BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Pembuatan Gliserol Tribenzoat Dengan Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis H-Zeolit Teraktivasi Oleh Asam Sulfat

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ESTERIFIKASI

2.1.1 Esterifikasi Asam Karboksilat

Reaksi esterifikasi asam karboksilat adalah reaksi pembentukan ester dengan berbahan dasar asam karboksilat. Ester asam karboksilat ini merupakan suatu senyawa yang mengandung gugus

–COOR dengan R yang berbentuk alkil maupun aril. Untuk memperoleh rendemen tinggi dari ester tersebut, kesetimbangan harus digeser ke arah sisi ester dengan menambahkan salah satu pereaksi secara berlebih. Kuat asam dari asam karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju pembentukan ester [11].

Esterifikasi adalah suatu reaksi ionik yang merupakan gabungan dari reaksi adisi dan reaksi penataan ulang eliminasi. Esterifikasi juga dapat didefinisikan sebagai reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. Esterifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan katalis enzim (lipase) dan asam anorganik (asam sulfat dan asam klorida), dengan berbagai variasi alkohol biasanya metanol, etanol, 1-propanol, amyl alkohol dan lain

– lain. Asam anorganik yang digunakan sebagai katalis akan menyebabkan asam karboksilat mengalami konjugasi sehingga asam konjugat dari asam karboksilat tersebutlah yang akan berperan sebagai substrat [12]. Esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak dengan alkohol menghasilkan ester. Reaksi esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Reaksi Esterifikasi Asam Lemak [8]

Katalis yang digunakan dalam esterifikasi dapat berupa katalis asam atau katalis basa dan berlangsung secara reversibel. Untuk memperoleh rendemen tinggi dari ester tersebut, kesetimbangan harus digeser ke arah sisi ester dengan menambahkan salah satu pereaksi secara berlebih. Kuat asam dari karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju pembentukan ester [11].

2.1.2 Esterifikasi Gliserol

Proses esterifikasi gliserol adalah salah satu metode yang banyak digunakan untuk memproduksi produk turunan gliserol. Dalam reaksi esterifikasi dihasilkan bermacam

– macam ester yang mempunyai banyak kegunaan dan bernilai lebih tinggi. Produk dari konversi gliserol ini bersifat ramah lingkungan dan terbarukan karena bukan merupakan turunan dari minyak bumi [3].

Konversi gliserol biasanya dilakukan dengan cara esterifikasi gliserol, eterifikasi gliserol, oksidasi gliserol, dan reduksi gliserol. Proses esterifikasi gliserol yaitu mereaksikan gliserol dengan asam organik maupun asam anorganik akan menghasilkan gliserol ester, dari golongan asam organik misalnya dari kelompok asam karboksilat bisa dihasilkan gliserol asetat, gliserol benzoat, gliserol carbonat, dan sebagainya. Proses esterifikasi gliserol yaitu mereaksikan gliserol dengan aryl/alkyl alcohol dihasilkan gliserol ester. Proses oksidasi gliserol biasa dilakukan untuk mendapatkan berbagai produk yang mengandung asam glikolat, asam oksalat, asam formiat [5]. Reaksi esterifikasi gliserol dapat dilihat pada Gambar 2.2.

C H (OH) + RCOOH  C H (OH) OOCR + H O

2 Gliserol Asam Karboksilat ester gliserol air

Gambar 2.2. Reaksi Esterifikasi Gliserol [3]

2.1.3 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Esterifikasi

Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara lain : a. Waktu Reaksi

Semakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.

Pengadukan Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi terjadi sempurna. Sesuai dengan persamaan Archenius : k = A e(-Ea/RT)

Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting mengingat larutan minyak-katalis-metanol merupakan larutan yang immiscible.

c. Katalisator Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 % berat sampai 10 % berat campuran pereaksi.

d. Suhu Reaksi Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar [10].

2.2 GLISEROL BENZOAT

Gliserol alfa monoklorhidrin dipanaskan dengan natrium benzoat selama dua jam pada 175 C memproduksi terutama gliserol alfa-gama dibenzoat. Alfa gama dibenzoat dibentuk oleh pertukaran ester diantara dua molekul pada monobenzoat.

Gliserol alfa monobenzoat bersifat kental, dapat larut dalam air yang mana terurai ketika didistilasi. Gliserol alfa gama dibenzoat adalah minyak kental yang higroskopik yang mana hanya sedikit larut dalam air. Gliserol dibenzoat yang tercampur dengan sedikit gliserol monobenzoat juga terbentuk ketika suatu campuran ekuimolar asam benzoat dan gliserol dipanaskan pada 225 C selama sepuluh jam dalam atmosfer CO

2. Gliserol biasanya disiapkan dari gliserin dan benzil klorida oleh reaksi

Schotten Baumann. Itu terjadi dalam dua bentuk, biasanya meleleh sekitar 72 C dan lainnya 76

C. Jika meleleh lebih tinggi direkristalisasi dari ligroin atau digabung dan dibuat dingin secara lambat sehingga bentuk lelehan rendah diperoleh [13]. Kegunaan tribenzoin (gliserol tribenzoat) sangat banyak baik untuk keperluan bahan makanan maupun non makanan. Aplikasi pemnfaatan tribenzoin antara lain dapat digunakan sebagai bahan plasticizer pada edibel coating makanan, bahan

plasticizer yang aman pada pewarna kuku, bahan untuk meningkatkan sifat adhesive

dan water resistance pada tinta printer [5].

2.3 BAHAN BAKU PRODUKSI TURUNAN GLISEROL

2.3.1 Gliserol

Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus

–OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida [14].

Gliserol (1,2,3 propanatriol) merupakan cairan bening tidak berwarna yang memiliki kelarutan yang baik terhadap air. Karakteristik gliserol ditampilkan pada

Tabel 2.1 berikut :Tabel 2.1. Karakterisasi Gliserol [1]

Parameter Nilai / Karaketristik

Nomor registrasi CAS 56-81-5 Rumus Formula C H O

Bobot Molekul (mol ) 92,1 Fasa Cair

Warna Tidak berwarna Gliserol digunakan baik sebagai bahan baku proses, bahan antara dan sebagai bahan tambahan yang berfungsi untuk meningkatkan kualitas suatu produk [1]. Rincian penggunaan gliserol di berbagai macam industri dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Macam

– Macam Penggunaan Gliserol di Industri [1]

Bidang Industri Fungsi Produk

Makanan dan Pelembab, pemanis dan Minuman ringan, permen, kue, Minuman pengawet intermediet pelapis daging dan keju, makanan hewan peliharaan, margarin, salad, makanan beku dan kemasan makanan. Farmasi Pelembut, media Kapsul, obat infeksi, anestesi, obat batuk, pelega tenggorokan, obat kulit, antiseptik dan antibiotik.

Kosmetika dan Pelembab, pelembut Pasta gigi, krim dan lotion kulit, Toiletris lotion cukur, deodorant, make up, lipstik dan maskara.

Kertas dan Pelembut,mencegah Kertas minyak, kemasan makanan, pencetakan Penyusutan kertas cetakan tinta Tekstil Pemasti ukuran, pelunak, Kain, serat dan benang

Lain Pelumas, pelicin, Kemasan resin, plastik, karet, —lain pelapis, menambah busa, dinamit, komponen radio fleksibilitas, dan lampu neon.

2.3.2 Asam Benzoat

Senyawa asam benzoat dengan nama lain asam benzena karboksilat, asam fenilformat, asam drasilat mempunyai rumus molekul C

6 H

5 COOH. Struktur dari

asam benzoat disajikan pada Gambar 2.3

Gambar 2.3. Struktur asam benzoat [15] Asam benzoat memiliki berat molekul 122,22, berupa padatan kristal putih, mempunyai titik leleh 122,4 ºC dan titik didih 249,2 ºC, tersublimasi pada suhu 100 ºC, dan bersifat volatil. Asam benzoat sedikit terlarut dalam H

2 O dingin,

namun terlarut dalam H O panas, alkohol, maupun eter. Asam benzoat dapat

digunakan sebagai pengawet makanan dan pasta parfum [15]. Asam benzoat

merupakan salah satu pengawet sintetik yang bekerja efektif pada pH 2,5-4,0

sehingga banyak digunakan pada makanan atau minuman yang bersifat asam.

Sifat-sifat asam benzoat adalah sebagai berikut : Bobot molekul 122,12;

mengandung tidak kurang dari 99,5 % dan tidak lebih dari 100,5 % C H O

dihitung terhadap zat anhidrat, pemerian : hablur berbentuk jarum atau sisik,

putih,sedikit berbau, biasanya bau benzaldehid atau benzoin. Agak mudah menguap

pada suhu hangat, mudah menguap dalam uap air, kelarutan : sukar larut dalam air,

mudah larut dalam etanol, dalam kloroform, dan dalam eter [16].

2.3.3 Katalis

Katalis memainkan peranan penting dalam industri kimia dengan berkontribusi pada keberhasilan secara ekonomi dan kelestarian lingkungan. Lebih dari 75% dari semua transformasi industri kimia menggunakan katalis dalam berbagai bidang, seperti polimer, farmasi, bahan kimia pertanian, dan petrokimia. Pada kenyataannya, 90% dari proses baru

– baru ini dikembangkan dengan melibatkan penggunaan katalis. Selain itu, perkembangan yang fokus pada konservasi lingkungan sangat bergantung pada perkembangan di bidang katalis [17].

Adanya katalis dapat mempengaruhi faktor

– faktor kinetika suatu reaksi seperti laju reaksi, energi aktivasi, sifat dasar keadaan transisi dan lain – lain.

Karakteristik katalis adalah berinteraksi dengan reaktan tetapi tidak berubah pada akhir reaksi [11].

Katalis dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu katalis enzim, homogen dan heterogen.

Katalis Enzim

Enzim adalah molekul protein ukuran koloidal, merupakan katalis diantara homogen dan heterogen. Enzim merupakan driving force untuk reaksi biokimia, karakterisasinya adalah efisiensi dan selektivitas.

Katalis Homogen Katalis homogen berada fasa yang sama seperti reaktan dan produk. Reaksi sangat spesifik dengan yield produk yang diinginkan yang tinggi. Kelemahannya adalah hanya dapat digunakan pada skala laboratorium, sulit dilakukan secara komersial, operasi pada fasa cair dibatasi kondisi suhu dan tekanan, sehingga peralatan menjadi lebih kompleks dan perlu pemisahan antara produk dengan katalis. Oleh karena itu katalis homogen dibatasi pada industri bahan

– bahan kimia tertentu, obat – obatan dan makanan.

Katalis Heterogen Katalis heterogen secara umum berbentuk padat dan banyak digunakan pada reaktan berwujud cair atau gas. Katalis heterogen paling luas digunakan dalam bidang industri, dikarenakan sistem katalis heterogen memiliki beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan sistem katalis homogen.

Keuntungan katalis heterogen antara lain : selektivitas produk yang diinginkan dapat ditingkatkan dengan adanya pori yang terdapat pada katalis heterogen, dapat digunakan pada suhu tinggi sehingga dapat dioperasikan pada berbagai kondisi, aktivitas intrinsik dari active site dapat dimodifikasi oleh struktur padat, komposisi kimia pada permukaan dapat digunakan untuk meminimalisasi atau meningkatkan adsorpsi komponen tertentu, katalis heterogen dapat dipisahkan dari produk dengan penyaringan dan dapat digunakan kembali, mudah digunakan karena tidak memerlukan tahap yang panjang untuk memisahkan dari sistem yang dikatalisisnya [18].

Baru-baru ini, katalis asam heterogen lebih banyak disukai dibanding homogen karena lebih mudah dipisahkan sehingga lebih mudah pula untuk di

recovery . Ada beberapa studi tentang reaksi esterifikasi atau transesterifikasi non-

katalitik yang menyebabkan pemurnian lebih sederhana dan proses yang ramah lingkungan. Untuk menghindari pemisahan yang diperlukan dalam sistem katalitik homogen, beberapa penelitian telah mengembangkan penggunaan katalis heterogen, seperti pada esterifikasi gliserol dengan asam laurat dan oleat menggunakan resin

2.3.3.1 Zeolit Zeolit adalah kristalin, mikropori, aluminasilikat hidrat yang dubangun dari suatu pemanjangan tak terbatas hubungan tiga dimensi dari tetrahedra [SiO

4 ] 5-

kation yang padat dan bahan zeolitic. Baru-baru ini, penelitian menunjukkan bahwa katalis mesopori mengandung gugus SO

3 H merupakan katalis efisien dalam

esterifikasi gliserol dengan asam lemak, di mana hasil yang tinggi dari mono derivatif dapat diperoleh [19].

Katalis Homogen Katalis Keterogen

Active center Semua atom Hanya permukaan atom

Selektivitas Tinggi Rendah Keterbatasan transfer massa

Sangat jarang Bisa parah Struktur/ mekanisme Ditentukan Tak ditentukan Pemisahan katalis Lambat/mahal(ekstraksi atau distilasi)

Mudah Penggunaan Terbatas Luas Biaya kerugian katalis Tinggi Rendah

Pemilihan Katalis atau pengembangan katalis perlu pertimbangan untuk mendapatkan efektivitas dalam pemakaian. Dalam pengembangannya, katalis cair dapat digantikan dengan katalis asam padat seperti zeolit, clay, dan lain – lain. Keuntungannya adalah dapat di-recovery, di-recycle, dan digunakan kembali [11].

dihubungkan masing

4 ] 4-

dan [AlO

– masing oleh pembagian atom oksigen. Secara umum, struktur mereka dapat dipertibangkan sebagai polimer anorgnaik yang dibentuk dari tetrahedral unit TO

4 dimana T adalah ion Si 4+

atau Al

masing

– masing O dibagi antara dua atom T. Rumus struktur zeolit didasarkan pada unit sel kristalografi : M x/n [(AlO

2 )x(SiO 2 ) y ].WH

2 O, dimana M adalah alkali atau kation alkali tanah, n

adalah valensi kation, w adalah jumlah molekul air per unit sel, x dan y adalah total Tabel 2.3.Perbandingan Antara Katalis Homogen dan Heterogen [17] jumlah tetrahedra per unit sel, dan rasio y/x biasanya bernilai 1 sampai 5, untuk silika zeolit y/x range dari 10 sampai 100 [20].

Pemanfaatan zeolit sangat luas seperti sebagai adsorben, penukar ion dan katalis. Sifat katalitik zeolit pertama kali ditemukan oleh Weisz dan Frilette pada tahun 1960 dan dua tahun kemudian mulai diperkenalkan penggunaan zeolit Y sebagai katalis perengkah [8].

– Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat pusat aktif daam saluran antar zeolit. Bila zeolit digunakan pada proses katalitik maka akan terjadi difusi molekul ke dalam ruang kosong antar kristal dan reaksi kimia juga terjadi di permukaan tersebut [21].

Sifat lain dari zeolit yang juga berpengaruh terhadap peranannya dalam katalisis adalah :

1. Komposisi kerangka dan strukur pori zeolit; Komposisi kerangka mengatur muatan kerangka dan mempengaruhi stabilitas termal dan asam dari zeolit.

2. Kenaikan rasio Si/Al akan berpengaruh pada stabilitas zeolit terhadap temperatur tinggi dan lingkungan yang reaktif seperti naiknya keasaman.

3. Medan elektrostatis zeolit; keadaan ini menyebabkan interaksi adsorbsinya dengan molekul lain berubah-ubah.

4. Kekuatan asam dari sisi Bronsted akan bertambah dengan naiknya rasio Si/Al, penurunan konsentrasi kation dalam zeolit.

Perubahan struktur bangun zeolit. Peran struktur pori zeolit sangat penting dalam proses katalisis karena pori inilah yang berperan sebagai mikroreaktor dan darinya dimungkinkan untuk mendapatkan reaksi katalitik yang diinginkan menurut aturan selektivitas [8].

Zeolit dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu zeolit alam dan zeolit sintetik. Zeolit alam yaitu zeolit yang diperoleh dari endapan di alam, sedangkan zeolit sintetik adalah zeolit yang direkayasa dari bahan berkemurnian tinggi dan mempunyai karakteristik tertentu [22].

a. Zeolit Alam

Zeolit Alam terbentuk karena adanya proses kimia dan fisika yang kompleks dari batu

– batuan yang mengalami berbagai macam perubahan di alam. Para ahli geokimia dan mineralogi memperkirakan bahwa zeolit merupakan produk gunung

berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, batuan sedimen dan batuan metamorfosa yang selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin sehingga akhirnya terbentuk mineral

– mineral zeolit. Anggapan lain menyatakan proses terjadinya zeolit berawal dari gunung
– gunung berapi yang beterbangan kemudian mengendap di dasar danau dan dasar lautan. Debu – debu tersebut kemudian selanjutnya mengalami berbagai macam perubahan oleh air danau atau air laut sehingga terbentuk sed
– sedimen yang mengandung zeolit di dasar danau dan atau laut tersebut.

Jenis zeolit alam dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu : 1. Zeolit yang terdapat di antara celah-celah batuan atau di antara lapisan batuan zeolit jenis ini biasanya terdiri dari beberapa jenis mineral zeolit bersama-sama dengan mineral lain seperti kalsit, kwarsa, renit, klorit, fluorit dan mineral sulfida.

2. Zeolit yang berupa batuan; hanya sedikit jenis zeolit yang berbentuk batuan, diantaranya adalah: klinoptilolit, analsim, laumontit, mordenit, filipsit, erionit, kabasit dan heulandit [23].

b. Zeolit Sintetik

Banyak kristal zeolit baru telah disintesis dan memenuhi beberapa fungsi penting dalam industri kimia dan minyak bumi dan juga dipakai sebagai produk seperti deterjen. Telah diketahui lebih dari 150 tipe zeolit sintetik dan 40 mineral zeolit. Beberapa jenis zeolit berdasarkan rasio Si / Al antara lain, zeolit silika rendah dengan perbandingan Si/Al 1

– 1,5, memiliki konsentrasi kation paling tinggi, dan mempunyai sifat adsorpsi yang optimum, contoh zeolit silika rendah adalah zeolit A dan X; zeolit silika sedang, yang mempunyai perbandingan Si/Al adalah 2-5, contoh zeolit jenis ini adalah Mordernit, Erionit, Klinoptilolit, zeolit Y; zeolit silika tinggi, dengan perbandingan kadar Si/Al antara 10
– 100, bahkan lebih, contohnya adalah ZSM-5.

Proses pembuatan zeolit secara komersial terbagi menjadi tiga kelompok yaitu pembuatan zeolit dari gel reaktif aluminosilika atau hidrogel, konversi dari mineral tanah liat menjadi zeolit dan proses berdasarkan pada penggunaan material mentah zeolit yang sudah ada di alam. Hidrogel dan konversi dari mineral tanah liat membentuk bubuk atau pellet zeolit dengan kemurnian tinggi. Produk zeolit bubuk biasanya terikat dengan oksida organik atau mineral membentuk partikel yang menyatu untuk mempermudah dalam menangani dan menggunakannya [24].

Pada saat ini, permasalahan utama penelitian zeolit adalah ketersediaanya dan harga bahan mentah secara spesifik sumber silika. Di sisi lain, silika komersil (buatan pasir) yang mana tersedia dalam gel, sol, asap atau padatan amorf ditemukan menjadi variabel dalam reaktivitas dan selektivitas. Preparasi zeolit sintetik dari sumber bahan kimia silika dan alumina mahal. Sementara, bahan mentah lebih murah, seperti mineral tanah lempung, zeolit alam, abu batubara, abu insenerasi limbah padat kota, dan ampas biji industri, adalah dimanfaatkan sebagai bahan mentah untuk zeolit sintetik. Penggunaan material limbah dalam zeolit sintetik berkontribusi terhadap peringanan masalah lingkungan, umumnya dalam lahan purifikasi air,penghilangan logam berat atau amonium, dan menjadikan produk yang lebih menarik dan berguna [20].

Aktivasi zeolit alam dapat dilakukan baik secara fisika maupun secara kimia. Aktivasi secara fisika dilakukan melalui pengecilan ukuran butir, pengayakan, dan pemanasan pada suhu tinggi, tujuannya untuk menghilangkan pengotor- pengotor organik, memperbesar pori, dan memperluas permukaan. Sedangkan aktivasi secara kimia dilakukan melalui pengasaman. Tujuannya untuk menghilangkan pengotor anorganik. Pengasaman ini akan menyebabkan terjadinya pertukaran kation dengan H+

Modifikasi zeolit alam lebih lanjut dilakukan untuk mendapatkan bentuk kation dan komoposisi kerangka yang berbeda. Modifikasi ini biasanya dilakukan melalui pertukaran ion, dealuminasi, dan substisuti isomorfis [23].

2.3.3.2 Katalis H-Zeolit Katalis padat

– cair (heterogen) merupakan katalis yang berupa padatan (H- Zeolit) dan berinteraksi dengan reaktan yang berbeda fasa yaitu cair. Pada proses katalisis heterogen terjadi tahapan reaksi (siklus katalitik) tertentu. Siklus katalitik didahului dengan terjadinya transfer reaktan menuju permukaan katalis. Reaktan kemudian berinteraksi dengan katalis sehingga terjadi proses adsorpsi pada permukaan katalis. Spesies yang teradsorpsi akan bereaksi untuk menghasilkan

produk. Setelah reaksi selesai, produk yang terbentuk akan terdesopsi dari permukaan katalis, lalu menjauhi katalis [25].

Selain itu kemungkinan juga terjadinya peristiwa perengkahan atau pemutusan ikatan hidrokarbon tidak jenuh dari asam karboksilat oleh katalis H-Zeolit. Pemutusan pada ikatan rangkap diawali oleh adanya serangan elektron oleh ikatan

rangkap terhadap H atau asam Bronsted yang terdapat pada permukaan katalis. Akibatnya terbentuknya karbon kation pada atom karbon ikatan rangkap yang kekurangan elektron, serangan tersebut juga akan mengakibatkan adanya ikatan antara hidrogen pada katalis dengan karbon ikatan rangkap [26].

2.3.4 Metanol

Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH

3 OH. Metanol merupaakan bentuk

alkohol paling sederhana. Pada keadaan atmosfer, metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan aditif bagi industri etanol.

Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbondioksida dan air [10]. Sifat

– sifat fisik dan kimia metanol ditunjukkan pada Tabel 2.4 berikut :

Tabel 2.4. Sifat

– Sifat Fisik dan Kimia Metanol [10] Massa Molar 32,04 g/mol Wujud Cairan tidak berwarna Specific gravity 0,7918 Titik Leleh -97

C, -142,9 F (176 K) Titik didih 64,7

C, 148,8 F (337,8 K) Kelarutan dalam air Sangat larut Keasaman (pKa) -15,5

2.3.4.1 Kegunaaan Metanol Metanol digunakan secara terbatas dalam mesin pembakaran dalam, dikarenakan metanol tidak mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Metanol campuran merupakan bahan bakar dalam model radio kontrol. Salah satu kelemahan metanol sebagai bahan bakar adalah sifat korosi terhadap beberapa logam, termasuk aluminium.

Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan pembuat bahan kimia lainnya. Sekitar 40 % metanol diubah menjadi formaldehid dan dari sana menjadi berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil. Dalam beberapa pabrik pengolahaan ar limbah, sejumlah kecil metanol digunakan ke air limbah sebagai bahan makanan karbon untuk denitrifikasi bakteri, yang mengubah nitrat menjadi nitrogen [10]. Metanol biasa digunakan sebagai pelarut organik, merupakan jenis alkohol yang mempunyai struktur paling sederhana [27].

Dari alkohol berberat molekul rendah, metanol jauh lebih banyak digunakan karena kemampuan bercampur yang sangat tinggi dengan produk reaksi. Pemakaian alkohol lain seperti etanol dan isopropanol dapat membentuk sistem azeotrop dengan air pada bagian metanol/water rectification [7]. Metanol lebih disukai karena memiliki reaktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan etanol [28].

2.3.5 Asam Sulfat (H SO )

4 Asam sulfat merupakan salah satu bahan penunjang yang sangat penting dan

banyak dibutuhkan di bidang industri, terutama industri kimia. Oleh karena itu, asam sulfat memperoleh julukan the lifeblood industry [11].

Asam sulfat (H SO ) merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak

4 berwarna, tidak berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai logam.

Bahan kimia ini dapat larut dengan air dengan segala perbandingan, mempunyai titik leleh 10,49 oC dan titik didih pada 340 oC tergantung kepekatan serta o pada temperatur 300 C atau lebih terdekomposisi menghasilkan sulfur trioksida [10]. Sifat – sifat asam sulfat ditunjukkan pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Kimia Asam Sulfat [10]

Berat Molekul 98,08 gr / gmol Titik Leleh 10,49 C Titik Didih 340 C

Specific Gravity 1,834

Warna Tidak Berwarna Wujud Cair

Pada proses esterifikasi katalis yang banyak digunakan pada awalnya adalah katalis homogen asam donor proton dalam pelarut organik, seperti H SO , HF,

4 H

3 PO 4 , R-SO

2 SO 4 dalam reaksi esterifikasi adalah

3 H, dan PTSA. Katalis H

katalisator positif karena berfungsi untuk mempercepat reaksi esterifikasi yang berjalan lambat. H SO juga merupakan katalisator homogen karena membentuk satu

4 fase dengan peraksi.

Adapun pemilihan penggunaan asam sulfat (H

2 SO 4 ) sebagai katalisator dalam

beberapa reaksi esterifikasi dikarenakan beberapa faktor, diantaranya adalah : 1.

Asam sulfat selain bersifat asam juga merpakan agen pengoksidasi yang kuat.

2. Dapat larut dalam air pada kepekatan Konsentrasi ion H

3. berpengaruh terhadap kecepatan reaksi.

4. Karena afinitasnya terhadap air, maka asam sulfat dapat menghilangkan bagian terbesar uap air dan gas yang basah, seperti udara lembab [11].

2.4 Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR)

Metode spektofotometri inframerah (IR) digunakan untuk menentukan gugus fungsional suatu senyawa melalui prinsip absorpsi cahaya inframerah oleh molekul dalam senyawa yang dianalisis [11].

Sebagaimana radiasi Infra merah, dilewati sampel, panjang gelombang spesifik diserap yang menyebabkan ikatan kimia dalam material mengalami getaran seperti peregangan, pemborongan, dan pembengkokan. Gugus fungsional ada di dalam suatu molekul yang ditujukan untuk mengabsorbsi radiasi infra merah dalam

range panjang gelombang yang sama tanpa memperhatikan struktur lain dalam molekul dan puncak spektrum diperoleh dari absorpsi energi getaran ikatan yang berubah dalam daerah infra merah. Suatu spectrum infra merah diukur dengan menghitung intensitas radiasi infra merah sebelum dan sesudah melewati sampel, dan spektrum di plot dengan Y-axis sebagai absorbansi dan X-axis sebagai panjang gelombang. Untuk tujuan kuantitatif diperlukan yntuk memplot spektrum dalam unit absorbansi [29].

2.5 Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Spektrofotometer Serapan Atom merupakan salah satu metode analisis

– berdasarkan pada pengukuran banyaknya intensitas sinar yang diserap oleh atom atom bebas dari logam yang dianalisis. Pada umumnya analisis Spektrofotometri Serapan Atom digunakan untuk menetapkan unsur
– unsur logam dalam batu – batuan, tanah, tanaman, makanan, minuman, termasuk daging serta b
– bahan lainnya [30].

Ada lima dasar komponen dalam instrumen serapan atom : 1. Sumber cahaya yang memancarkan spektrum elemen 2.

Suatu sel absorpsi yang mana atom sampel di produksi (nyala, graphite furnace, MHS cell, FIAS cel, FIMS cell ).

3. Suatu monokromator untuk dispersi cahaya 4.

Suatu detektor, yang mengukur intensitas cahaya dan menguatkan signal 5. Suatu tammpilan yang menunjukkan pembacaan setelah diproses oleh instrumen elektronik [31].

2.5.1 Keuntungan Metode Spektrofotometer Serapan Atom

Penentuan logam biasanya menggunakan metode spektrofotomer serapan

atom karena metode ini dapat digunakan untuk penentuan unsur tunggal dan penentuan logam dalam konsentrasi rendah. Adapun beberapa keuntungan lain dari metode spektofotometer Serapan Atom (SSA) dalam penentuan kadar logam adalah : 1.

Metode analisis SSA dapat menentukan hampir keseluruhan unsur logam.

2. Metode analisis SSA dapat menentukan logam dalam skala kualitatif karena lampu yang digunakan satu untuk setiap logam.

3. Analisis unsur logam langsung dapat ditentukan walau sampel dalam bentuk campuran.

4. Analisis unsur logam dengan metode SSA didapat hasil kuantitaif.

5. Analisis dapat diulangi beberapa kali dan akan selalu diperoleh hasil yang sama [32].

2.6. Analisa Biaya

Analisa biaya dilakukan untuk mengetahui apakah produk yang dihasilkan melalui penelitian ini bersifat ekonomis. Bahan-bahan yang digunakan dibagi menjadi tiga bahagian, yaitu bahan untuk sintesis katalis H- Zeolit, bahan untuk mensintestis gliserol tribenzoat, pemurnian gliserol tribenzoat.

Bahan-bahan yang digunakan untuk sintesis katalis H-Zeolit terdiri dari, zeolit alam, asam sulfat, aquadest. Sintesis Katalis H-Zeolit dibuat berdasarkan 30 gram zeolit alam, sehingga semua bahan dihitung per 30 gram zeolit alam. Berikut ini adalah tabel jumlah bahan baku yang digunakan untuk mensintesis katalis H- Zeolit:

Tabel 2.6. Keterangan Jumlah Bahan Baku untuk Sintesis Katalis H

– Zeolit

Bahan Jumlah Harga/satuan (Rp) Harga (Rp)

Zeolit Alam 30 gram 15.000,00/kg 450,- Asam Sulfat teknis 600 ml 3.250/ml 27.300,- Aquadest 200 ml 5.200/l 2.000,0

Total Rp 29.750

Diasumsikan bahwa 30 gram zeolit alam akan menghasilkan 30 gram katalis H-Zeolit juga maka harga 1 gram katalis H - Zeolit = Rp 29.750 /30 gram = Rp 992/gram ≈ Rp 1.000 /gram

Bahan baku untuk esterifikasi terdiri dari, gliserol (CH

3 OH), asam benzoat

(CH COOH), aquadest (H O) dan metanol (CH OH). Asan benzoat yang digunakan

dilarutkan dalam metanol dengan volume sebesar 190 ml. Berikut ini adalah tabel penggunaan untuk pembuatan gliserol tribenzoat:

Tabel 2.7 Keterangan Jumlah Bahan Baku Esterifikasi

Harga/satuan Harga (Rp) Bahan Jumlah (Rp)

Gliserol 90 % 10 ml 200.000/l 2.000 Asam Benzoat 66,88 gram 100/gr 6.680 Metanol (CH OH) 190 ml 23.400/l 4.446

13.126

Total

Dalam pemurnian gliserol tribenzoat hanya digunakan aquadest sebanyak 300 ml sebagai larutan pencuci. Maka biaya dalam pemurnian gliserol tribenzoat : Aquadest : 300 ml x Rp. 5.200/l = Rp. 1.560,- Biaya total : Rp 29.750 + Rp. 13.126 + Rp. 1.560 = Rp. 44.436,- Untuk penggunaan katalis 5% = 0,631 gram

= Rp. 1000/gram x 0,631 gram = Rp. 631 Sehingga total biaya untuk katalis 5 % = Rp 631 + Rp. 13.126 + Rp. 1.560 = Rp. 15.317,- Dari penelitian diperoleh berat gliserol tribenzoat pada penambahan katalis 5 % adalah 47,072 gram. Ini berarti harga gliserol tribenzoat = Rp. 325/ gram = 325.000,- Biaya Pasaran Produk gliserol tribenzoat : 64 USD / Kg = Rp. 851.936,-

Ini menunjukkan bahwa biaya produksi gliserol tribenzoat ini di bawah harga pasaran produk gliserol tribenzoat, sehingga dapat disimpulkan bahwa produk yang dihasilkan ekonomis.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Pembuatan Gliserol Tribenzoat Dengan Proses Esterifikasi Menggunakan Katalis H-Zeolit Teraktivasi Oleh Asam Sulfat