI Standarisasi, Banjarmasin, 4
Agustus 2010: 1-12.
Sutarno., Yateman Arryanto., Stefani Wigati. 2003. Pengaruh Rasio Mol Si/Al
Larutan Prekursor pada Karakter Struktur MCM-41 dari Abu Layang.
Indonesi Indonesian Journal of Chemistry, 3(2): 126-13.
Tim Penyusun PS. 2000. Usaha budidaya, pemanfaatan hasil, dan aspek
pemasaran Kelapa sawit. Jakarta: Penebar Swadaya: 157-158.
Trisunaryanti, W., Triwahyuni, E., dan Sudiono, S. 2005. Preparasi, Modifikasi
dan Karakterisasi Katalis Ni-Mo/Zeolit Alam dan Mo-Ni/Zeolit Alam.
TEKNOIN, 10(4): 269-282.
Triyono. 2002. Kimia Katalis. Yogyakarta: Jurusan Kimia Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada: 101.
Widayat, Luqman Buchori. 2009. Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Goreng
Bekas Dengan Proses Catalytic Cracking. Seminar Nasional Teknik
Kimia Indonesia-SNTKI 2009, ISBN 978-979-98300-1-2: 1-8.
Wijanarko, Anondho.,Dani Ahmad Mawardi., Dan Mohammad Nasikin. 2006.
Produksi Biogasoline dari Minyak Sawit melalui Reaksi Perengkahan
Katalitik dengan Katalis γ-Alumina.MAKARA, TEKNOLOGI, 10(2): 5160.
Witanto, Esis., Wega Trisunaryanti., dan Triyono. 2010. Preparasi dan
Karakterisasi Katalis Ni-Mo/Zeolit Alam Aktif. Seminar Nasional VI SDM
Teknoologi Nuklir Yogyakarta, 18 November 2010, ISSN 1978-0176:
739-746.
Lampiran 8. Hasil Analisis GCMS A.
Hasil Analisis GCMS Biogasoline pada Temperatur Optimum Secara Kuantitatif Hidrokarbon C1‐C4
C5‐C11
>C11
% Area Produk
0
100
‐
B.
Hasil Analisis GCMS Biogasoline pada Temperatur Optimum Secara Kualitatif Waktu Retensi 2,583 2,642 2,717 2,908 3,192 3,267 3,483 3,533 3,883 MR 86
86 86 86 84 114 114 114
98
114 114 114 Senyawa 2‐metilpentana
3‐metilpentana n‐heksana 3‐metil pentana 2‐metil‐1‐pentena 2,2‐dimetil heksana 2,2‐dimetil heksana (isooktana), 2,2,4‐trimetil pentana
4‐metil‐1‐heksena
2,2,3,3‐tetrametil butana 2,2,4‐trimetil pentana (isobutil trimetil metana) 81 82
L
Lampiran 9. D
Dokumentasii Penelitian Peren
ndaman HCl 6
6M Impregnaasi Logam Ni Perbandingaan antara min
nyak sawit, gliserol, mepo
o awal, dan m
mepo setelah digunakan untuk runningg 83
Kaatalis Ni/ZA ssetelah diokssidasi K
Katalis Ni/ZA
A setelah di ovven
Perbandingan waarna katalis (ZZA, H‐ZA, Nii‐1%/ZA, Ni‐1
1%/ZA, dan Ni‐3%/ZA) Mepo dan beb
M
berapa produ
uk perrengkahan Analisis keassaman padatan (katalis)