metil ester
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER
1.
Katalis
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi dan
mempercepat tercapainya keadaan kesetimbangan tanpa zat itu sendiri
menurunkan energi aktivasi, namun zat tersebut tidak habis bereaksi. Ketika
reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalis yang sama seperti pada awal
kita tambahkan. Zat yang menghambat berlangsungnya reaksi disebut inhibitor.
Dalam suatu reaksi kimia, katalis tidak ikut bereaksi secara tetap sehingga
dianggap tidak ikut bereaksi. Secara umum, katalis yang digunakan dalam reaksi
kimia yaitu katalis homogen, katalis heterogen, biokatalis, dan auto katalis.
1.1.
Katalis Homogen
Katalis homogen merupakan katalis yang wujudnya sama dengan wujud
reaktannya. Dalam reaksi kimia, katalis homogen berfungsi sebagai zat perantara
(fasilitator). Beberapa jenis katalis homogen yang telah digunakan antara lain
NaOH, KOH, NaOH, H2SO4, ZA, ZA kering, ZKOH, dan Z-KOH kering.
Penggunaan katalis ini mempunyai kekurangan seperti korosif yang tinggi dan
katalis ini tidak mungkin digunakan kembali sehingga dalam proses pembuatan
metil ester ini NaOH dibuang dalam bentuk larutan dan mengganggu lingkungan.
Contoh penggunaan katalis homogen, yaitu dengan katalis NaOH dan H2SO4.
Pada pembuatan metil ester telah berhasil dilakukan tanpa pemurnian
melalui esterifikasi dan reaksi trasnesterifikasi menggunakan katalis H2SO4 dan
NaOH. Katalis yang digunakan adalah H2SO4 dengan komposisi mol 1:1 hingga
1:3 serta dilakukan pada temperatur 65°C selama 2 jam. Dihasilkan produk
dengan 2 lapisan. Dihasilkan produk esterifikasi pada lapisan bawah. Proses
tersebut digunakan katalis NaOH sebesar 1% berat dengan rasio berat 1:2 antara
minyak reutealis trisperma dengan metanol pada proses transesterifikasi. Reaksi
dilakukan pada temperatur 65°C sampai terbentuk 2 lapisan. Lapisan atas adalah
metil ester dan lapisan bawah adalah gliserol. Digunakan variasi jumlah katalis
dari 0,5, 1,5, dan 2,0% berat untuk mengetahui kondisi reaksi optimal. Kandungan
tinggi asam lemak pada minyak berkurang sebesar 0,09% dengan 96,3 % asam
lemak melalui proses pretreatment esterifikasi menggunakan katalis H2SO4.
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Proses selanjutnya digunakan katalis dasar NaOH pada transesterifikasi
minyak reutealis trisperma yang mengandung asam lemak bebas sebesar 0,09%.
Variasi komposisi metanol yang digunakan dalam reaksi, yaitu 1:1, 1:2, dan 1:3.
Reaksi dilakukan menggunakan konsentrasi katalis optimal 1% berat dan pada
temperatur 65°C sekitar 95,15% produk biodiesel diperoleh pada variasi metanol
dengan berat rasio 1:1 yang dikenal dengan biodiesel melalui transesterifikasi
reversible. Produk biodiesel yang optimal akan berbandung lurus seiring dengan
meningkatnya rasio berat metanol. Ketika jumlah metanol kelebihan, hal ini tidak
akan berpengaruh secara signifikan terhadap produk biodiesel yang dihasilkan.
Contoh lain dalam katalis homogen adalah menggunakan katalis KOH.
Sintesis biodiesel dari minyak jelanta kemiri telah berhasil dilakukan tanpa
pemurnian melalui esterifikasi dan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis
KOH dengan variasi konsentrasi, yaitu 0,5%, 1,0%, 1,5%. 2,0% berat. Reaksi
transesterifikasi berlangsung selama 1 jam pada temperatur 65°C dan dihasilkan
produk metil ester dan metanol yang masih bercampur kemudian kedua produk
tersebut dipisahkan, kemudian untuk mengetahui metil esternya maka dilakukan
analisis menggunakan kromatografi gas 7600. Variasi konsentrasi katalis yang
dilakukan dalam percobaan akan berpengaruh terhadap yield produk biodiesel.
1.2.
Katalis Heterogen
Katalis heterogen adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan wujud
reaktannya. Reaksi zat-zat yang melibatkan katalis jenis ini, berlangsung pada
permukaan katalis tersebut. Reaksi fase gas dan fase cair dikatalisa oleh katalis
heterogen biasanya lebih mungkin terjadi di permukaan katalis dari pada di fase
gas atau fase cair. Untuk alasan ini maka kadangkala katalis heterogen disebut
katalis kontak. Adapun beberapa jenis katalis heterogen yang telah dipakai dalam
pembuatan biodiesel antara lain CaO, MgO, CaOZnO, SrO.SiO2, dan K3PO4.
Penggunaan katalis heterogen dalam pembuatan metil ester baik reaksi
esterifikasi maupun reaksi transesterifikasi, dalam prosesnya katalis heterogen
sedikitnya dapat melalui 4 tahapan proses, yakni proses difusi produk yang dari
permukaan katalis heterogen yang dipakai, reaksi reaktan yang akan diserap
selama proses berlangsung, aktivasi penyerapan dari reaktan sehingga reaksi
berjalan dengan cepat, dan adsorpsi reaktan pada permukaan katalis selama reaksi.
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Adapun contoh penggunaan katalis heterogen berupa katalis CaOZnO,
katalis SrO.SiO2, dan katalis K3PO4. Sintesis katalis CaOZnO telah berhasil
dilakukan dengan pencampuran Zn, Ca(CH3COO)2.H2O,-dan Zn(CH3COO)2.H2O
dengan H2O dicampur secara terpisah dengan metode ko-presipitasi. Endapan Zn
dan CaO dapat dibuat dengan pengadukan H2C2O4.2H2O selama 12 jam pada
temperatur kamar. Endapan dicuci dengan H2O dan aseton, kemudian dikeringkan
dalam oven semalam. Prosedur yang sama dilakukan pada rasio Ca ke Zn. Untuk
penggunaan katalis, CaO dikalsinasi pada temperatur 800°C selama 6 jam,
sedangkan untuk ZnO dikalsinasi pada temperatur 450°C selama 6 jam. Dalam
proses karakterisasi zat padat digunakan instrument XRD dan FTIR (Rian, 2011).
Dalam proses ini juga dilakukan reaksi transesterifikasi dalam kondensor
refluks dalam labu ukur. Lalu dilakukan pengadukan 1250 rpm untuk
menghilangkan efek perpindahan massa eksternal. Minyak kelapa sawit bekas
dicampurkan dengan metanol dalam gelas reaktor. CaOZnO dialiri gas N2 dalam
tabung pada temperatur 800°C selama 1 jam. Kemudian campuran tersebut
dipanaskan pada temperatur 65°C selama 3 jam dan ditambahkan HCl untuk
menetralkan CaO. Didalam corong pemisah ditambahkan di-klorometana, ester,
mono, di, trigliserida, dan metil ester pada lapisan atas, sedangkan pada lapisan
atas ditambahkan gliserol, metanol, residu HCl dan CaCl2. Didapatkan kandungan
metil ester pada lapisan CaO, CaOZnO0,08, dan CaOZnO0,25 lebih besar
dibandingkan ZnO yang akan dianalisis dengan alat gas-chromatography.
Produk yang terbentuk pada proses reaksi transesterifikasi kali ini, yaitu
metil ester, monogliserida, digliserida, trigliserida, dan gliserol sebagai produk
samping. Didapatkan produk metil ester lebih banyak dibandingkan produk
lainnya dalam reaksi transesterifikasi, sehingga reaksi transesterifikasi berhasil
dilakukan untuk ketiga katalis, sedangkan untuk katals ZnO, lapisan organik
masih berbentuk minyak, sehingga sulit disuntikkan ke gas chromatography.
Adapun contoh selanjutnya adalah Sintesis biodiesel dari minyak kedelai
telah berhasil dilakukan dengan katalis SrO.SiO2 melalui metode sol-gel. Silika
sol-gel dibuat menggunakan silika dengan mencampurkan NaOH 5%, selanjutnya
diaduk selama 3 jam. Kemudian dilarutkan Sr(NO3)2.H2O ke dalam air dengan
komposisi yang diinginkan. Dibuat berbagai komposisi mol dengan rasio 3:2, 2:4,
dan 2:7 untuk melakukan sintesis. Campuran larutan tersebut diaduk selama 3 jam
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
dengan kecepatan 450 rpm supaya terbentuk Strontium silikat, selanjutnya
ditambahkan dengan perlahan larutan HNO3 ke dalam strontium silikat sehingga
terbentuk gel dan kemudian disaring lalu dicuci menggunakan air. Setelah bersih,
gel dikeringkan menggunakan oven dengan temperatur 105°C selama 3 jam dan
setelah kering dihancurkan hingga terbentuk bubuk strontium silikat. Bubuk
strontium silikat selanjutnya dikalsinasi selama 4 jam dengan temperatur 800°C.
Gas Chromatography (GC) digunakan untuk mengetahui komposisi katalis yang
optimum dan untuk menentukan jenis metil ester. Dalam proses transesterifikasi
menggunakan reaktan minyak dengan metanol dan menggunakan katalis dengan
perbandingan rasio SiO:SrO yaitu 0:1, 1:0, 3:2, 2:4 dan 2:7 dengan variasi waktu
30, 60, 90, dan 120 menit dalam proses transesterifikasi ini dilakukan refluks.
Proses ini terjadi dengan temperatur 65°C selama 30 menit dan diaduk
dengan kecepatan 300 rpm. Kemudian dibiarkan selama 24 jam. Selanjutnya
campuran tersebut disaring untuk memisahkan produk dan katalis. Proses reaksi
transesterifikasi pembuatan metil ester menggunakan katalis basa heterogen yaitu
SrO.SiO2 menghasilkan produk yang cukup baik. Kondisi operasi optimum
pembuatan metil ester penggunaan katalis SrO.SiO2 adalah dengan perbandingan
2:7 dan reaksi berlangsung menggunakan temperatur 65°C selama 30 menit.
Penggunaan katalis K3PO4 dalam reaksi pembuatan biodiesel, kristal
NaZSM-5 dibuat dengan pencampuran natrium aluminat dalam larutan (TPAOH
dan air), setelah itu ditambahkan TEOS dalam campuran dan diaduk selama 15
menit dengan pemanasan pada temperatur 60°C selama 6 jam. Setelah gel
terbentuk, ditambahkan sedikit demi sedikit CTABr dengan pengadukan konstan
hingga selesai disolusi. Selanjutnya, autoklaf digunakan pada tahap kristalisasi gel
selama 24 jam pada temperatur 150°C. Setelah terbentuk kristal, filtrat dan residu
dipisahkan, kemudian dicuci menggunakan air suling sampai pH netral dan
dikeringkan yang pertama selama 24 jam pada temperatur 60°C selanjutnya
selama 24 jam pada temperatur 110°C. Untuk menghasilkan biodiesel, digunakan
katalis K3PO4 dengan variasi konsentrasi 5, 10, dan 15% berat. Katalis K3PO4
dikeringkan pada temperatur 110°C selama 24 jam, selanjutnya dikalsinasi pada
temperatur 550°C selama 10 jam hingga menghasilkan NaZSM-5. NaZSM-5 yang
dihasilkan dengan variasi konsentrasi K3PO4 sebesar 5, 10, dan 15% berat diberi
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
label NZ, NZK5, NZK10 dan NZK15. Adapun hubungan presentase kristalinitas
dengan presentase K3PO4 pada sintesis NaZSM-5. Seiring dengan meningkatnya
jumlah K3PO4 pada sintesis NaZSM-5 maka presentase kristalinitas menurun.
Didapatkan waktu kristalisasi sangat berpengaruh pada pembentukan kristal ZSM5 dimana waktu pembentukan ZSM-5 optimum selama 24 jam pada suhu 175°C.
1.3.
Biokatalis (Enzim)
Biokatalis adalah katalis yang memiliki keunggulan sifat (aktivitas tinggi,
selektivitas dan spesifitas) sehingga dapat dapat membantu proses–proses kimia
kompleks pada kondisi lunak dan ramah lingkungan. Kelemahannya antara lain
sangat mahal, sering tidak stabil, mudah terhambat, tidak dapat diperoleh kembali
setelah dipakai. Salah satu Biokatalis yang telah dilaporkan penggunaanya
adalah Enzim lipase (Triacylglycerol Acllydrolases). Enzim lipase atau enzim
pemecah lemak juga dipakai dalam reaksi pembuatan biodiesel (Armando, 2013).
Enzim lipase dapat mengatalisis, menghidrolisis, serta menyintesis bentuk
ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang seperti halnya minyak goreng
dan jelantah. Berbeda dengan katalis soda api yang masih menghasilkan limbah,
katalis enzim tidak menghasilkan limbah. Pasalnya, dengan menggunakan enzim
lipase, asam lemak bebas akan larut dan menjadi biodiesel. Untuk membuat
biodiesel dengan katalis enzim lipase, hal yang harus dilakukan pertama kali
adalah menyiapkan enzim lipase ke dalam sebuah penampang berupa membrane
tertentu. Dengan menggunakan dua filter enzim lipase sebagai katalisnya.
Filter pertama yang digunakan untuk menyaring 60% kotoran-kotoran
yang akan disaring dan kemudian sisa-sisa dari kotoran yang sebanyak 40%
disaring oleh filter kedua. Alhasil, total kotoran yang berhasil disaring mencapai
100% enzim ditempelkan pada filter. Ketika minyak dilewatkan ke dalam filter
berupa enzim lipase ini, diharapkan keluaran dari filter tersebut telah menjadi
biodiesel. Sekarang ini harga enzim masih berkisar Rp.1.000.000,Rp.3.000.000 /kg , untuk filter yang berukuran satu meter persegi, dibutuhkan tiga
gram enzim untuk melakukan pembuatan metil ester. Panjang ukuran filter yang
digunakan dalam pembuatan metil ester tergantung dari berapa volume reaktan
yang digunakan, semakin banyak reaktan maka semakin panjang juga ukuran
filter.
1.4.
Autokatalis
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Autokatalis adalah zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis, artinya
produk reaksi yang terbentuk akan mempercepat reaksi kimia. Reaksi antara
kalium permanganat (KMnO4) dengan asam oksalat (H2C2O4) salah satu hasil
reaksinya berupa senyawa mangan sulfat (MnSO4). Semakin lama, laju reaksinya
akan semakin cepat karena MnSO4 yang terbentuk berfungsi sebagai katalis.
Demi meningkatkan laju reaksi kita perlu untuk meningkatkan jumlah
tumbukan tumbukan yang menghasilkan reaksi. Salah satu cara yang efektif
adalah dengan menurunkan energi aktivasi. Penambahan katalis dapat
menurunkan energi aktivasi. Reaksi ini berlangsung lambat, karena energi
aktivasinya lebih besar dibanding energi molekulnya. Hanya sebagian kecil
molekul yang mencapai aktivasi dengan katalis lebih rendah. Katalis itu berupa
zat yang dicampurkan dengan reaktan. Jika reaksi di atas tanpa katalis, AB dan C
bertumbukan sampai mencapai Ea yang relatif tinggi, karena umumnya energi
molekulnya rendah, jadi tumbukan yang terjadi tidak efektif. Ea sangat sulit
dicapai, untuk itu maka ditambahkan zat yang bertindak sebagai katalis.
Ternyata pada saat katalis dicampurkan reaksi makin cepat. Jelas bahwa
katalis itu dapat mempengaruhi salah satu reaktan, misalnya dalam reaksi ini
katalis cocok sifatnya dengan AB. Maka seperti robot AB tertarik ke katalis
membentuk KAB. KAB tergolong kompleks teraktivasi yang merupakan tahap
reaksi hipotesis KAB kemudian terurai menjadi KA dan B. Setelah itu terjadi
tahap reaksi berikutnya, yaitu C ditarik oleh KA menjadi KAC yang kemudian
langsung K lepas dan terbentuklah AC. Jadi, katalis ikut ambil bagian dalam
reaksi, memberi jalan baru melalui mekanisme reaksi baru yang energi
aktivasinya lebih rendah, kemudian terbentuk kembali dalam keadaan yang sama.
Katalis dapat berfungsi sebagai zat perantara maupun sebagai zat pengikat.
Katalis yang berfungsi sebagai zat pengikat, yaitu logam-logam seperti Pt,
Cr, dan Ni. Permukaan logam-logam ini memiliki kemampuan mengikat zat yang
akan bereaksi sehingga terbentuk spesi yang reaktif. Logam-logam ini
mempercepat reaksi-reaksi gas dengan cara membentuk ikatan lemah antara gas
dan atom-atom logam pada permukaan, proses ini disebut adsorpsi. Gas-gas yang
terikat atau terabsorpsi pada permukaan logam-logam akan lebih mudah bereaksi.
DAFTAR PUSTAKA
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Armando. 2013. Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Biokatalis (Enzim).
Jurnal Bioenergi. Vol.11(2) : 34-39.
Elliyanti, A. 2014. Pengaruh Katalis Homogen dan Heterogen pada Proses
Reaksi Transesterifikasi. Jurnal Teknik Kimia. Vol.6(8) : 43-49.
Hikmah, N. 2012. Pembuatan Metil Ester dari Minyak Dedak dan Metanol
dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi. Jurnal Teknik. Vol.
13(4) : 12-18.
Jessika, M. 2013. Pengaruh Katalis terhadap Pembuatan Metil Ester dari Minyak
Jelantah dengan Proses Esterifikasi. Semarang: Universitas Diponegoro.
Rian. 2014. Pengaruh Katalis Basa (NaOH) pada Tahap Reaksi Transesterifikasi
Terhadap Kualitas Biofuel dari Minyak Tepung Ikan Sardin. Jurnal
Teknosains. Vol. 2(2) : 103-114.
Triya, D. 2015. Pengaruh Katalis Asam (H2SO4) Pembuatan Biodiesel dengan
Reaksi Esterifikasi. Jurnal Teknik. Vol.7(5) : 52-58.
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER
1.
Katalis
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi dan
mempercepat tercapainya keadaan kesetimbangan tanpa zat itu sendiri
menurunkan energi aktivasi, namun zat tersebut tidak habis bereaksi. Ketika
reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalis yang sama seperti pada awal
kita tambahkan. Zat yang menghambat berlangsungnya reaksi disebut inhibitor.
Dalam suatu reaksi kimia, katalis tidak ikut bereaksi secara tetap sehingga
dianggap tidak ikut bereaksi. Secara umum, katalis yang digunakan dalam reaksi
kimia yaitu katalis homogen, katalis heterogen, biokatalis, dan auto katalis.
1.1.
Katalis Homogen
Katalis homogen merupakan katalis yang wujudnya sama dengan wujud
reaktannya. Dalam reaksi kimia, katalis homogen berfungsi sebagai zat perantara
(fasilitator). Beberapa jenis katalis homogen yang telah digunakan antara lain
NaOH, KOH, NaOH, H2SO4, ZA, ZA kering, ZKOH, dan Z-KOH kering.
Penggunaan katalis ini mempunyai kekurangan seperti korosif yang tinggi dan
katalis ini tidak mungkin digunakan kembali sehingga dalam proses pembuatan
metil ester ini NaOH dibuang dalam bentuk larutan dan mengganggu lingkungan.
Contoh penggunaan katalis homogen, yaitu dengan katalis NaOH dan H2SO4.
Pada pembuatan metil ester telah berhasil dilakukan tanpa pemurnian
melalui esterifikasi dan reaksi trasnesterifikasi menggunakan katalis H2SO4 dan
NaOH. Katalis yang digunakan adalah H2SO4 dengan komposisi mol 1:1 hingga
1:3 serta dilakukan pada temperatur 65°C selama 2 jam. Dihasilkan produk
dengan 2 lapisan. Dihasilkan produk esterifikasi pada lapisan bawah. Proses
tersebut digunakan katalis NaOH sebesar 1% berat dengan rasio berat 1:2 antara
minyak reutealis trisperma dengan metanol pada proses transesterifikasi. Reaksi
dilakukan pada temperatur 65°C sampai terbentuk 2 lapisan. Lapisan atas adalah
metil ester dan lapisan bawah adalah gliserol. Digunakan variasi jumlah katalis
dari 0,5, 1,5, dan 2,0% berat untuk mengetahui kondisi reaksi optimal. Kandungan
tinggi asam lemak pada minyak berkurang sebesar 0,09% dengan 96,3 % asam
lemak melalui proses pretreatment esterifikasi menggunakan katalis H2SO4.
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Proses selanjutnya digunakan katalis dasar NaOH pada transesterifikasi
minyak reutealis trisperma yang mengandung asam lemak bebas sebesar 0,09%.
Variasi komposisi metanol yang digunakan dalam reaksi, yaitu 1:1, 1:2, dan 1:3.
Reaksi dilakukan menggunakan konsentrasi katalis optimal 1% berat dan pada
temperatur 65°C sekitar 95,15% produk biodiesel diperoleh pada variasi metanol
dengan berat rasio 1:1 yang dikenal dengan biodiesel melalui transesterifikasi
reversible. Produk biodiesel yang optimal akan berbandung lurus seiring dengan
meningkatnya rasio berat metanol. Ketika jumlah metanol kelebihan, hal ini tidak
akan berpengaruh secara signifikan terhadap produk biodiesel yang dihasilkan.
Contoh lain dalam katalis homogen adalah menggunakan katalis KOH.
Sintesis biodiesel dari minyak jelanta kemiri telah berhasil dilakukan tanpa
pemurnian melalui esterifikasi dan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis
KOH dengan variasi konsentrasi, yaitu 0,5%, 1,0%, 1,5%. 2,0% berat. Reaksi
transesterifikasi berlangsung selama 1 jam pada temperatur 65°C dan dihasilkan
produk metil ester dan metanol yang masih bercampur kemudian kedua produk
tersebut dipisahkan, kemudian untuk mengetahui metil esternya maka dilakukan
analisis menggunakan kromatografi gas 7600. Variasi konsentrasi katalis yang
dilakukan dalam percobaan akan berpengaruh terhadap yield produk biodiesel.
1.2.
Katalis Heterogen
Katalis heterogen adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan wujud
reaktannya. Reaksi zat-zat yang melibatkan katalis jenis ini, berlangsung pada
permukaan katalis tersebut. Reaksi fase gas dan fase cair dikatalisa oleh katalis
heterogen biasanya lebih mungkin terjadi di permukaan katalis dari pada di fase
gas atau fase cair. Untuk alasan ini maka kadangkala katalis heterogen disebut
katalis kontak. Adapun beberapa jenis katalis heterogen yang telah dipakai dalam
pembuatan biodiesel antara lain CaO, MgO, CaOZnO, SrO.SiO2, dan K3PO4.
Penggunaan katalis heterogen dalam pembuatan metil ester baik reaksi
esterifikasi maupun reaksi transesterifikasi, dalam prosesnya katalis heterogen
sedikitnya dapat melalui 4 tahapan proses, yakni proses difusi produk yang dari
permukaan katalis heterogen yang dipakai, reaksi reaktan yang akan diserap
selama proses berlangsung, aktivasi penyerapan dari reaktan sehingga reaksi
berjalan dengan cepat, dan adsorpsi reaktan pada permukaan katalis selama reaksi.
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Adapun contoh penggunaan katalis heterogen berupa katalis CaOZnO,
katalis SrO.SiO2, dan katalis K3PO4. Sintesis katalis CaOZnO telah berhasil
dilakukan dengan pencampuran Zn, Ca(CH3COO)2.H2O,-dan Zn(CH3COO)2.H2O
dengan H2O dicampur secara terpisah dengan metode ko-presipitasi. Endapan Zn
dan CaO dapat dibuat dengan pengadukan H2C2O4.2H2O selama 12 jam pada
temperatur kamar. Endapan dicuci dengan H2O dan aseton, kemudian dikeringkan
dalam oven semalam. Prosedur yang sama dilakukan pada rasio Ca ke Zn. Untuk
penggunaan katalis, CaO dikalsinasi pada temperatur 800°C selama 6 jam,
sedangkan untuk ZnO dikalsinasi pada temperatur 450°C selama 6 jam. Dalam
proses karakterisasi zat padat digunakan instrument XRD dan FTIR (Rian, 2011).
Dalam proses ini juga dilakukan reaksi transesterifikasi dalam kondensor
refluks dalam labu ukur. Lalu dilakukan pengadukan 1250 rpm untuk
menghilangkan efek perpindahan massa eksternal. Minyak kelapa sawit bekas
dicampurkan dengan metanol dalam gelas reaktor. CaOZnO dialiri gas N2 dalam
tabung pada temperatur 800°C selama 1 jam. Kemudian campuran tersebut
dipanaskan pada temperatur 65°C selama 3 jam dan ditambahkan HCl untuk
menetralkan CaO. Didalam corong pemisah ditambahkan di-klorometana, ester,
mono, di, trigliserida, dan metil ester pada lapisan atas, sedangkan pada lapisan
atas ditambahkan gliserol, metanol, residu HCl dan CaCl2. Didapatkan kandungan
metil ester pada lapisan CaO, CaOZnO0,08, dan CaOZnO0,25 lebih besar
dibandingkan ZnO yang akan dianalisis dengan alat gas-chromatography.
Produk yang terbentuk pada proses reaksi transesterifikasi kali ini, yaitu
metil ester, monogliserida, digliserida, trigliserida, dan gliserol sebagai produk
samping. Didapatkan produk metil ester lebih banyak dibandingkan produk
lainnya dalam reaksi transesterifikasi, sehingga reaksi transesterifikasi berhasil
dilakukan untuk ketiga katalis, sedangkan untuk katals ZnO, lapisan organik
masih berbentuk minyak, sehingga sulit disuntikkan ke gas chromatography.
Adapun contoh selanjutnya adalah Sintesis biodiesel dari minyak kedelai
telah berhasil dilakukan dengan katalis SrO.SiO2 melalui metode sol-gel. Silika
sol-gel dibuat menggunakan silika dengan mencampurkan NaOH 5%, selanjutnya
diaduk selama 3 jam. Kemudian dilarutkan Sr(NO3)2.H2O ke dalam air dengan
komposisi yang diinginkan. Dibuat berbagai komposisi mol dengan rasio 3:2, 2:4,
dan 2:7 untuk melakukan sintesis. Campuran larutan tersebut diaduk selama 3 jam
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
dengan kecepatan 450 rpm supaya terbentuk Strontium silikat, selanjutnya
ditambahkan dengan perlahan larutan HNO3 ke dalam strontium silikat sehingga
terbentuk gel dan kemudian disaring lalu dicuci menggunakan air. Setelah bersih,
gel dikeringkan menggunakan oven dengan temperatur 105°C selama 3 jam dan
setelah kering dihancurkan hingga terbentuk bubuk strontium silikat. Bubuk
strontium silikat selanjutnya dikalsinasi selama 4 jam dengan temperatur 800°C.
Gas Chromatography (GC) digunakan untuk mengetahui komposisi katalis yang
optimum dan untuk menentukan jenis metil ester. Dalam proses transesterifikasi
menggunakan reaktan minyak dengan metanol dan menggunakan katalis dengan
perbandingan rasio SiO:SrO yaitu 0:1, 1:0, 3:2, 2:4 dan 2:7 dengan variasi waktu
30, 60, 90, dan 120 menit dalam proses transesterifikasi ini dilakukan refluks.
Proses ini terjadi dengan temperatur 65°C selama 30 menit dan diaduk
dengan kecepatan 300 rpm. Kemudian dibiarkan selama 24 jam. Selanjutnya
campuran tersebut disaring untuk memisahkan produk dan katalis. Proses reaksi
transesterifikasi pembuatan metil ester menggunakan katalis basa heterogen yaitu
SrO.SiO2 menghasilkan produk yang cukup baik. Kondisi operasi optimum
pembuatan metil ester penggunaan katalis SrO.SiO2 adalah dengan perbandingan
2:7 dan reaksi berlangsung menggunakan temperatur 65°C selama 30 menit.
Penggunaan katalis K3PO4 dalam reaksi pembuatan biodiesel, kristal
NaZSM-5 dibuat dengan pencampuran natrium aluminat dalam larutan (TPAOH
dan air), setelah itu ditambahkan TEOS dalam campuran dan diaduk selama 15
menit dengan pemanasan pada temperatur 60°C selama 6 jam. Setelah gel
terbentuk, ditambahkan sedikit demi sedikit CTABr dengan pengadukan konstan
hingga selesai disolusi. Selanjutnya, autoklaf digunakan pada tahap kristalisasi gel
selama 24 jam pada temperatur 150°C. Setelah terbentuk kristal, filtrat dan residu
dipisahkan, kemudian dicuci menggunakan air suling sampai pH netral dan
dikeringkan yang pertama selama 24 jam pada temperatur 60°C selanjutnya
selama 24 jam pada temperatur 110°C. Untuk menghasilkan biodiesel, digunakan
katalis K3PO4 dengan variasi konsentrasi 5, 10, dan 15% berat. Katalis K3PO4
dikeringkan pada temperatur 110°C selama 24 jam, selanjutnya dikalsinasi pada
temperatur 550°C selama 10 jam hingga menghasilkan NaZSM-5. NaZSM-5 yang
dihasilkan dengan variasi konsentrasi K3PO4 sebesar 5, 10, dan 15% berat diberi
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
label NZ, NZK5, NZK10 dan NZK15. Adapun hubungan presentase kristalinitas
dengan presentase K3PO4 pada sintesis NaZSM-5. Seiring dengan meningkatnya
jumlah K3PO4 pada sintesis NaZSM-5 maka presentase kristalinitas menurun.
Didapatkan waktu kristalisasi sangat berpengaruh pada pembentukan kristal ZSM5 dimana waktu pembentukan ZSM-5 optimum selama 24 jam pada suhu 175°C.
1.3.
Biokatalis (Enzim)
Biokatalis adalah katalis yang memiliki keunggulan sifat (aktivitas tinggi,
selektivitas dan spesifitas) sehingga dapat dapat membantu proses–proses kimia
kompleks pada kondisi lunak dan ramah lingkungan. Kelemahannya antara lain
sangat mahal, sering tidak stabil, mudah terhambat, tidak dapat diperoleh kembali
setelah dipakai. Salah satu Biokatalis yang telah dilaporkan penggunaanya
adalah Enzim lipase (Triacylglycerol Acllydrolases). Enzim lipase atau enzim
pemecah lemak juga dipakai dalam reaksi pembuatan biodiesel (Armando, 2013).
Enzim lipase dapat mengatalisis, menghidrolisis, serta menyintesis bentuk
ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang seperti halnya minyak goreng
dan jelantah. Berbeda dengan katalis soda api yang masih menghasilkan limbah,
katalis enzim tidak menghasilkan limbah. Pasalnya, dengan menggunakan enzim
lipase, asam lemak bebas akan larut dan menjadi biodiesel. Untuk membuat
biodiesel dengan katalis enzim lipase, hal yang harus dilakukan pertama kali
adalah menyiapkan enzim lipase ke dalam sebuah penampang berupa membrane
tertentu. Dengan menggunakan dua filter enzim lipase sebagai katalisnya.
Filter pertama yang digunakan untuk menyaring 60% kotoran-kotoran
yang akan disaring dan kemudian sisa-sisa dari kotoran yang sebanyak 40%
disaring oleh filter kedua. Alhasil, total kotoran yang berhasil disaring mencapai
100% enzim ditempelkan pada filter. Ketika minyak dilewatkan ke dalam filter
berupa enzim lipase ini, diharapkan keluaran dari filter tersebut telah menjadi
biodiesel. Sekarang ini harga enzim masih berkisar Rp.1.000.000,Rp.3.000.000 /kg , untuk filter yang berukuran satu meter persegi, dibutuhkan tiga
gram enzim untuk melakukan pembuatan metil ester. Panjang ukuran filter yang
digunakan dalam pembuatan metil ester tergantung dari berapa volume reaktan
yang digunakan, semakin banyak reaktan maka semakin panjang juga ukuran
filter.
1.4.
Autokatalis
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Autokatalis adalah zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis, artinya
produk reaksi yang terbentuk akan mempercepat reaksi kimia. Reaksi antara
kalium permanganat (KMnO4) dengan asam oksalat (H2C2O4) salah satu hasil
reaksinya berupa senyawa mangan sulfat (MnSO4). Semakin lama, laju reaksinya
akan semakin cepat karena MnSO4 yang terbentuk berfungsi sebagai katalis.
Demi meningkatkan laju reaksi kita perlu untuk meningkatkan jumlah
tumbukan tumbukan yang menghasilkan reaksi. Salah satu cara yang efektif
adalah dengan menurunkan energi aktivasi. Penambahan katalis dapat
menurunkan energi aktivasi. Reaksi ini berlangsung lambat, karena energi
aktivasinya lebih besar dibanding energi molekulnya. Hanya sebagian kecil
molekul yang mencapai aktivasi dengan katalis lebih rendah. Katalis itu berupa
zat yang dicampurkan dengan reaktan. Jika reaksi di atas tanpa katalis, AB dan C
bertumbukan sampai mencapai Ea yang relatif tinggi, karena umumnya energi
molekulnya rendah, jadi tumbukan yang terjadi tidak efektif. Ea sangat sulit
dicapai, untuk itu maka ditambahkan zat yang bertindak sebagai katalis.
Ternyata pada saat katalis dicampurkan reaksi makin cepat. Jelas bahwa
katalis itu dapat mempengaruhi salah satu reaktan, misalnya dalam reaksi ini
katalis cocok sifatnya dengan AB. Maka seperti robot AB tertarik ke katalis
membentuk KAB. KAB tergolong kompleks teraktivasi yang merupakan tahap
reaksi hipotesis KAB kemudian terurai menjadi KA dan B. Setelah itu terjadi
tahap reaksi berikutnya, yaitu C ditarik oleh KA menjadi KAC yang kemudian
langsung K lepas dan terbentuklah AC. Jadi, katalis ikut ambil bagian dalam
reaksi, memberi jalan baru melalui mekanisme reaksi baru yang energi
aktivasinya lebih rendah, kemudian terbentuk kembali dalam keadaan yang sama.
Katalis dapat berfungsi sebagai zat perantara maupun sebagai zat pengikat.
Katalis yang berfungsi sebagai zat pengikat, yaitu logam-logam seperti Pt,
Cr, dan Ni. Permukaan logam-logam ini memiliki kemampuan mengikat zat yang
akan bereaksi sehingga terbentuk spesi yang reaktif. Logam-logam ini
mempercepat reaksi-reaksi gas dengan cara membentuk ikatan lemah antara gas
dan atom-atom logam pada permukaan, proses ini disebut adsorpsi. Gas-gas yang
terikat atau terabsorpsi pada permukaan logam-logam akan lebih mudah bereaksi.
DAFTAR PUSTAKA
Nama
: M. Fajar Ridwan
NIM
: 03031181520016
Shift
: Selasa, 13.00-15.00 WIB
Kelompok
:3
Armando. 2013. Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Biokatalis (Enzim).
Jurnal Bioenergi. Vol.11(2) : 34-39.
Elliyanti, A. 2014. Pengaruh Katalis Homogen dan Heterogen pada Proses
Reaksi Transesterifikasi. Jurnal Teknik Kimia. Vol.6(8) : 43-49.
Hikmah, N. 2012. Pembuatan Metil Ester dari Minyak Dedak dan Metanol
dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi. Jurnal Teknik. Vol.
13(4) : 12-18.
Jessika, M. 2013. Pengaruh Katalis terhadap Pembuatan Metil Ester dari Minyak
Jelantah dengan Proses Esterifikasi. Semarang: Universitas Diponegoro.
Rian. 2014. Pengaruh Katalis Basa (NaOH) pada Tahap Reaksi Transesterifikasi
Terhadap Kualitas Biofuel dari Minyak Tepung Ikan Sardin. Jurnal
Teknosains. Vol. 2(2) : 103-114.
Triya, D. 2015. Pengaruh Katalis Asam (H2SO4) Pembuatan Biodiesel dengan
Reaksi Esterifikasi. Jurnal Teknik. Vol.7(5) : 52-58.