BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan sumber bahan bakar semakin meningkat dari waktu ke waktu seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk. Akan tetapi cadangan sumber bahan bakar justru
semakin berkurang sehingga dikhawatirkan suatu saat akan habis. Oleh karena itu perlu dilakukan pengembangan terhadap sumber bahan bakar alternatif seperti biodiesel yang
dihasilkan dari reaksi transesterifikasi trigliserida dan esterifikasi asam lemak dengan alkohol rantai pendek seperti metanol maupun etanol.
Saat ini, penelitian mengenai bahan bakar alternatif difokuskan pada pengembangan katalis asam heterogen yang mempunyai potensi yang kuat untuk menggantikan penggunaan
katalis asam homogen pada reaksi transesterifikasi trigliserida menghasilkan biodiesel Jacobson, K. 2008. Hal ini didasarkan pada beberapa alasan yaitu pemisahan produk reaksi
lebih mudah sehingga bersifat ramah lingkungan, tahan terhadap asam lemak bebas dan air yang terkandung di dalam bahan baku minyak atau lemak tanpa melalui reaksi saponifikasi.
Katalis asam heterogen mampu mengkatalisis baik reaksi transesterifikasi trigliserida maupun esterifikasi asam lemak bebas pada bahan baku minyak dengan kualitas rendah low grade
Drelinkiewicz, 2014.
Beberapa jenis katalis asam heterogen telah disintesis antara lain katalis yang berasal dari oksida logam zirkonium, titanium, timah oksida yang disubstitusi oleh gugus sulfat
Borges dan Diaz, 2012 dan katalis senyawa polimer yang disubstitusi oleh gugus sulfonat seperti amberlit, polistirena-divinilbenzen sulfonat Russbueldt, 2009, poli-divinilbenzen
sulfonat de Rezende, 2008 maupun katalis yang berasal dari karbohidrat sederhana melalui proses karbonisasi sebagian incomplete carbonization kemudian diikuti dengan reaksi
sulfonasi Lou, 2008 serta karbon tersulfonasi Hara, M. 2010.
Universitas Sumatera Utara
Katalis hibrid antara silika mesopori dengan asam organo sulfonat seperti asam propilsulfonat dan asam fenilsulfonat telah menunjukkan efisiensi yang tinggi Melero,
2009. Katalis hibrid ini mampu meningkatkan performansi dengan aktivitas dan stabilitas yang tinggi baik pada esterifikasi asam lemak bebas maupun transesterifikasi minyak atau
lemak. Aktivitas dari katalis ditentukan oleh kekuatan SO
3
H yang tersubstitusi pada gugus fenil. Meskipun demikian, katalis berbasis silika mengalami penurunan aktivitas selama
proses reaksi karena permukaan silika bersifat hidrofilik yang mampu menyerap molekul air produk reaksi Zuo, D. 2013.
Sidabutar, A 2011 telah mencoba menggunakan katalis padat polistirena sulfonat dengan derajat sulfonasi 6,24 pada reaksi transesterifikasi minyak jarak berkadar asam
lemak bebas tinggi menghasilkan metil ester sebesar 93. Namun katalis ini tidak tahan terhadap suhu tinggi dan mudah terdegradasi Sidabutar, A. 2011.
Pembuatan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat ini menggunakan senyawa 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana yang mengandung gugus siliko organik
sehingga dapat digambarkan struktur 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana sulfonat seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini :
Gambar 1.1. Struktur 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana Sulfonat
Adanya rangka siliko organik bertujuan untuk meningkatkan kestabilan katalis. Zhang, Q 2011 telah berhasil mensintesa katalis sulfonat dengan rantai gabungan antara
karbon-silikon yang menunjukkan kestabilan yang tinggi dan kereaktifan secara kimia yang baik pada reaksi esterifikasi maupun transesterifikasi untuk menghasilkan biodiesel. Katalis
Si Si
CH
3
CH
3
SO
3
H SO
3
H HO
3
S SO
3
H
Universitas Sumatera Utara
dengan rantai karbon-siliko dapat digunakan berulang kali karena adanya rangka silika dalam katalis gabungan ini Zhang, Q. 2011. Senyawa dengan basis silikon dapat mengikat lebih
banyak cincin benzena untuk disubstitusi oleh gugus sulfonat sehingga derajat sulfonasi menjadi lebih tinggi Fang, 2013. Dengan meningkatnya jumlah gugus SO
3
H maka daya pencampuran antara alkohol dengan minyak atau lemak akan semakin besar sehingga tidak
perlu menggunakan co-solvent seperti dietil eter dan benzen.
Katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenil-disilana sulfonat disintesis dengan mengadopsi prosedur Tricoli Tricoli, V. 2002 menggunakan agen pensulfonasi sulfonating agent asetil
sulfat yang dibuat dari reaksi antara asetat anhidrida dengan asam sulfat pekat. Katalis ini memiliki gugus hidrofilik yang sangat mudah larut dalam air produk reaksi. Oleh karena
itu, reaksi transesterifikasi dilakukan pada suhu di atas 100 C, agar air menguap dan terpisah
dari sistem sehingga tidak mengganggu reaksi. Transesterifikasi yang dikatalisis oleh katalis heterogen termasuk salah satu dari “Teknologi Hijau” karena katalis tersebut dapat digunakan
kembali dan tidak ada atau sangat sedikit limbah yang dihasilkan pada proses pemurnian produk reaksi Sarma, 2008.
I.2. Permasalahan
