Katalis Asam Penggunaan Katalis

20

2.2.2.2 Katalis Asam

Katalis asam memberikan keuntungan antara lain cocok untuk proses pengolahan biodiesel dengan bahan baku feedstock dengan tingkat keasaman yang tinggi atau untuk proses transesterifikasi dengan asam lemak bebas yang tinggi. Oleh karena itu cocok untuk proses transesterifikasi minyak sawit atau minyak jelantah waste edible oil, pada reaksi [6] proses esterifikasi dari asam lemak bebas, sedangkan pada persamaan [7] disajikan mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis asam. Keunggulan lain dari katalis asam adalah mampu menjadikan produk ester dengan rantai cabang yang panjang, dan katalis asam dapat digunakan dalam tahap pra-esterifikasi. Mekanisme reaksi katalis asam disajikan dalam Gambar 7. Kekurangan penggunaan katalis asam adalah: 1 memberikan reaksi yang sangat lambat pada T 65 o C, rasio molar metanol terhadap minyak 30, memerlukan waktu 50 jam, 2 menghasilkan produk yang tidak diinginkan dialkil eter atau gliserol eter bila suhu reaksi dinaikan, dan 3 konversi ester menurun dengan adanya kandungan air. Transesterifikasi berkatalis asam lebih Gambar 6. Diagram proses Es-trans esterifikasi-transesterifikasi untuk FFA minyak 0,5 21 toleran terhadap asam lemak bebas tinggi, tetapi membutuhkan pemanasan tinggi dan waktu yang lama Canakci dan Gerpen, 1999. Secara garis besar katalis asam terdiri dari katalis asam homogen dan katalis asam heterogen. Katalis asam homogen terdiri dari beberapa jenis yang masing-masing memberikan kinerja yang berbeda seperti terlihat dalam Tabel 2. Demikian juga dengan katalis asam heterogen mempunyai fungsi dan karakteristik yang spesifik tergantung dari jenisnya seperti dapat dilihat dalam Tabel 3. Transesterifikasi katalis asam dilakukan dalam rangka mensintesis minyak yang mempunyai nilai FFA tinggi. Katalis asam seperti asam sulfat, asam phospat, asam klorida cocok untuk reaksi yang minyak mempunyai bilangan asam lemak bebas yang tinggi. Menyerupai sistem katalis enzimatis, reaksi katalis asam memerlukan waktu reaksi jauh lebih panjang dibanding reaksi katalis basa Nelson et al., 1996; Watanabe et al., 2001, Canakci, M dan Gerpen, 2001; Linko et al., 1998. Proses transesterifikasi tidak banyak diterapkan dalam skala produksi karena dianggap tidak ekonomis dan dianggap time consuming. Gambar 7. Mekanisme reaksi katalis asam Schuchardt et al., 1998 RCOOH + R’OH OOR’ + H 2 O ..………………………………....[6] H 2 SO4 2H + + SO 4 2- .………..…….…………………...….........,….[7] OR RCOOCR 1 + H + R 1 C OH + ...................................[8] OR OR R 1 C OH + + HOR’ R1 C OH + H + ......................[9] OR OR’ R 1 C OH R 1 COOR’ + HOR ..........................................[10] OR’ 22 Tabel 2. Karakteristik katalis asam homogen Jenis katalis Contoh katalis Minyak - lemak Kondisi reaksi Jenis alkohol Yield ester Asam mineral H 2 SO 4 , H 3 PO 4 Minyak nabati FFA tinggi T 65-250 o C alkohol:minyak= 5,5-30:1 waktu 3 -50 jam Metanol, etanol, 1- butanol 99 Asam alfatik dan sulfonik p-toluen, xilen dan asam sulfat benzena +H 2 SO 4 C 10 -C 12 asam sulfat benzena alkil, asam sulfat metana Minyak nabati FFA tinggi T 50-130 o C alkohol:minyak= 3-7:1 Metanol, aqu etanol 90,5-97 Asam Lewis dan halogenida BF 3 NaOH, SnCl 2 , AlCl 3 , CoCl 2 InI 3 Minyak sunflower, minyak lain T 80-180 o C alkohol:minyak= 6:1, Waktu 8 jam metanol tidak ada data Sumber : Mittlebach dan Remschmidt 2004 Tabel 3. Karakteristik katalis asam heterogen Jenis katalis Contoh katalis Minyak - lemak Kondisi reaksi Jenis alkohol Yield ester Penukar ion kuat H 2 SO 4 , H 3 PO 4 Minyak nabati FFA tinggi T 65-250 o C alkohol:minyak= 5,5-30:1 waktu 3 -50 jam Metanol, etanol, 1- butanol 99 Fosfat logam p-toluen, xilen dan asam sulfat benzena +H 2 SO 4 C 10 -C 12 asam sulfat benzena alkil, asam sulfat metana Minyak nabati FFA tinggi T 50-130 o C alkohol:minyak= 3-7:1 Metanol, etanol 90,5-97 Logam oksida transisi BF 3 NaOH, SnCl 2 , AlCl 3 , CoCl 2 InI 3 Minyak sunflower, dan minyaknabati lain T 80-180 o C alkohol:minyak= 6:1 Waktu 8 jam metanol tidak ada data Garam logam transisi dari asam amino Zn dan Cd ariginate Palm oil dn sunflower oil 3 jam metanol 50 Garam logam transisi dari asam lemak Zn dan Mn palmitat Minyak nabati FFA tinggi - metanol 92 Garam logam transisi dari alkil asam sulfonik benzena dan asamsulfonik alkana Zn, Ti, Cr, Co, Cd Minyak nabati FFA tinggi unrefined dari FFA tallow 4,75 jam metanol 96 Sumber : Mittlebach dan Remschmidt 2004 23

2.2.2.3 Katalis Enzim