Catalytic Cracking Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Dengan Katalis Zeolit (ZSM-5) Menjadi Biofuel

CATALYTIC CRACKING PALM FATTY ACID

DISTILLATE (PFAD)

DENGAN KATALIS ZEOLIT

(ZSM-5) MENJADI

BIOFUEL

SKRIPSI

Oleh

MULIANI

110405003

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

CATALYTIC CRACKING PALM FATTY ACID

DISTILLATE (PFAD)

DENGAN KATALIS ZEOLIT

(ZSM-5) MENJADI

BIOFUEL

SKRIPSI

Oleh

MULIANI

110405003

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

CATALYTIC CRACKING PALM F ATTY ACID DISTILLATE (PFAD) DENGAN KATALIS ZEOLIT (ZSM-5) MENJADI BIOFUEL

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Oktober 2015

Muliani NIM 110405003

iii

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan

judul “Catalytic Cracking Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Dengan Katalis Zeolit (ZSM-5) Menjadi Biofuel”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis

lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh hasil biofuel dari produk samping pemurnian kelapa sawit yaitu palm fatty acid distillate dengan reaksi catalytic cracking

menggunakan katalis zeolite ZSM-5, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku dosen pembimbing penelitian dan dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Bapak M. Anshori Nasution, MSc. dan Ibu Meta Rivani, S.T yang telah memberikan bantuan dan arahan dalam pelaksanaan kegiatan penelitian ini.

3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T. dan Ibu Ir. Renita Manurung, M.T.selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT. selaku pembimbing program pengabdian masyarakat wirausaha Rumah Belajar Ulakis.

iv

6. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia USU yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.

7. Bagus Anandika atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

8. Para sahabat dan teman-teman yang telah memberikan dukungan.

9. Dosen dan Teman-teman anggota Student Entrepreneurship Center USU dan keluarga besar Rumah Belajar Ulakis.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Oktober 2015 Penulis

v

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Bapak & Ibu tercinta

Bapak Bai Juri Jafar (Alm) dan Ibu Muliana

Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan dan

mendidikku dengan penuh kasih sayang.

Abangnda Jhony dan Heru

Kakanda Taradani, Susan Selvia, Ade Juliana

Mas Rezky Prawinsyah

Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada

hentinya kalian berikan kepadaku selama ini.

vi

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Muliani

NIM : 110405003

Tempat, tanggal lahir : Medan / 09 Mei 1993 Nama Orang Tua : Bai Juri Jafar dan Muliana Alamat Orang Tua:

Jalan Sei Rokan No. 90 Darusalam Medan

Asal Sekolah:

 SD Negeri 060887 Medan tahun 1999–2005

 SMP Negeri 19 Medan tahun 2005–2008

 SMA Swasta Angkasa Lanud Medan tahun 2008–2011 Beasiswa yang pernah diperoleh:

1. Penerima Beasiswa Bidik Misi USU tahun 2011-2015 Pengalaman Organisasi/Kerja:

1. Anggota HMI (Himpunan Mahasiswa Islam) sebagai anggota Logistik tahun 2011-2012

2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai Bendahara Umum 3. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode

2014/2015 sebagai sekretaris Bidang Penelitian dan Pengembangan 4. Rumah Belajar Ulakis sebagai Ketua tahun 2014-2015

5. Usaha Souvenir USU (USoUvenir) sebagai Bendahara dan Administrasi tahun 2014-2015

6. Kerja praktek di PT. Perusahaan Gas Negara (PGN) Medan tahun 2015 7. Komunitas Tangan Di Atas (TDA) Medan Sebagai anggota tahun 2015 Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai :

1. Pemenang Program Kreatifitas Mahasiswa Kewirausahaan Dikti 2014-2015

2. Pemenang Big Ide Competition Mahasiwa Wirausaha SEC USU 2014-2015

vii

ABSTRAK

Bahan bakar nabati (biofuel) seperti biodiesel, biogasoline sangat menarik para peneliti untuk dikembangkan karena ramah lingkungan dan juga bebas dari sulfur dan nitrogen. Bahan bakar ini bersifat biodegradable, tidak beracun dan biasanya menghasilkan sekitar 60% lebih sedikit karbon dioksida bersih (CO2) dari minyak bumi berbasis diesel. Masalah utama dalam memproduksi biofuel dengan perengkahan adalah biaya tinggi yang dapat dikurangi dengan menggunakan bahan baku yang lebih murah dan katalis. Oleh karena itu, dalam penelitian ini biofuel diperoleh dengan perengkahan katalitik dari kualitas bahan baku yang tidak dimurnikan dan jauh lebih murah daripada minyak olahan, seperti palm fatty acid distillate (PFAD) dengan katalis zeolite ZSM-5. Beberapa keunggulan sifat katalis yang asam sangat diperlukan untuk reaksi cracking karena selektif. Katalis ini memiliki rasio mol Si/Al 50 dan luas permukaan 425 m2/g. HZSM-5 memiliki ukuran pori yang lebih kecil dari hidrokarbon C11. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi seperti suhu reaksi dan waktu reaksi. Kondisi untuk mendapatkan komposisi biofuel (C7 – C11 dan C12 – C16) tertinggi dihasilkan dengan menggunakan waktu 150 menit, pada suhu 475 oC dan 425 oC berturut-turut sebesar 24,73 % dan 36,10%. Kondisi untuk mendapatkan yield OLP tertinggi dihasilkan selama 120 menit, pada suhu 450 oC sebesar 95,69%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa catalytic cracking menggunakan PFAD cocok digunakan sebagai bahan baku yang ekonomis untuk produksi biofuel.

Kata kunci: bahan bakar, perengkahan katalitik, palm fatty acid distillate,

viii

ABSTRACT

Biofuel such as biodiesel, biogasoline is very interested for researchers to develop environmentally friendly and is also free of sulphur and nitrogen. It is biodegradable, non-toxic, and typically produces about 60% less carbon dioxide (CO2) emissions from petroleum-based diesel. The main problems in producing biofuels with cracking is the high cost that can be reduced by using cheaper raw materials and catalysts. Therefore, in this study of biofuels obtained by catalytic cracking of raw quality materials which are not purified and much cheaper than refined oils, such as palm fatty acid distillate (PFAD) with a zeolite catalyst ZSM-5. Some advantages of acid catalyst are needed in cracking because of its selective reaction. This catalyst has a mole ratio of Si / Al 50 and a surface area of 425 m2 / g. HZSM-5 has a smaller pore size than C11 hydrocarbons. Factors that influence the reaction such as reaction temperature and reaction time. The conditions for obtaining biofuel composition (C7 - C11 and C12 - C16) produced in 150 minutes, at a temperature of 475 oC and 425°C, respectively 24,73% and 36,10%. The conditions to obtain the highest yield OLP (organic liquid product) produced in 120 minutes, at a temperature of 450°C by 95.69%. The results showed that the catalytic cracking using PFAD suitable as low cost feedstock for biofuel production.

Keywords: biofuel, catalytic cracking, palm fatty acid distillate, ZSM-5, organic liquid products

ix

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR SINGKATAN xiv

DAFTAR SIMBOL xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 4

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 TEKNOLOGI CATALYTIC CRACKING 6

2.2 BIOMASSA 7

2.2.1 Minyak Nabati 7

2.2.2 Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) 8

2.3 KATALIS ZEOLITE 10

2.3.1 Stuktur Katalis Zeolite 11

2.4 BIOFUEL 12

x

2.6 ANALISA EKONOMI 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16

3.1 BAHAN DAN PERALATAN 16

3.1.1 Bahan 16

3.1.2 Peralatan 16

3.2 RANCANGAN PENELITIAN 17

3.3 PROSEDUR PENELITIAN 18

3.4 FLOWCHART PERCOBAAN 19

3.4.1 Flowchart Kalsinasi NH4ZSM-5 (CBV5524G) 19

3.4.2 Flowchart Catalytic Cracking 20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 21

4.1 HASIL ANALISA BAHAN BAKU PFAD 21

4.2 REAKSI CATALYTIC CRACKING 22

4.3 PENGARUH WAKTU DAN TEMPERATUR TERHADAP

YIELD OLP 25

4.4 PENGARUH PENGGUNAAN KATALIS PADA CATALYTIC

CRACKING 26

4.3.1 Karakteristik Sifat Fisika Biofuel 26

4.5 PENGARUH WAKTU DAN TEMPERATUR TERHADAP

KOMPOSISI BIOFUEL 28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 30

5.1 KESIMPULAN 30

5.2 SARAN 30

DAFTAR PUSTAKA 32

LAMPIRAN 1 38

LAMPIRAN 2 39

LAMPIRAN 3 41

LAMPIRAN 4 42

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Mekanisme Catalytic Cracking 6

Gambar 2.2 Proses Konversi Biomassa 8

Gambar 2.3 Struktur Moderit 11

Gambar 2.4 Situs asam Bronsted dan Asam Lewis pada Zeolite 12

Gambar 3.1 Peralatan Experimen 17

Gambar 3.2 Flowchart Kalisinasi Katalis NH4ZSM-5 19

Gambar 3.3 Flowchart Percobaan Catalytic Cracking 20

Gambar 4.1 Hasil Analisa GC Komposisi PFAD 21

Gambar 4.2 Mekanise Hasil Catalytic Cracking PFAD 22

Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Terhadap Yield OLP, Padatan dan

Gas Pada 400 oC 23

Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Waktu Terhadap Komposisi Biofuel

Pada 450 oC 24

Gambar 4.5 Pengaruh Waktu dan Temperatur (oC) Terhadap Yield OLP 25 Gambar 4.6 Pengaruh Proses Tanpa Katalis, dengan Katalis Tanur

dan Tanpa Tanur Terhadap Yield OLP dan Komposisi

Biofuel Pada 120 menit, Suhu 450 oC 26 Gambar 4.7 Pengaruh Waktu dan Temperatur (oC) Terhadap YieldBiofuel 28 Gambar L4.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Standard Hidrokarbon 42 Gambar L4.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 7

(120 menit, 450 oC) 43

Gambar L4.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 5 44

Gambar L5.1 Foto Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) 45

Gambar L5.2 Foto KatalisHZSM-5 45

Gambar L5.3 Foto Rangkaian Alat Catalytic Cracking 45

Gambar L5.4 Foto Alat Tanur Katalis 46

Gambar L5.5 Foto Katalis di Desikator 46

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Variasi Penelitian Catalytic Cracking PFAD 4

Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak dari Palm Fatty Acid Distillate 9

Tabel 2.2 Sifat Fisika dan Kimia dari PFAD 10

Tabel 2.3 Komponen Biofuel, Suhu dan Ikatan Karbon Hasil

Destilasi 13

Tabel 3.1 Variasi Penelitian Catalutic Cracking PFAD 18

Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Penelitian 17

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari PFAD 22

Tabel 4.2 Komponen Biofuel, Suhu dan Ikatan Karbon Hasil

Destilasi 25

Tabel 4.3 Perbandingan Karakteristik Sifat Fisika Biofuel 27

Tabel 4.4 Hasil Komposisi Biofuel Tertinggi 28

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Fatty Acid

Distillate (PFAD) 38

Tabel L2.1 Hasil Penelitian Catalytic Cracking PFAD 39

Tabel L2.2 Data Yield Biofuel 39

Tabel L2.3 Hasil Penelitian Tambahan Pada Waktu 120 menit

(450oC) 40

Tabel L2.4 Data Yield Biofuel Tambahan Pada Waktu 120 menit

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 38

LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Fatty

Acid Distillate (PFAD) Hasil Analisis GCMS 38

LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN 39

L2.1Data Hasil Catalytic Cracking 39

L2.2 Data Yield Bifuel 39

L2.3 Data Tambahan Hasil Catalytic Cracking 40

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 41

L3.1 Perhitungan Kadar FFA Palm Fatty Acid Distillate

(PFAD) 41

L3.2 Perhitungan Yield OLP Pada Run 7 41

LAMPIRAN 4 HASIL ANALISIS BIOFUEL 42

L4.1 Hasil Analisis Hidrokarbon 42

LAMPIRAN 5 DOKUMENTASI PENELITIAN 45

L5.1 Foto Bahan Baku Penelitian 45

L5.2 Foto Alat Penelitian 45

xiv

DAFTAR SINGKATAN

PFAD Palm Fatty Acid Distillate

CPO Crude Palm Oil

TG Trigliserida

ZSM-5 Zeolite Socony Mobile-5

WHSV Weight hourly space velocity

OLP Organic Liquid Product

PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit

GC Gas kromatografi

FID Flame ionized detector

Si/Al Silika/Aluminium

FFA Free fatty acid

et al et alia

xv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Yield Perbandingan produk dengan massa umpan %wt

N Normalitas larutan Mol/l

V Volume ml

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Penggunaan minyak bumi yang terus menerus, menyebabkan penipisan cadangan minyak bumi di Indonesia. Sejak tahun 2004, Indonesia sudah menjadi Negara pengimpor minyak netto karena kemampuan produksi dalam negeri tidak dapat mengimbangi peningkatan konsumsi [1]. Sehingga, diperlukan pencarian bahan bakar alternatif yang tidak hanya terbarukan tetapi juga ramah lingkungan. Bahan bakar tersebut dapat diperoleh dari konversi minyak sayur atau minyak hewani. yang disebut biodiesel dan biofuel.

Biodiesel tidak 100% renewable energy dan menghasilkan produk samping gliserol sehingga hal ini menjadi kelemahan [9] Biodiesel hanya dapat digunakan pada truk dan bus di Negara barat. Selain itu biodiesel hanya dapat digunakan pada mesin diesel dan tidak pada mesin bensin. Sedangkan biofuel bersifat

renewable enargi biodegradable, tidak beracun, dapat digunakan pada mesin diesel dan bensin [14, 28].

Salah satu bahan yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan Biofuel ialah

Palm Fatty Acid Distillate (PFAD). Bahan ini berasal dari penyulingan Crude Palm Oil (CPO). Jumlah PFAD adalah sekitar 4% dari pengolahan Crude Palm Oil (CPO) dan sekitar 3,66 ton PFAD dihasilkan dari setiap 100 ton CPO [7]. PFAD tidak dapat disuling kembali karena biaya operasi yang tinggi. Dengan mengkonversi PFAD menjadi bahan bakar, dapat menjadi peluang ekonomi dan bermanfaat bagi lingkungan tanpa bersaing dengan pasar minyak nabati. Selain itu, dapat dijadikan sumber energi alternatif dalam bentuk biofuel [33].

Biofuel dapat dihasilkan dengan beberapa metode yaitu dengan cara pirolisis, gasifikasi, proses transesterifikasi, cracking dan lain-lain [2]. Di antara metode ini, cracking telah banyak di gunakan para peneliti. Cracking dapat dibedakan menjadi 3 yaitu catalytic cracking, hydro cracking dan thermal cracking. Masing-masing Cracking ini memiliki pendukung untuk mencapai reaksi. Proses thermal cracking membutuhkan suhu reaksi yang tinggi 600-1000oC dan menyebabkan banyak masalah lingkungan. Proses hydro cracking

2

membutuhkan hydrogen yang mahal dan susah dikontrol. Sedangkan pada proses

catalytic cracking membutuhkan katalis. Penggunaan katalis menjadikan proses cracking memerlukan temperatur relatif rendah dari 400-550 oC dan mengurangi waktu reaksi [4,14].

Berbagai katalis telah diteliti untuk menghasilkan hidrokarbon dari minyak nabati. Di antaranya katalis zeolit, logam oksida, tanah liat, silika, alumina dan katalis sintesis. Dengan adanya katalis pada reaksi cracking dapat mendukung rute tertentu dan dapat mengubah komposisi akhir produk [3]. Katalis heterogen zeolite sintesis telah digunakan dalam berbagai reaksi organik seperti oksidasi, hidroksilasi, dehidrogenasi, cracking dan sebagainya [4]. Beberapa sifat zeolite yaitu :

1. Dapat menyaring molekuler,

2. Tingkat keasaman yang tinggi (sejumlah besar situs asam Bronsted dan Lewis),

3. Stabilitas terhadap termal,

4. Mengarah pada pembentukan rantai pendek hidrokarbon linear, siklik, alifatik dan senyawa aromatik [3,5].

Untuk meningkatkan keasaman dari zeolite, maka perlu dilakukan sintesa zeolite. Salah satu tipe zeolite sintesis adalah zeolite HZSM-5. Thiam Leng Chew [28] telah melakukan kalsinasi pada katalis NH4ZSM-5 CBV 5524G pada suhu 600 oC selama 6 jam. Kalsinasi ini bertujuan untuk memperbesar luas pori dan mengubah struktur katalis NH4ZSM-5 menjadi asam yaitu HZSM-5. Sifat katalis yang asam sangat diperlukan untuk reaksi cracking karena akan selektif. Katalis ini memiliki rasio mol Si/Al 50 dan luas permukaan 425 m2/g. HZSM-5 memiliki ukuran pori yang lebih kecil dari hidrokarbon C11, memiliki struktur tiga dimensi dan bersifat organofil sehingga selektif untuk menghasilkan hidrokarbon dibawah C11 [6]. Beberapa peneliti yang telah menggunakan katalis HZSM-5 untuk proses

cracking menghasilkan biofuel antara lain:

Giannakopoulou, et al.,2010 melakukan cracking secara batch dari 1 L minyak sayur dan 500 g rapessed cake dengan katalis 1% wt HZSM-5, FeZSM-5 dan H-beta ZSM-5 selama 190 menit pada 350 oC dan 400 oC menghasilkan

3

Nurjannah Sirajudin, et al., 2013 melakukan catalytic cracking palm oli dengan 2 tahap menggunakan fixed bed reactor menggunakan katalis HZSM-5 pada suhu 350-500 oC selama 120 menit. Dihasilkan biofuel terbaik pada suhu 450 oC dengan fraksi tertinggi gasoline 28,8 %, kerosene 16,7% dan minyak diesel 1,2% [6]. Pada palm oil, cracking dilakukan 2 tahap cracking yaitu proses primer pemecahan rantai karbon trigliserida (TG) menjadi asam karboksilat, kemudian proses sekunder yaitu pemecahan rantai karbon asam karboksilat menjadi hidrokarbon [3]. Hal ini menunjukkan cracking pada TG membutuhkan waktu dan suhu yang lebih tinggi untuk mendapatkan fraksi gasoline yang lebih tinggi.

Ooi Sang-Yean, et al., 2004 melakukan catalytic cracking Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menjadi biofuel dengan HZSM-5 pada microreactor pada

kondisi suhu 400-450 oC dan weight hourly space velocity (WHSV) (2.5–4:5 h−1)

dengan katalis 6-10 fatty acid/katalis (1 gram). Catalytic carcking PFAD

menghasilkan produk cair organik yang kaya dengan fraksi gasoline. Hasil optimum fraksi gasoline 47,6%wt pada WHSV 3,55/jam, suhu 450 oC dengan rasio katalis 8 [33].

Komponen utama PFAD adalah asam lemak bebas (palmitat, oleic, linoleic, stearic, myristic), juga mengandung gliserida dan substansi lainnya [11]. Komponen asam lemak bebas ini merupakan asam karboksilat yang memerlukan satu tahapan cracking, hal ini memungkinkan pada rentang suhu 400-500 oC akan menghasilkan fraksi biofuel(gasoline, kerosene dan diesel) yang lebih tinggi.

Berdasarkan uraian di atas, maka Teknologi Catalytic Cracking Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menjadi Biofuel dengan katalis HZSM-5 tepat digunakan.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Dari penjelasan diatas, bahwa proses catalytic cracking dapat berlangsung antara temperatur 350 – 500 oC pada berbagai variasi waktu. Permasalahan dalam penelitian ini adalah mendapatkan temperatur dan waktu yang sesuai dengan proses catalytic cracking sehingga menghasilkan yield organic liquid product

4

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini memiliki tujuan seperti berikut :

1. Untuk mengetahui hasil produk biofuel menggunakan reaksi tanpa katalis dan katalis tanpa tanur

2. Untuk mendapatkan pengaruh suhu dan waktu operasi terhadap komposisi dan komposisi biofuel dari organic liquid product.

3. Untuk mendapatkan kondisi terbaik (temperatur dan waktu) proses

catalytic cracking menggunakan katalis dilihat pada komposisi biofuel

yang dihasilkan.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Adapun manfaat penelitian catalytic cracking yang diharapkan, yaitu : 1. Dapat memberikan informasi tambahan bagi ilmu pengetahuan tentang

pemanfaatan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) menjadi biofuel

2. Dapat memberikan informasi tentang kondisi terbaik pada proses

catalytic cracking palm fatty acid distillate (PFAD) menggunakan katalis ZSM-5.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Oleochemical dan Laboratorium Analisa. Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan Sumatera Utara. Penelitian ini dimulai dengan proses cracking pada reaktor Batch bertekanan (parr4848) menggunakan variable tetap yaitu berat bahan baku 500 gr dan katalis ZSM-5 sebanyak 1 % dari bahan baku [8].

Adapun variable berubah dari penelitian dapat dilihat dari tabel 1.1. Tabel 1.1 Variasi Penelitian Catalytic Cracking PFAD

Suhu (oC) 400 425 450 475

5

Adapun analisa yang dilakukan pada komposisi OLP hasil catalytic cracking. dengan alat gas kromatografi GC “Shimadzu” type GC 2 plus detector menggunakan flame ionized detector (FID). Selain dari pada itu dilakukan juga analisa viskositas dan densitas pada komposisi biofuel yang terbaik.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TEKNOLOGI CATALYTIC CRACKING

Cracking merupakan suatu proses pemutusan ikatan suatu unsur menjadi senyawa linier, siklik parafin, olefin, aldehid, keton dan asam karboksilat. Proses

cracking termasuk proses pirolisis non-hidrogenasi yaitu proses memecah rantai polimer menjadi senyawa dengan berat molekul yang lebih rendah dengan menggunakan katalis dehidrasi dan minyak biomassa mengalami dekarboksilasi menjadi gas, cairan hidrokarbon, padatan dan air [12,15]. Salah satu contoh proses non-hidrogenasi yaitu proses catalytic cracking.

Catalytic cracking yaitu cracking yang menggunakan katalis. Proses

cracking membutuhkan suhu, waktu dan katalis. Dengan menggunakan katalis temperatur menjadi relatif rendah dari 450-550 oC dan mengurangi waktu reaksi [4,14]. Adapun contoh mekanisme catalytic cracking pada minyak canola, dapat dilihat pada gambar 2.1.

(1) Canola Oil Heavy Oxygenated CxHy (thermal)

(2) Heavy Oxygenated CxHy Heavy CxHy + H2O + CO (thermal and

catalytic)

(3) Heavy CxHy Parafin + olefin (Rantai panjang dan pendek) (thermal

dan catalytic)

(4) Light olefin C2– C10 Olefin (catalytic)

(5) C2– C10 Olefin Aromatik CxHy + Aliphatic CxHy (catalytic) (6) Canola Oil Coke (thermal)

(7) N (Aromatik CxHy) Coke (catalytic)

Gambar 2.1 Mekanisme Catalytic Cracking [43]

Pada gambar 2.1 menjelaskan bahwa langkah awal dalam catalytic cracking

yaitu menggunakan dekomposisi termal untuk menghasilkan hidrokarbon berat teroksigenasi dengan cara mekanisme radikal bebas. Senyawa dengan berat molekul tinggi selanjutnya akan mengalami cracking sekunder untuk

7

menghasilkan olefin rantai pendek dan panjang serta parafin. Kemudian reaksi oligomerisasi, siklisasi dan aromatisasi akan menghasilkan olefin rantai pendek, alifatik dan hidrokarbon aromatik. Kokas dapat terbentuk karena reaksi polikondensasi trigliserida dan polimerisasi hidrokarbon aromatik [43]. Selain faktor katalis, suhu dan waktu dalam catalytic cracking, faktor lain yaitu bahan yang digunakan berasal dari biomassa yang berasal dari minyak nabati dan terdiri dari trigliserida dan asam lemak.

2.2 BIOMASSA

Biomassa ialah sesuatu yang berasal dari makhluk hidup baik tumbuhan maupun hewan. Biomassa yang berasal dari tumbuhan salah satunya yaitu minyak nabati seperti kelapa sawit, minyak kedelai, minyak bunga matahari, minyak jarak dan minyak biji kapas [24]. Pada tahun-tahun terakhir, minyak nabati bahan telah dipelajari secara intensif dapat dijadikan sebagai bahan bakar yang terbarukan.

2.2.1 Minyak Nabati

Minyak nabati adalah suatu bahan yang terdiri dari trigliserida dan asam lemak. Trigliserida yaitu suatu senyawa yang memiliki struktur sangat mirip dengan hidrokarbon dalam minyak mentah dan mengandung rantai asam lemak terhubung kerantai karbon gliserol melalui gugus karboksilat [9]. Oleh karena itu, minyak nabati dapat dijadikan bahan bakar alternatif sebagai pengganti minyak fosil dalam memproduksi bahan bakar [10]. Bahan bakar yang dapat diperoleh dari minyak nabati disebut bio-oil. Setiap bio-oil memiliki sifat yang berbeda-beda, tergantung proses konversi yang dilakukan. Adapun berbagai proses konversi biomassa dapat dilihat pada gambar 2.2.

8

Gambar 2.2 Proses Konversi Biomassa [14]

Gambar 2.2 menjelaskan beberapa cara mengubah biomassa menjadi bio oil dan catalytic cracking merupakan bagian dari fast pirolisis. Biomassa dapat dipirolisis menghasilkan bio-oil yang dapat dijadikan bahan bakar transportasi, namun aplikasi bio-oil terbatas karena minyak mentah bio-oil memiliki kekurangan, seperti kadar air yang tinggi dan mempunyai kandungan oksigen, viskositas tinggi, korosif dan nilai kalor rendah. Untuk mengatasi kekurangan tersebut, proses catalytic cracking dapat meng-upgrade bio-oil mentah dan mengubahnya menjadi bahan bakar hidrokarbon bermutu tinggi [13,24]. Salah satu minyak nabati yang dapat diubah menjadi bahan bakar yaitu palm fatty acid distillate.

2.2.2 Palm F atty Acid Distillate (PFAD)

PFAD ialah produk yang dihasilkan selama tahap deodorisasi dalam pemurnian fisik minyak sawit. Secara umum, PFAD mengandung asam lemak bebas antara 80% sampai lebih 90% [25]. PFAD berasal dari produk samping industri kilang minyak sawit mentah yang disebut sebagai limbah pengilangan

Crude Palm Oil (CPO).

Secara umum, PFAD mengandung fatty acid antara 85-95% bersama dengan beberapa bahan unsaponifiable, trigliserida netral, gliserida parsial dan zat dengan berat molekul tinggi lainnya [11,25]. Komponen utama PFAD adalah

9

asam lemak bebas (FFA) dan juga terdiri dari gliserida, squalene, sterol, vitamin E dan substansi lainnya. Pada suhu kamar, PFAD sangat ringan berwarna coklat padat dan mencair menjadi cairan coklat pada pemanasan [26]. Kandungan senyawa minor PFAD yaitu eicosanoic 0,1%, palmitoleic 0,2%, trigleserida

4,5%, digliserida 3,7%, monogliserida 2,6% dan air 1% [11].

Adapun komposisi dari Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak dari Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) [26]

Fatty Acid Rumus Molekul Struktur Wt%

Lauric Acid C12H22O2 12:0 0,25

Myristic Acid C14H28O2 14:0 0,86

Palmitic Acid C16H32O2 16:0 42,49

Stearic Acid C18H36O2 18:0 3,35

Oleic Acid C18H34O2 18:1 34.77

Linoleic Acid C18H32O2 18:2 8,25

Lain-lain - - 10,03

Dari tabel 2.1 dapat dilihat senyawa asam lemak jenuh tertinggi pada asam palmitat dan asam lemak tak jenuh tertinggi pada asam olein. Beberapa studi telah mengkonversi beberapa FFA (misalnya asam oleat, asam palmitat), asam lemak metil ester melalui reaksi cracking maupun transesterifikasi. Bahan FFA dengan PPO (local purified palm oil) lebih mahal (0,74 USD per liter), dibandingkan bahan PFAD, biaya kilang minyak hanya 0,37 USD per liter [27]. Pada penelitian ini PFAD dipilih sebagai bahan baku untuk pembuatan biofuel dikarenakan harga yang lebih murah dibandingkan CPO, pemanfaatan dan ikatan karbon yang tinggi sehingga dapat menghasilkan biofuel

10

Adapun sifat fisika dan kimia yang dimiliki PFAD adalah seperti yang terdapat dalam tabel 2.2.

Tabel 2.2 Sifat Fisika dan Kimia dari PFAD [25,26]

Sifat Fisika dan Kimia Nilai Satuan

Densitas @ 40 °C 0.87 g/cm3

Kinematic viscosity @ 40 °C 10.75 CSt

Angka asam 170 mg KOH/g

Kandungan air 0.05-0,65 %wt

Angka saponifikasi 200.57 mg KOH/g

Angka Iodin 57.57 g I2/100g

Free fatty acid 85 %

Copper 1,0-2,0 Ppb

Iron 6,0 Ppm

2.3 KATALIS ZEOLITE

Katalis adalah suatu bahan yang dapat mempercepat reaksi dan mengurangi energi aktivasi. Salah satu katalis yang banyak diteliti yaitu katalis zeolite yang disintesis menjadi katalis heterogen. Katalis sintesis dibuat menggunakan tambahan logam aktif. Tambahan logam aktif pada zeolite dapat memperbesar luas permukaan dan meningkatkan keasaman katalis [15]. Katalis ini telah digunakan sebagai agen penyerap sebagai katalis dalam petrokimia, maupun produksi kimia, reaksi organik seperti cracking, oksidasi, hidroksilasi, dehidrogenasi dan lain-lain [4,5,16].

Beberapa sifat zeolit yaitu dapat menyaring molekul, keasaman tinggi, stabilitas termal, struktur pori serta situs aktif katalis dapat dikontrol untuk bentuk selektivitasnya. Pada zeolite terdapat pusat asam yang memberikan medium kondusif (lebih reaktif) untuk proses katalitik. Katalis ini memiliki rasio Si/Al dalam situs aktif. Rasio Si/Al yang semakin tinggi akan menyebabkan keasaman yang tinggi. Setiap jenis zeolit mempunyai batas rasio Si/Al yang berbeda-beda [5,14]. Konsentrasi situs asam di dalam zeolit sangat penting untuk memaksimalkan hasil aromatik. Membuat mesopori dalam zeolit sedikit meningkat pembentukan kokas dan penurunan monosiklik pembentukan aromatik

11

pada proses catalytic cracking [14,16]. Salah satu zeolite sintesis yaitu zeolite socony mobil-5 (ZSM-5).

2.3.1 Struktur Katalis Zeolite

Zeolit terdiri dari suatu mineral dengan struktur kristal aluminosilikat SiO4 dan [AlO4]- tetrahedral berbentuk tiga dimensi. Silika tetrahedral bersifat netral dengan muatan +4 yang seimbang dengan empat anion tetrahedral, sedangkan muatan negatif dari [AlO4]- tetrahedra membutuhkan +1 muatan dari kation (misalnya natrium), untuk menjaga electro neutrality keseluruhan zeolit. Zeolit memiliki saluran pori-pori dan mengandung ion-ion logam seperti Na+, K+, Mg2+ dan Ca2+ serta molekul air [15,19,20].

Rumus kimia zeolit sebagai berikut: M

c/n [ (AlO2)C (SiO2)d ] . bH2O [22] Adapun struktur moderit dari katalis zeolite digambarkan pada gambar 2.3 berikut :

Gambar 2.3 Struktur mordenit [15]

Pada gambar 2.3 dapat dilihat a) rongga pertama S-8R ditempati oleh logam alkali dan b) rongga kedua S-12) lebih besar ditempati oleh molekul air [15]. Struktur moderit serta diameter dari katalis zeolite yang berbentuk kristal dan menunjukkan zeolite mengandung Na, SiO2, AlO4 dan molekul air [22]. Keasaman total katalis pada rasio Si/Al merupakan gabungan dari asam Bronsted

12

dan asam Lewis. Semakin tinggi keasaman katalis maka pembentukan hasil semakin cepat. Pembentukan asam Bronsted dan asam Lewis dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini :

Gambar 2.4 Situs asam Bronsted dan Asam Lewis pada Zeolite [15]

Salah satu katalis sintesis zeolite yaitu ZSM-5. ZSM-5 adalah rasio alkali SiO2/Al2O3 yang diperlakukan berbeda dengan zeolite alami. Struktur kristal dari jenis zeolit disusun dengan Si, Al, atau P serta logam transisi dan memiliki ukuran pori sebesar 10nm [23]. Dengan menggunakan Alkali sintesis ZSM-5 menghasilkan hasil yang lebih tinggi pada konversi minyak. Menyebabkan produk campuran memiliki minimal lebih dari tujuh puluh komponen yang terdiri dari hidrokarbon berat dan oksigenat dan studi GCMS telah mengidentifikasi bahwa terdapat senyawa alkana ringan, alkena, air, karbon dioksida, dan karbon monoksida pada cracking menggunakan katalis ZSM-5 [2,14,23].

2.4 BIOF UEL

Biofuel yaitu salah satu hasil cracking yang didefinisikan sebagai bahan bakar padat, cair, gas, hasil konversi dari material-material biologis. Ketersedia biofuel melimpah, sangat murah sehingga dapat diperbaharui dan ramah terhadap lingkungan. Biofuel ini bersifat biodegradable, tidak beracun dan biasanya menghasilkan sekitar 60% lebih sedikit karbon dioksida bersih (CO2) dan juga bebas dari sulfur dan nitrogen [14,28].

Sumber utama biofuel adalah etanol dan biodiesel, tanpa pasca perawatan lebih lanjut untuk memenuhi standar minyak bumi. Dibandingkan dengan bahan

13

bakar minyak bumi, bio-fuel cair biasanya menunjukkan nilai pH rendah, oksigen dan kadar air yang lebih tinggi, viskositas yang lebih tinggi dan kepadatan lebih tinggi. Oleh.karena itu, beberapa masalah dapat terjadi ketika digunakan dalam mesin, seperti korosi dan efisiensi pembakaran yang buruk. Pirolisis dengan

catalytic cracking telah menjadi solusi, karena dua proses termokimia yang mengkonversi biomassa langsung ke biofuel cair, menggambarkan efisiensi energi lebih tinggi dari gabungan gasifikasi/Fischer Tropsch [9].

Biofuel memilki campuran oksigen dengan jumlah besar makromolekul, yang hampir melibatkan semua species, seperti ester, eter, Alde-Hydes, keton, fenol, asam organik, dan lain-lain. Untuk minyak pirolisis mentah, rata-rata komposisi yang terlibat 50% - 65% dari komponen organik, 15% - 30% air dan 20% dari fraksi koloid lignin [32]. Untuk mengetahui hasil yang didapat dari proses catalytic cracking dapat dilihat dari besarnya yield OLP dan konversi dengan rumus dibawah ini:

Yield P t [5] dimana,

desired product = produk yang diinginkan (kg)

massa umpan = massa umpam yang direaksikan (kg)

Hasil dari catalytic cracking berupa Organic Liquid Product (OLP) yaitu campuran dari Biofuel (fraksi gasoline, kerosene dan diesel) yang dapat dilihat padatabel 2.3.

Tabel 2.3 Komponen Biofuel, Suhu dan Ikatan Karbon Hasil Destilasi [9,29]

No. Fraksi Suhu destilasi (oC) Ikatan karbon

1 Gasoline 60-120 C7-C11

2 Kerosene 120-180 C12-C16

3 Diesel 180-200 C17-C22

Produk biofuel dipengaruhi oleh suhu, seperti produk diesel pada suhu rendah diperoleh yield yang lebih besar [17]. Salah satu komponen biofuel yaitu

light alkena yang mengalami reaksi oligomerisasi untuk menghasilkan campuran alkena berat dan alkana yang spesifik yang ada dalam fraksi bensin, diesel dan minyak tanah. Hidrokarbon aromatik diproduksi dari reaksi aromatisasi, alkilasi

14

dan isomerisasi olefin berat dan parafin. Padatan juga diproduksi dalam jumlah yang cukup pada kondensasi langsung minyak sawit dan polimerisasi aromatik [2,18].

2.5 ORGANIC LIQUID PRODUCT

Organic Liquid Product (OLP) adalah produk cair dari proses catalytic cracking yang mengandung komponen organik yang berbeda yang dapat diklasifikasikan dalam beberapa kelompok yaitu asam organik, aldehid, parafin, olefin rantai pendek, hidrokarbon aromatik dan aromatik siklik. Dalam mengidentifikasi OLP, maka diperlukan analisa komponen menggunakan gas kromatografi (GC).

Cracking biomassa menghasilkan produk sludge, padat dan cair, yang kualitatif dan kuantitatif dianalisis menggunakan GC-MS untuk mengetahui senyawa dengan molekul rendah [30]. Kromatografi gas (GC) adalah metode yang umum digunakan untuk menganalisis gas yang dihasilkan dari berbagai proses kimia. Misalnya, Torrefaction adalah metode untuk perlakuan awal biomassa agar membuatnya lebih cocok dalam aplikasi bioenergi yang menggunakan GC untuk mengkarakterisasi produk terbentuk selama proses tersebut [31].

GC dengan spektroskopi massa digunakan untuk hasil yang terkondensasi dan gas tidak terkondensasi. Konfigurasi GC memiliki peran penting dalam mengidentifikasi senyawa yang akurat dalam gas. Kombinasi yang berbeda detektor seperti termal, api dan foto ionisasi detektor dikombinasikan dengan spektrometer massa [31].

2.6 ANALISIS EKONOMI

PFAD tepat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan BBM alternatif dikarenakan harganya relatif murah (80% dari harga CPO standar) yaitu sekitar Rp 7300,00 per Kg [38] dan penggunaannya yang tidak bersaing dengan kebutuhan pokok manusia. Pabrik minyak goreng dapat menghasilkan PFAD sekitar 6% dari kebutuhan CPO nya, sehingga setahun dapat mancapai 0,21 juta ton PFAD. Dengan jumlah ini maka dapat dihasilkan biodiesel sebesar 0,189 juta ton. Nilai ini setara dengan 3,78 juta ton biosolar pertahun [34]. Ketersediaan PFAD yang melimpah berpotensial sebagai bahan baku pembuatan biofuel

15

disamping harga yang murah serta penggunaanya yang tidak bersaing dengan bahan untuk pangan seperti minyak sawit.

Kajian potensi ekonomi biofuel dari palm fatty acid distillate (PFAD) dalam tulisan ini hanya akan dikaji potensi ekonomi secara sederhana. Harga jual bahan baku pembuatan biofuel dari limbah PFAD berada di bawah harga jual bahan baku dari CPO yaitu sekitar Rp 7.500/liter, canola oil yaitu sekitar Rp. 90.000/liter, dan minyak jarak yaitu sekitar Rp. 180.000/liter [38]. Tentu hal ini membawa nilai ekonomis dalam pembuatan biofuel dari PFAD.

Harga bahan bakar gasoline, kerosene dan diesel nonsubsidi sebanyak 1 liter berturut-turut sebesar Rp 12.400,-; Rp 15.000,- dan Rp 8150,-. Dalam penelitian ini, bahan baku 1 L PFAD menghasilkan 3 produk sebagai berikut :

1. Gasoline (C7-C11) = 0,247 L = Rp 3705,- 2. Kerosene (C12-C16) = 0,361 L = Rp 4476,- 3. Diesel (C17-C22) = 0,132 L = Rp 1075,-

Harga total bahan bakar (biofuel) yang didapat sebesar Rp 9.576 [39]. Dalam hal ini, hasil produk catalytic cracking PFAD dapat dilanjutkan dikarenakan harga jual produk lebih mahal dibandingkan harga PFAD.

16

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Oleokimia dan Laboratorium Analisa, Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS). Penelitian ini direncanakan selama 6 bulan. Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji pengaruh suhu operasi dan waktu reaksi terhadap fraksi biofuel yang dihasilkan dengan menggunakan katalis HZSM-5. Hasil yang diperoleh akan dianalisa menggunakan alat gas kromatografi (GC).

3.1 BAHAN DAN PERALATAN 3.1.1 Bahan yang Digunakan

1.Palm Fatty Acid Distillate (PFAD)

2.Katalis HZSM-5 (NH4ZSM-5 CBV5524G dari zeolyst international)

3.1.2 Peralatan yang Digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1.Reaktor bertekanan (high pressure reactor) 2.Furnace

3.Neraca elektrik 4.Alat gas kromatografi 5.Beaker glass

6.Cawan porselen 7.Spatula

17

Gambar peralatan dapat dilihat seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Peralatan Eksperimen Keterangan gambar:

1. Pembaca suhu 2. Pembaca tekanan 3. Safety valve

4. Reaktor 5. Sensor suhu

3.2 Perancangan Penelitian

Bahan baku yang akan diteliti adalah Palm Fatty Acid Distillate (PFAD). Katalis yang digunakan adalah HZSM-5 dengan rasio 1% dari berat bahan baku [8]. Penelitian ini dilakukan dengan variasi suhu operasi dan suhu katalis pada proses catalytic cracking.

1

2 3

4

18

Adapun variasi dari penelitian dapat dilihat dari tabel 3.1.

Tabel 3.1 Variasi Penelitian Catalytic Cracking PFAD Variabel

Suhu (oC) 400 425 450 475

Waktu (menit) 90 120 150

3.3 Prosedur Penelitian

1. Dilakukan kalsinasi NH4ZSM-5 pada suhu 600 oC selama 6 jam [29]. 2. Ditimbang palm fatty acid distillate dan katalis NH4ZSM-5 dengan rasio

katalis 1:100 [8] dari berat umpan dan dimasukkan kedalam reaktor. 3. Campuran dipanaskan hingga mencapai suhu operasi tertentu dengan

waktu reaksi tertentu.

4. Ditimbang massa organicliquid product danPadatanyang dihasilkan 5. Dilakukan analisa komposisi hidrokarbon dari organic liquid product

19

3.4 Flowchart Penelitian

3.4.1 Flowchart Kalsinasi NH4ZSM-5 (CBV5524G)

Gambar 3.2 Flowchart Kalsinasi Katalis NH4ZSM-5 Mulai

Dimasukkan NH4ZSM-5 5 gram kedalam tanur

Dipanaskan pada suhu 600oC selama 6 jam

Selesai Apakah ada variasi lain?

Tidak

Ya Dimasukkan kedalam desikator

20

3.4.2 Flowchart Catalytic Cracking

Gambar 3.3 Flowchart Percobaan Catalytic Cracking

Mulai

Dimasukkan ke dalam reaktor palm fatty acid distillate dan katalis HZSM-5 dengan rasio katalis 1% dari berat umpan

Ditimbang massa liquid product dan padatan yang dihasilkan

Dilakukan analisa komposisi hidrokarbon dari liquid product

dengan menggunakan alat gas kromatografi (GC)

Selesai Apakah ada variasi lain?

Ya

Tidak

Dipanaskan campuran hingga mencapai suhu operasi tertentu dengan waktu reaksi tertentu

21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL ANALISA BAHAN BAKU PFAD

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) yang disediakan oleh Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS), Medan, Indonesia. Adapun analisa terhadap bahan baku pada PFAD dilakukan dengan gas kromatografi, untuk mendapatkan data ikatan karbon serta ikatan rangkap pada PFAD. Berikut hasil analisa PFAD :

22

Dari hasil analisa data pada gambar 4.1 dapat disusun komposisi asam lemak dalam bahan baku pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari PFAD

No. Puncak Retention

Time (menit) Komponen Penyusun

Komposisi % (b/b)

1 13,555 Asam Laurat (C12:0) 0,3140

2 16,564 Asam Miristat (C14:0) 1,2518

3 19,313 Asam Palmitat (C16:0) 48,5401

4 19,587 Asam Palmitoleiat (C16:1) 0,1492

5 21,586 Asam Stearat (C18:0) 3,9187

6 21,917 Asam Oleat (C18:1) 36,9306

7 22,445 Asam Linoleat (C18:2) 8,2130

8 23,186 Asam Linolenat (C18:3) 0,2427

9 23,917 Asam Arakidat (C20:0) 0,3260

10 24,317 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1140

Berdasarkan data komposisi asam lemak dari PFAD maka dapat ditentukan bahwa berat molekul Free Fatty Acid (FFA) PFAD adalah 268,8778 gr/mol dapat dilihat pada tabel L1.1. Berdasarkan hasil analisis GC, komponen asam lemak yang dominan pada sampel PFAD adalah pada puncak 3 yaitu asam lemak jenuh berupa asam palmitat sebesar 48,5401% (b/b) dan puncak 6 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 36,9306% (b/b).

4.2 REAKSI CATALYTIC CRACKING

Produk yang dihasilkan dari reaksi catalytic cracking PFAD terdiri dari 3 fasa yaitu padatan, gas dan Organic Liquid Product. Berikut pengertian beberapa fasa yang dihasilkan yaitu :

1. Padatan adalah hasil samping ataupun residu dari reaksi catalytic cracking. Padatan ini berasal dari reaksi polimerisasi [44].

2. Gas adalah senyawa dengan fasa gas yang memiliki berat molekul rendah pada suhu ruang. Komponen utama gas hasil catalytic cracking adalah CO, CO2, CH4, C2H6, dan H2 [35].

3. Organic Liquid Product (OLP) adalah produk cair yang terdiri dari komponen organik dan dapat diklasifikasikan dalam beberapa kelompok yaitu asam organik, aldehid, keton, furan, senyawa fenolik, olefin rantai pendek, hidrokarbon aromatik dan aromatik siklik [32, 43].

23

Adapun grafik hasil OLP, padatan dan gas pada suhu 400oC yang dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Terhadap Yield OLP, Padatan dan Gas Pada 400 oC

Dari gambar 4.2 dapat dilihat semakin lama waktu cracking, maka yield

padatan yang dihasilkan semakin menurun sebesar 91,40%; 37,60% dan 13,64%. Pada reaksi catalytic cracking juga terjadi reaksi polimerisasi, sehingga terbentuk padatan [39]. Hasil yang didapat pada waktu yang rendah bahan baku PFAD yang terkonversi masih sedikit. Penambahan waktu reaksi menurunkan jumlah padatan, hal ini dikarenakan padatan terkonversi menjadi gas dan OLP.

Pada gas yang dihasilkan semakin lama waktu cracking, maka yield gas yang dihasilkan berfluktuasi sebesar 8,60%; 6,10% dan 6,34%. Gas yang dihasilkan tidak stabil pada peningkatan temperatur dan waktu reaksi. Menurut teori mengatakan bahwa ketidakstabilan gas dikarenakan adanya reaksi kondensasi dan polimerisasi selama waktu reaksi [8]. Semakin lama waktu reaksi, maka pembentukan gas akan semakin tinggi dan senyawa dengan berat molekul rendah (>C6) akan terbentuk dan dapat menghilang [45].

Yield OLP pada suhu 400 oC semakin meningkat seiiring meningkatnya waktu cracking. Pada 90, 120 dan 150 menit didapat yield berturut-turut sebesar 0%, 56,30% dan 80,01%. Semakin lama waktu reaksi maka yield OLP yang dihasilkan akan semakin meningkat secara signifikan sehingga membuktikan efek katalitik untuk HZSM-5 [45].

0 20 40 60 80 100 90 120 150 Y ie ld O L P ( % w t)

Temperatur (o_C)

OLP Padatan GAS

24

Hasil OLP dapat dikelompokkan menjadi C7– C11, C12 – C16, C17– C22 dan >C22. Berikut grafik hasil komposisi biofuel pada suhu 450 oC, dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Waktu Terhadap Komposisi Biofuel Pada 450 oC

Dari gambar 4.3 dapat dilihat pada suhu 450 oC semakin lama waktu reaksi, maka komposisi C7-C11 dan C12-C16 semakin meningkat dan C17-C22 dan >C22 semakin menurun. Pada waktu 90, 120 dan 150 menit diperoleh komposisi C7-C11 berturut-turut sebesar 2,12%; 9,50% dan 22,49%. Komposisi C12-C16 diperoleh sebesar 12,80%; 21,40% dan 33,54%. Komposisi C17-C22 sebesar 68,30%, 55,77% dan 36,22%. Komposisi >C22 sebesar 16,78%, 13,32% dan 7,73%.

Berdasarkan literatur, catalytic cracking memiliki beberapa reaksi pada senyawa yaitu cracking (pemutusan ikatan), dekarboksilasi (pemutusan ikatan karboksilat), polimerisasi (penambahan ikatan), isomerisasi, alkalisasi, aromatisasi dan oligomerisasi [42]. Pada hasil penelitian ini, akan dibahas perubahan panjang ikatan karbon dari PFAD dan urutan reaksi yang mungkin terjadi.

Dari tabel 4.1 dapat dilihat ikatan karbon PFAD berada pada rentang C12 -C22, sedangkan hasil reaksi catalytic cracking PFAD menghasilkan komposisi yang berada dibawah C12 dan diatas C20 yaitu >C22 dan C7-C11.Selain itu, dari analisa PFAD didapat total komposisi ikatan karbon C12-C16 sebesar 50,25% dan C17-C22 sebesar 49,74 %. Dari data yang diperoleh pada waktu 90 menit komposisi C12-C16 mengalami penurunan dari komposisi awal PFAD sebesar 12,80%, sedangkan komposisi C17-C22 mengalami peningkatan dari komposisi awal PFAD sebesar 68,30%. Hal ini membuktikan bahwa terjadi reaksi

0 10 20 30 40 50 60 70

90 120 150

K om posi si B io fu e l (%) Waktu (menit) C7-C11 C12-C16 C17-C22 C>22

C₇-C₁₁ C12-C16

C17-C22

25

pemutusan ikatan (cracking) pada rantai karbon C12-C16. Tetapi C17-C22 dan >C22 yang diperoleh lebih tinggi dibandingkan ikatan C7-C11, hal ini membuktikan bahwa reaksi yang cenderung terjadi diawal yaitu polimerisasi.

Peningkatan waktu 120 dan 150 menit diperoleh komposisi C7-C11 dan C12 -C16 semakin meningkat dimana komposisi C17-C22 dan >C22 mengalami penurunan. Konversi ikatan karbon jelas terlihat bahwa komposisi C17-C22 dan >C22 lebih tinggi pada waktu yang rendah, dengan penambahan waktu reaksi komposisi ini mengalami pemutusan ikatan, kemungkinan reaksi cracking yaitu isomerisasi, alkalisasi, aromatisasi dan oligomerisasi. Oleh sebab reaksi ini, maka komposisi C7-C11 dan C12-C16 mengalami peningkatan.

4.3 PENGARUH WAKTU dan TEMPERATUR TERHADAP YIELD OLP

Adapun komponen biofuel yang ditentukan dari jumlah ikatan karbon dan

boiling point sebagai berikut :

Tabel 4.2 Komponen Biofuel, Suhu dan Ikatan Karbon Hasil Destilasi [9,29] No. Yield Suhu destilasi (oC) Ikatan karbon

1 Gasoline 60-120 C7-C11

2 Kerosene 120-180 C12-C16

3 Diesel 180-200 C17-C22

4 Senyawa berat

molekul tinggi

>200 >C22

Temperatur dan lama waktu cracking mempengaruhi yield OLP dapat dilihat pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Pengaruh Waktu dan Temperatur (oC) Terhadap Yield OLP

Dari gambar 4.4 dapat dilihat yield OLP 90 menit semakin meningkat seiiring bertambahnya suhu cracking. Pada 400 oC, 425 oC, 450 oC, 475 oC

0 20 40 60 80 100

60 90 120 150

y ie ld OL P waktu (menit) 400 (oC) 425 (oC) 450 (oC) 475 (oC)

(O_C)

(O_C)

(O_C)

26

didapat yield berturut-turut sebesar 0%, 39,90%; 62,42% dan 80,50%. Hasil produk OLP meningkat dengan meningkatnya suhu reaksi cracking [5].

Pada waktu cracking 120 menit didapat yield OLP berturut-turut pada 400 o

C, 425 oC, 450 oC, 475 oC sebesar 56,30%, 83,60%; 95,69% dan 75,66%. Penurunan nilai yield produk disebabkan terjadinya peningkatan produk gas pada proses perengkahan dengan suhu yang tinggi [36].

Yield OLP pada waktu 150 menit yield OLP berfluktuasi dan relatif menurun dengan peningkatan suhu reaksi. Pada 400 oC, 425 oC, 450 oC, 475 oC didapat yield berturut-turut sebesar 80,01%, 94,70%; 74,70% dan 65,86%. Penurunan nilai yield (%) produk disebabkan terjadinya produk gas yang tak dapat terkondensasikan pada proses perengkahan dengan temperatur yang tinggi [41].

4.4 PENGARUH PENGGUNAAN KATALIS PADA CATALYTIC CRACKING

Pada proses catalytic cracking sangat dipengaruhi oleh adanya katalis. Digambarkan pada 4.5 berikut :

Gambar 4.5 Pengaruh Proses Tanpa Katalis, dengan Katalis Tanur dan Tanpa Tanur Terhadap Yield OLP dan Komposisi Biofuel Pada 120 menit, 450 oC

Pada gambar 4.5 dapat dilihat yield OLP yang didapat tanpa menggunakan katalis, katalis tanpa tanur dan dengan katalis tanur mengalami peningkatan sebesar 75,27 %; 82,97 % dan 95,78 %. Buzeztki, et al (2009) mengatakan bahwa pada proses cracking menggunakan zeolit akan menghasilkan hasil produk yang tinggi sekitar 80-90 % berat [40].

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tanpa katalis Katalis tanpa

tanur Dengan katalis tanur K om pos is i (% ) da n y ie ld O LP ( % w t) Penggunaan Katalis OLP C7 - C11 C12 - C16 C17 - C22 >C22

OLP C7-C11

C12-C16

C17-C22

27

Hasil biofuel tanpa katalis dan dengan katalis tanpa tanur hampir sama, sedangkan saat menggunakan katalis tanur hasil biofuel lebih tinggi. Hal ini dikarenakan adanya efek dari keasamaan katalis HZSM-5 untuk menghasilkan produk yang lebih tinggi [8].

4.4.1 Karakterisasi Sifat Fisika Biofuel

Biofuel yang diperoleh dari proses cracking PFAD pada gambar 4.1 menggunakan katalis ini kemudian dianalisa sifat fisikanya, diantaranya viskositas dan densitas. Sampel biofuel yang di analisa adalah sampel dengan yield optimum yaitu pada temperatur 425 oC dengan waktu reaksi 150 menit. Hasil analisa yang diperoleh ini dibandingkan dengan nilai standar minyak fuel, hal ini dikarenakan komposisi (C17–C22) diesel lebih tinggi dibandingkan komposisi lain. Perbandingan karakterisasi sifat fisika biofuel dengan nilai standar fuel oil (ASTM D-396-02) dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Perbandingan Karakteristik Sifat Fisika Biofuel

Parameter Nilai standar

Fuel oil

Biofuel hasil penelitian

Densitas, (kg/m3) >840 858,1

Viskositas, mm2/s (cSt)

5,5-24,0 7,9904

Densitas minyak adalah massa minyak persatuan volume pada suhu tertentu. Densitas suatu biofuel berhubungan dengan kualitas penyalaan, yaitu jika nilai densitas suatu biofuel berada diatas nilai standar densitas fuel maka akan memperlama proses penyalaan sampel sebagai bahan bakar akibat banyaknya komponen-komponen kimia lain yang terkandung dalam biofuel [38]. Berdasarkan data yang ditampilkan pada Tabel 4.3, nilai densitas biofuel yang diperoleh sebesar 858,1 kg/m3 dan jika dibandingkan dengan nilai standar ASTM D-396, nilai densitas ini sesuai dengan karakteristik fuel oil.

Nilai viskositas yang didapatkan pada sampel biofuel yaitu 7,9904 mm2/s. Nilai ini berada pada rentang standar fuel oil. Mahmud (2010), menyatakan apabila biofuel memiliki viskositas yang tinggi, maka biofuel tersebut cocok jika langsung digunakan sebagai bahan bakar mesin jika didestilasi, karena dapat

28

mengatasi permasalahan dalam pengoperasian seperti deposit karbon, perekatan jaringan minyak, dan pengetalan atau membentuk gel akibat adanya kontaminan [38].

4.5 PENGARUH WAKTU DAN TEMPERATUR TERHADAP KOMPOSISI BIOFUEL

Temperatur dan lama waktu cracking PFAD mempengaruhi komposisi biofuel yang dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Waktu dan Temperatur Terhadap Komposisi

Biofuel

Pada gambar 4.6 dapat dilihat hasil yang diperoleh menyatakan bahwa semakin lama waktu reaksi maka akan meningkatkan biofuel rantai karbon yang lebih pendek, sedangkan semakin tinggi suhu reaksi belum tentu akan meningkatkan hasil biofuel dengan rantai yang lebih pendek.

Jika meninginkan ikatan karbon masing-masing C7– C11, C12– C16 dan C17– C22 dengan komposisi tertinggi, maka dapat menggunakan kondisi reaksi catalytic

cracking yang pada tabel 4.4 berikut :

Tabel 4.4 Hasil Komposisi Biofuel Tertinggi

No. Ikatan karbon Suhu (oC) Waktu (menit) Komposisi (%)

1. C7– C11 475 150 24,73

2. C12– C16 425 150 36,10

3. C17– C22 450 90 68,30

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

90 120 150 90 120 150 90 120 150 90 120 150

K om posi si B io fu e l (%) Waktu (menit) C>22 C17-C22 C12-C16 C7-C11

29

Pada suhu yang rendah (400 oC) reaksi berlangsung lambat karena tumbukan antar molekul sangat kecil dan pemutusan ikatan kecil, sedangkan dengan meningkatnya suhu reaksi, jumlah tumbukan antar molekul akan semakin tinggi sehingga terjadi pemutusan ikatan senyawa berat molekul yang tinggi. Namun dengan temperatur yang terlalu tinggi dapat menurunkan jumlah reaktan yang teradsorpsi pada permukaan katalis dan penurunan aktivitas katalis [6,37]. Hasil yang didapat pada suhu 400oC selama 90 menit belum menghasilkan komposisi biofuel.

Peningkatan waktu reaksi menyebabkan penurunan dalam hasil dan selektivitas dikarenakan semakin lama reaksi maka katalis akan dimasuki oleh reaktan yang tidak bereaksi dan produk, oleh karena itu aktivitas katalis menurun pada reaksi berikutnya [4]. Pada hasil yang didapat, komposisi ikatan karbon meningkat seiring dengan meningkatnya waktu reaksi, hal ini dikarenakan waktu 150 menit, belum menurunkan selektivitas dari katalis.

Dari hasil yield OLP tertinggi pada gambar 4.5, tidak menghasilkan komposisi C7 – C11, C12 – C16 dan C17 – C22 yang tertinggi. Hal ini membuktikan bahwa kondisi untuk menghasilkan yield OLP tertinggi, belum tentu menghasilkan komposisi biofuel yang tinggi. Oleh karena itu, lebih baik menggunakan kondisi yield OLP yang tertinggi karena OLP dapat di recycle

30

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1KESIMPULAN

Dari hasil penelitian terhadap biofuel hasil catalytic cracking palm fatty acid distillate (PFAD), dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :

1. Komposisi kimia fraksi biofuel yang diperoleh yaitu C7 – C11; C12 – C16 dan C17– C22.

2. Yield produk OLP perengkahan PFAD tertinggi pada suhu 450oC didapatkan sebesar 95,69% selama 120 menit.

3. Nilai densitas dan viskositas OLP pada suhu 425oC selama 150 menit didapat berturut-turut 0,815 g/cm3 dan 2,046 mm2/s sesuai dengan ASTM.

4. Hasil komposisi tertinggi pada ikatan karbon C7 – C11; C12 – C16 dan C17 – C22 sebagai berikut :

No. Ikatan karbon Suhu (oC) Waktu (menit) Komposisi (%)

1. C7– C11 475 150 24,73

2. C12– C16 425 150 36,10

3. C17– C22 450 90 68,30

5. Suhu dan waktu reaksi yang semakin tinggi, belum tentu menghasilkan yield

OLP yang semakin tinggi dan yield OLP tertinggi belum tentu menghasilkan komposisi biofuel yang tinggi.

5.2SARAN

Demi kesempurnaan penelitian ini, maka peneliti menyarankan untuk perbaikan kegiatan penelitian selanjutnya, Adapun saran yang dapat peneliti berikan, sebagai berikut :

1 Melakukan penambahan lama waktu cracking pada suhu 400oC untuk mendapatkan titik maximum.

2 Melakukan penambahan analisa karakteristik biofuel, seperti uji titik nyala dan nilai kalor.

31

3 Melakukan pemisahan OLP untuk mendapatkan yield biofuel.

4 Melakukan kajian pada selektifitas dari katalis dan penambahan variasi katalis.

5 Melakukan penambahan mekanisme reaksi catalytic cracking untuk asam lemak.

32

DAFTAR PUSTAKA

[1] Firdaus L. Hakim, Adit Rizky Wicaksono, Widayat, Pembuatan katalis H-Zeolite dengan Impregnasi KI/KIO3 dan Uji Kinerja Katalis Untuk Produksi Biodiesel. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri, 2(2), hal. 148-154, 2013. [2] Biswas Shalini, Prakash Biswas and A. Kumar, Catalytic Cracking of

soybean Oil with Zirconium Complex Chemecally Bonded to Alumina Support without Hydrogen. International Journal of Chemical Sciences and Applications, 3(2), hal. 306-313, 2012.

[3] Cinara M.R. Prado, Nelson R. Antoniosi Filho, Production and Characteization of the Biofuels Obtained by Thermal Cracking and Catalytic Cracking of Vegetable Oils. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, (86), hal. 338-347, Elsevier, 2009.

[4] Peng Mei Mei, Abidov Aziz, Muthiahpillai Palanichamy, Seung Gill Lee, Selective cracking of Durene to Para Dimethyl Benzene over ZSM-5 Zeolite.

International journal of Control and Automotion, 6(5), hal. 181-190, 2013. [5] Taufiqurrahmi Niken, Abdul Rahman Mohamed, Subhash Bathia,

Deactivation and Coke Combution Studies of Nanocrystalline Zeolite Beta in Catalytic Cracking of Used Palm Oil. Journal of Chemical Engineering 163, hal. 413-421, Elsevier, 2010.

[6] Sirajudin Nurjannah, Kamaruzaman Jusaff, Setyawati Yani, La Ifa, Ahmad Roesyadi, Biofuel Production from Catalytic Cracking of Palm Oil. World Applied Sciences Journal (26), hal 67-71, 2013.

[7] Estiasih Teti, Kgs. Ahmadi, Tri Dewanti Widyaningsih, jaya Mahar Maligan, Ahmad Zaki Mubarok, Elok Zubaidah, Jhauharotul Mukhlisiyyah, Risma Puspitasari, Bioactive Compounds of palm Fatty acid Destillate (PFAD) from Several palm Oil Refiners. Adcances Journal of Food science and Technology 5(9), hal.1153-1159, 2013.

[8] Giannakopoulou Kanellina, Michael Lukas, Aleskey Vasiliev, Christoph Brunner, Hans Schnitzer, Low Pressure Catalytic Co-conversion of Biogenic waste (rapeseed cake) and Vegetable oil. Bioresource Technology 101, hal. 3209-3219, Elsevier, 2010.

33

[9] Biswas Shelly, D.K Sharma, Effect of Different Catalysts on the Cracking of Jatropha Oil. Journal of Analytical and Applied Analysis (14). 165-2370, 2014.

[10]Nasikin Mohammad, Bambang Heru Susanto, Muhammad Adam Hirsaman, Anondho Wijanarko, Biogasoline from palm oil by Simultaneous Cracking and Hydrogenation Reaction Over Nimo/Zeolite Catalyst. World Applied science (5), hal. 74-79, ISSN, 2009.

[11]Cho Hyun Jun, Jin-Kuk Kim, Seok Won Hong, Yeong-Koo Yeo, Development of a novel process for biodiesel production from palm fatty acid distillate (PFAD). Fuel Processing Technology 104, hal. 271-280, Elsivier, 2012.

[12]Dessy Y. Siswanto, Giyanto W. Salim, Nico Wibisono, Herman Hindarso, Yohanes Sudaryanto, Suryadi Ismadji, Gasoline Production from Palm Oil via Catalytic Cracking Using MCM-41: Determination Of Optimum Condition. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 3(6), hal. 42-46, Asian Research Publishing Network, 2008.

[13]Shurong Wang, Wang Yurong, Cai Qinjie, Gou Zuogang, Production of Biogasoline by Co-cracking of Acetic Acid in Bio-Oil and Ethanol. Chinese Journal of Chemical Engineering 22(1), hal. 98-103, Resources and Enviromental Technology, 2014.

[14]Shun Tan, Zhang Zhijun, Sun Jianping, Wang Qingwen, Recent Progress of Catalytic Pyrolysis of Biomass by ZSM-5. Chinese Journal of Catalyst 34, hal. 641-650, Elsevier, 2013.

[15]Tadeus Astro, Imelda H. Silalahi, endah Sayekti, Aladin Sianipar, Karakteristik Katalis Zeolite Ni Regenerasi dan tanpa Regenerasi dalam reaksi Perengkahan Katalitik. Jurnal Kimia Khatulistiwa 2(1), hal. 24-29, JKK Jurnal, 2013.

[16]Schallmoser S., Ikuno T., Wagehofer M. F., Kolvenbach R., Hallre G.L., Sanchez-Sanchez M., Lercher J. A, Impact of the Local Environment of Bronsted Acid Sites in ZSM-5 on the Catalytic Activity in n-Pentane Cracking. Journal of Catalyst 316, hal. 93-102, Elsevier, 2014.

34

[17]Y. Chen, F. Yang, L. Wu, C. Wang, Z. Yang, Co-deoxy Liquefaction of Biomass and Vegetable Oil to Hydrocarbon Oil: Influence of Temperature, Residence Time, and Catalyst. Bioresource Techno 102, hal. 43-55, Scientific Research, 2012.

[18]Ong Yee Kang, Subhash Bhatia, The Current Status and Perspectives of Biofuel Production via Catalytic Cracking of Edible and non Edible Oils.

Energy 35 (1), hal. 111-119, Science Direct, 2010.

[19]Taarning Esben. Christian M. Osmundsen, Xiaobo Yang, Bodil Voss, Simon I. Andersen, Claus H. Christensen, Zeolite-Catalyzed Biomass Conversion to Fuels and Chemicals. Energy & Environmental Science 4, hal. 793-804, Science Direct, 2010.

[20]Rose E. Ikyereve, Chindo Nwankwo, Abubakar Mohammaed, Selective Removal of Metal Ions from Crude Oil Using Synthetic Zeolite. Journal of Scientific and Research Publications 4(5), hal. 1-3, Scientific research, 2014. [21]Setiadi, Astri Pertiwi, Preparasi dan Karakteristik zeolite alam untuk

Konversi Senyawa ABE menjadi Hidrokarbon. Prosiding Konggres dan Simposium Nasional Kedua MKICS, hal. 81-86, Library UI, 2007.

[22]Anggara Pri Andi, Sri Wahyuni, Agung Tri Prasetya, Optimalisasi Zeolite Alam Wonosari dengan Proses Aktivasi secara Fisika dan Kimia. Indonesia jurnal of Chemical Science 2(1), Jurnal Indonesia., 2013.

[23]Kumar, Jitandra. Rupali jha, bharat K. Modhera, Applications of Zeolite with Additives in Petroleum Refinery. Int. Journal of Chemistry and chemical engineering 3(2), hal. 75-80, Research India Publications, 2013.

[24]Butler Eoin, Devlin, G., Meier, D., McDonnell, K, A Review of Recent Laboratory Research and Commercial Developments in Fast Pyrolysis and Upgrading. Renewable Sustainable Energy 15 (8), hal. 4171-4186, Research India Publications, 2011.

[25]Beng Yeoh Chee, Chong Chiew Let, Zaliha Omar, Quality of Palm Fatty Acid Destillate (PFAD) Upon Stroge : Effect of Mild Steel. Journal of Oil Palm Research (24), hal. 1559-1561, Research Gate, 2012.

[26]Tapanwong M., V. Punsuvon , Optimization of Wax Esters Production from Palm Fatty Acid Destillate and Oleyl Alcohol over Amberlyst 15. Jornal of

35

Enviromental science and engineering (5), hal. 1427-1434, Airiti Library, 2011.

[27]Yujaroen Duangkamol, Motonobu Goto, Mitsuru Sasaki, Artiwan Shotipruk, Esterification of palm fatty acid distillate (PFAD) in supercritical methanol: Effect of hydrolysis on reaction reactivity. Fuel 88, hal. 2011-2016, Science Direct, 2009.

[28]Chew Thiam Leng, Subhash Bhatia, Effect of Catalyst Additives on the Production of Biofuels from Palm Oil Cracking in a Transport Riser Reactor..

Bioresource Technology 100, hal. 2540-2545, Science Direct, 2009.

[29]Tamunaidu Pramila, Subhash Bhatia, Catalytic Cracking of Palm Oil for the Production of Biofuels: Optimization Studies. Bioresource Technology 98, hal. 3593-3601, Science Direct, 2007.

[30]Werle Sebastian, Mariusz Dudziak, Analysis of Organic and Inorganic Contaminants in Dried sewage sludge and By Products of Dried Sewage Slugde Gasification. Energies 7, hal. 462-476, Jurnal mdpi, 2014.

[31]Tumuluru Jaya Shankar, Shahab Sokhansanj, GC Analysis of Volatiles and Other Products from Biomass Torrefaction Process. Biofuels and Renewable Energies Technologies, hal. 211-234, Bioenergy Resource, 2012.

[32]Chen Song, Green oil Production by Hydroprocessing. International Journal of Clean Coal and Energy 1, hal. 43-55, Scientific Research, 2012.

[33]Ooi Sang-Yean, Ridzuan. Zakaria, Abdul Rahman Mohamed, Subhash Bhatia, Catalytic Conversion Of Palm Oil-Based Fatty Acid Mixture To Liquid Fuel. Elsivier Biomass and Bioenergy 27, hal. 477-484. 2004, Science Direct, 2004.

[34]U. Jena, K.C. Das, J.R. Kastner, Comparison of the Effects of Na2CO3, Ca3(PO4)2,and NiO Catalysts on the Thermochemical Liquefaction of Microalga Spirulinaplatensis. Appl. Energy 98, hal. 368–375, Science Direct, 2012.

[35]Li Lu, Kejing Quan, Junming Xu, Fusheng Liu, Shiwei Liu, Shitao Yu, Congxia Xie, Baoquan Zhang dan Xiaoping Ge, Liquid Hydrocarbon Fuels From Catalytic Cracking of Rubber Seed Oil Using USY as Catalyst. Elsevier Fuel 1(123), hal. 189-193, Science Direct, 2014.

36

[36]Blesvid, Boomy, Yelmida, Zultiniar, Perengkahan Katalitik Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Menjadi Biofuel Dengan Katalis Abu TKS Variasi Temperatur dan Berat Katalis. Jurnal Teknik Kimia. Universitas Riau, 2012. [37]Rifqi Khaerur, Sri Kadarwati, Sri Wahyuni, Preparasi, Karakteristik Dan Uji

Aktivasi Katalis NI-MO/Zeolit Alam Dalam Proses Catalytic Cracking Jelantah Menjadi Biogasoline. Indonesian Journal of Chemical Science (1), hal.43-49, jurnal Indonesia, 2012.

[38]Mahmud N.A. “Penentuan Nilai Kalor Berbagai Kompisisi Campuran Bahan

Bakar Minyak Nabati.” Skripsi, Universitas Islam Negeri Maulana Malik

Ibrahim Malang. 2010, hal. 53-64.

[39]“Asosiasi Produsen Biofuel dan Pemerintah”. Harga Jual Biofuel.

Indoprimer, 30 September 2015, hal. 1.

[40]Buzeztki Eduard, Katarína Svanova, Jan Cvengros, Zeolite Catalysts In Cracking Of Natural Triacylglycerols. International Petroleum Conference, Bratislava, Slovak Republic 92, Hal. 21-22. Diakses 14 Mei 2014 dari Resources Center, 2009.

[41]Hidayanti Sri, Yelmida, Zultimiar. “Perengkahan Katalitik Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) Menghasilkan Biofuel Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit (TKS) Dengan Variasi Temperatur dan Kecepatan Pengadukan.”Skripsi, Program Teknik Kimia Universitas Riau. Pekanbaru, hal. 3, 2013,

[42]Von Vorgelegt, Xuan Hoan Vu. “Hierarchical Zeolitic Catalysts for Cracking of Triglyceride-rich Biomass to Hydrocarbons.” Disertasi.

Universitas Rostock. Vietnam, hal. 26. 2013.

[43]Lestari, Sintesis Katalis Ni/Mo untuk Hydrotreating Coker Nafta. Tesis Magister,Institut Teknologi Bandung, Indonesia. 2011.

[44]Reza, Sadeghbeigi, Fluid catalytic Cracking. Edisi 7. Butterworth-Heinemann in United States of America. Handbook. 2000.

[45]Kardmas Clancy, Malhar Khambete, Alena Kubátová, Evguenii Kozliak and Wayne Seames, Optimizing the Production of Renewable Aromatics via Crop Oil Catalytic Cracking. ISSN 2227-9717. 2015.

38

LAMPIRAN I

DATA BAHAN BAKU

LI.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU PALM FATTY ACID DESTILLATE (PFAD) HASIL ANALISIS GCMS

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Fatty Acid Destillate

Asam Lemak Komposisi (%)

Berat Molekul (gr/mol)

% x BM (gr/mol)

Asam Laurat (C12:0) 0,3140 200,32 0,6290

Asam Miristat (C14:0) 1,2518 228,37 2,8587

Asam Palmitat (C16:0) 48,5401 256,42 124,4665

Asam Palmitoleinat (C16:1) 0,1492 254,41 0,3796

Asam Stearat (C18:0) 3,9187 284,48 11,1479

Asam Oleat (C18:1) 36,9306 282,46 104,3142

Asam Linoleat (C18:2) 8,2130 280,45 23,0334

Asam Linolenat (C18:3) 0,2427 278,43 0,6757

Asam Arakidat (C20:0) 0,3260 312,53 1,0188

Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1140 310,51 0,3540

Jumlah 100 268,8779

Dari perhitungan maka diperoleh berat molekul rata-rata FFA Palm Fatty Acid Destillate sebesar 268,8779 gr/mol.

39

LAMPIRAN 2

DATA PENELITIAN

L2.1 DATA HASIL CATALYTIC CRACKING

Tabel L2.1 Hasil Penelitian Catalytic Cracking PFAD

Run Waktu Suhu Yield (%)

(menit) (oC) OLP Padatan

1 90 400 0,00 91,40

2 90 425 39,90 51,10

3 90 450 62,42 4,53

4 90 475 80,50 0,86

5 120 400 56,30 37,60

6 120 425 83,60 5,14

7 120 450 95,69 3,60

8 120 475 75,66 2,94

9 150 400 80,01 13,64

10 150 425 94,70 4,36

11 150 450 74,70 3,16

12 150 475 65,86 3,72

L2.2 DATA YIELD BIOF UEL

Tabel L2.2 Data Komposisi Biofuel

Run (C7-C11) % (C12-C16) % (C18-C20) % (>C₂₂) %

1 0,00 0,00 0,00 0,00

2 13,71 22,12 47,24 16,92

3 2,12 12,80 68,30 16,78

4 2,06 21,27 56,43 20,25

5 0,00 10,43 66,32 23,25

6 15,39 27,15 47,01 10,45

7 9,50 21,40 55,77 13,32

8 20,47 25,71 43,91 9,91

9 18,34 19,95 49,15 12,55

10 23,54 36,10 34,07 6,19

11 22,49 33,54 36,22 7,73

40

L2.3 DATA TAMBAHAN HASIL CATALYTIC CRACKING

Tabel L2.3 Hasil Penelitian Tambahan Pada Waktu 120 menit (450 oC)

Run Kondisi Yield (%)

OLP Padatan Gas

7 Dengan Katalis Tanur 95,78 3,70 0,52

A Dengan Katalis tanpa Tanur 82,97 4,32 12,71

B Tanpa Katalis 75,27 9,71 15,02

Tabel L2.4 Data Komposisi Biofuel Pada Waktu 120 menit (450 oC)

Run Gasoline (C7-C11) %

Kerosen (C12-C16) %

Diesel (C17-C22) %

BM tinggi (>C22) %

7 _{15,37 39,80 39,79 5,04}

A _{30,17 25,58 37,91 6,35}

41

LAMPIRAN 3

CONTOH PERHITUNGAN

L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA PALM FATTY ACID DESTILLATE (PFAD)

Kadar asam lemak = x 100%

000 1 Sampel Massa M V N   

Keterangan : N = Normalitas larutan NaOH (mol/l) V = Volume larutan NaOH terpakai (ml)

M = Berat molekul FFA PFAD (BM = 268,878 gr/mol)

Normalitas larutan NaOH = 0,1 N

Volume larutan NaOH terpakai = 36,8 ml BM asam lemak = 268,8779 gr/mol Berat PFAD = 1 gram

Kadar asam lemak = x 100%

000 1 Sampel Massa M V N   

= x 100%

000 1 1 268,878 36,8 0,1    = 98,95%

L3.2 PERHITUNGAN YIELD OLP PADA RUN 7

Yield = x 100%

Baku Bahan Massa Praktik OLP Massa

= x 100%

gr 500

gr 478,470

= 95,69 %

Untuk data yield padatan dan gas yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.

42

LAMPIRAN 4

HASIL ANALISIS BIOFUEL

L4.1 HASIL ANALISIS HIDROKARBON

43

Gambar L4.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 7 (120 menit, 450 oC)

44

Gambar L4.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 5 (Senyawa >C22 Tertinggi)

45

LAMPIRAN 5

DOKUMENTASI PENELITIAN

L5.1 FOTO BAHAN BAKU PENELITIAN

Gambar L5.1 Foto Palm Fatty Acid Destillate (PFAD)

Gambar L5.2 Foto KatalisHZSM-5

L5.2 FOTO ALAT PENELITIAN

46

Gambar L5.4 Foto Alat Tanur Katalis

Gambar L5.5 Foto Katalis di Desikator

L5.3 FOTO HASIL CATALYTIC CRACKING

41

LAMPIRAN 3

CONTOH PERHITUNGAN

L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA PALM FATTY ACID DESTILLATE

(PFAD)

Kadar asam lemak = x 100%

000 1 Sampel Massa M V N   

Keterangan : N = Normalitas larutan NaOH (mol/l) V = Volume larutan NaOH terpakai (ml)

M = Berat molekul FFA PFAD (BM = 268,878 gr/mol)

Normalitas larutan NaOH = 0,1 N

Volume larutan NaOH terpakai = 36,8 ml BM asam lemak = 268,8779 gr/mol Berat PFAD = 1 gram

Kadar asam lemak = x 100%

000 1 Sampel Massa M V N   

= x 100%

000 1 1 268,878 36,8 0,1    = 98,95%

L3.2 PERHITUNGAN YIELD OLP PADA RUN 7 Yield = x 100%

Baku Bahan Massa Praktik OLP Massa

= x 100%

gr 500

gr 478,470

= 95,69 %

Untuk data yield padatan dan gas yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.

42

LAMPIRAN 4

HASIL ANALISIS BIOFUEL

L4.1 HASIL ANALISIS HIDROKARBON

43

Gambar L4.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 7 (120 menit, 450 oC)

44

Gambar L4.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 5 (Senyawa >C22 Tertinggi)

45

LAMPIRAN 5

DOKUMENTASI PENELITIAN

L5.1 FOTO BAHAN BAKU PENELITIAN

Gambar L5.1 Foto Palm Fatty Acid Destillate (PFAD)

Gambar L5.2 Foto Katalis HZSM-5

L5.2 FOTO ALAT PENELITIAN

46

Gambar L5.4 Foto Alat Tanur Katalis

Gambar L5.5 Foto Katalis di Desikator

L5.3 FOTO HASIL CATALYTIC CRACKING