bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui,
sehingga cepat atau lambat akan habis. Hal ini menimbulkan ketertarikan para
peneliti untuk mencari alternatif pengganti sumber energi dari minyak bumi
karena pemanfaatannya yang dinilai cukup signifikan terhadap kebutuhan hidup
manusia seperti kebutuhan rumah tangga, transportasi maupun industri. Berbagai
cara telah dilakukan oleh beberapa peneliti dalam rangka mencari sumber energi
alternatif, salah satunya ialah memanfaatkan limbah-limbah seperti plastik
(Rodiansono dan Trisunaryanti, 2005), minyak jelantah (Rifqi dkk., 2012), dan
pelumas (Trisunaryanti dkk., 2008). Limbah tersebut dikonversi menjadi bahan
bakar berupa fraksi bensin (C5–C12) dan fraksi diesel (>C12) melalui proses
perengkahan secara katalitik maupun termal. Perengkahan katalitik dipandang
lebih menguntungkan dari pada perengkahan termal karena produk yang
dihasilkan akan lebih terkontrol, kualitas produk yang lebih baik, serta penggunaan
energi yang lebih rendah untuk konversi.
Katalis yang umumnya digunakan saat ini ialah katalis heterogen. Hal ini
disebabkan oleh beberapa kelebihan yang dimiliki dibandingkan dengan katalis
homogen antara lain, mudah dipisahkan, dapat digunakan berulang kali
(tergantung life time-nya), serta tidak membutuhkan pelarut (Zhang dkk., 2003).
Material berpori merupakan material yang paling banyak diminati untuk dipelajari
terkait dengan aplikasinya sebagai katalis maupun pengemban katalis, salah
satunya ialah material karbon berpori. Material karbon berpori ada dimana-mana
dan sangat diperlukan di berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi modern
seperti katalisis, sorpsi, teknologi sensor, dan tempat penyimpanan energi (Raoof
dkk., 2012; Almeida dkk., 2013). Penggunaan karbon berpori yang luas berkaitan
dengan sifat fisik dan kimianya yang unggul seperti ukuran pori yang teratur, luas
1
2
permukaan yang tinggi, volume pori yang lebar serta memiliki stabilitas termal
dan kimia yang baik (Nejad dkk., 2013; Almeida dkk., 2013).
Beberapa tahun terakhir, banyak kemajuan yang telah dibuat dalam
perkembangan teknologi karbon baik melalui perbaikan secara terus-menerus
terhadap metode fabrikasi yang ada maupun melalui pengembangan dan
pengenalan metode sintesis baru. Karbon berpori dapat diklasifikasikan
berdasarkan perbedaan ukuran diameter porinya yaitu mikropori (ukuran pori<2
nm), mesopori (2 nm<ukuran pori<50 nm), dan makropori (ukuran pori>50 nm)
(Liang dkk., 2008). Kebanyakan material karbon berpori seperti karbon aktif
termasuk ke dalam material mikropori (Han dkk., 2000). Sifat mikropori dari
material karbon sangat cocok untuk berbagai aplikasi termasuk adsoprsi,
pemisahan dan reaksi katalitik molekul-molekul kecil (Ryoo dkk., 2001), tetapi juga
membatasi aplikasinya dalam beberapa teknologi seperti adsorpsi molekul yang
besar. Karbon berpori dengan distribusi ukuran pori dalam kisaran mesopori akan
menguntungkan (Han dkk., 2000). Oleh karena itu, akhir-akhir ini terdapat minat
yang cukup besar dalam pembuatan material karbon mesopori.
Karbon mesopori telah mendapat perhatian besar sejak ditemukannya
material silika mesopori karena bermanfaat di beberapa bidang seperti katalis,
adsorben, ataupun sensor teknologi. Ryoo dkk. (1999) menguraikan mengenai
sintesis karbon mesopori yang memiliki keteraturan tinggi (CMK-1) yang tergolong
dalam kelompok material baru yang disebut CMK-n (Carbon Mesostructured by
KAIST). Pembuatan karbon negatif yang pertama tersebut merupakan inspirasi
bagi para ilmuwan untuk melakukan penelitian lanjutan pada pengembangan
karbon mesostruktur. Taba dkk. (2004) berhasil mensintesis karbon mesopori
(CMK-1) menggunakan MCM-48 sebagai cetakan dan sukrosa sebagai sumber
karbon. Wang dkk. (2013) juga melakukan sintesis 3 jenis karbon mesopori dengan
keseragaman pori dan struktur pori yang berbeda-beda menggunakan cetakan
silika (SBA-15, SBA-16, KIT-6) dan asfalten sebagai sumber karbon. Niebrzydowska
dkk. (2013) juga berhasil mensintesis karbon mesopori menggunakan SBA-15
3
sebagai template dan furfuril alkohol sebagai sumber karbon, selain itu Nejad dkk.
(2013) juga mensintesis karbon mesopori (CMK-3) menggunakan SBA-15 sebagai
template dan sukrosa sebagai sumber karbon. Tahun 2014, Prabhu dkk. juga
berhasil mensintesis karbon mesopori (CMK-8) menggunakan sukrosa sebagai
sumber karbon. Penggunaan bahan alam seperti gelatin sebagai sumber karbon
belum banyak dilakukan.
Kandungan karbon dalam gelatin yang cukup besar yaitu sekitar 50%
menjadi pertimbangan beberapa peneliti untuk mengkonversi gelatin menjadi
material karbon (Ulfa dkk., 2014). Gelatin juga mengandung banyak gugus amina
(-NH2-) yang memiliki afinitas yang tinggi untuk berinteraksi secara kuat dengan
gugus silanol (Si-OH) pada spesies silika melalui ikatan hidrogen (Hsu dkk., 2007;
Ulfa dkk., 2014). Ulfa dkk. (2014) berhasil mensintesis karbon mesopori
menggunakan gelatin dari tulang sapi sebagai sumber karbon dan SBA-15 sebagai
cetakan. Ulfa (2015) melakukan sintesis karbon mesopori dari gelatin tulang sapi
dan memanfaatkannya sebagai adsorben dibenzotiofen.
Modifikasi suatu material berpori dapat dilakukan dengan cara
mengembankan logam-logam transisi dengan tujuan untuk meningkatkan aktifitas
katalitik material tersebut. Hal ini telah dilakukan Kuppan dan Selvam (2012) yaitu
dengan cara mengembankan logam Pt pada material karbon mesopori CMK-3.
Saroedji (2013) melakukan pengembanan logam Co, Ni, CoMo, dan NiMo pada
material zeolit alam aktif (ZAA) untuk reaksi hidrorengkah plastik polietilen. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa terjadi peningkatan jumlah produk fraksi cair pada
reaksi yang menggunakan katalis logam-pengemban, dimana konversi produk cair
terbesar dihasilkan menggunakan katalis Co/ZAA sebesar 23,92%.
Berdasarkan uraian yang telah disebutkan diatas, sintesis karbon mesopori
berbahan dasar dari bahan alam seperti gelatin tulang sapi belum banyak
dilakukan, selain itu pemanfaatannya sebagai pengemban logam Co terutama
sebagai katalis dalam reaksi hidrorengkah pelumas bekas belum pernah dilakukan
oleh peneliti terdahulu.
4
I.2
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini, antara lain :
1.
Sintesis dan karakterisasi karbon mesopori (KM) dari gelatin tulang sapi
sebagai sumber karbon.
2.
Sintesis dan karakterisasi katalis Co/KM.
3.
Mempelajari aktivitas katalitik sampel KM dan Co/KM dalam hidrorengkah
pelumas bekas.
I.3
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan baru
terhadap perkembangan ilmu pengetahuan, khususnya ilmu kimia yang terkait
dengan pembuatan karbon mesopori (KM) dari gelatin tulang sapi sebagai
prekursor karbon dan pembuatan katalis Co/KM yang dapat digunakan sebagai
katalis hidrorengkah pelumas bekas.