Prodi Kimia FMIPA UNIVERSITAS UDAYANA 2019

PENGEMBANGAN KATALIS HETEROGEN HIJAU FUNGSI GANDA BERBAHAN BAKU CANGKANG KEPITING LIMBAH SEAFOOD:

MODIFIKASI, KARAKTERISASI, DAN

APLIKASINYA UNTUK KONVERSI MINYAK BEKAS KULINER MENJADI BIODIESEL

Oleh:

I Nengah Simpen I Made Sutha Negara

Sofyan Dwi Jayanto Prodi Kimia FMIPA

UNIVERSITAS UDAYANA

2019

PENDAHULUAN

Latar Belakang

• Bahan baku untuk produksi energi terbarukan (biodiesel) pengganti fosil diesel mendesak diperlukan.

• Minyak bekas kuliner (minyak jelantah) sebagai bahan baku sangat menjanjikan, karena ketersediaan melimpah sehingga murah dan mudah didapat serta bersifat ramah lingkungan dan renewable. Penggunaan ini, juga dapat mengatasi pembuangan minyak bekas berlebih, yang berbahaya bagi tubuh bila dipakai berulang untuk

memasak (lebih dari 4 kali pakai).

• Dalam produksi biodiesel, diperlukan katalis asam untuk esterifikasi dan katalis basa untuk transesterifikasi.

• Saat ini menggunakan katalis homogen (asam sulfat atau feri sulfat dan NaOH atau KOH). Hasil (yield)

biodiesel relatif lebih tinggi, tetapi susah pemisahan dan pemurnian produk, kurang ramah lingkungan dan tidak ekonomis serta menimbulkan korosif pada mesin.

• Solusinya adalah menggunakan katalis heterogen hijau fungsi ganda karena keunggulannya (sedikit unit

pemisahan, kemudahan proses pemisahan dan

pemurnian produk, juga non-toksik dan non-korosif serta dapat diregenerasi).

• Saat ini, katalis heterogen CaO/TiO₂ telah digunakan oleh Salinas et al, 2010; K₂O/CaO-ZnO telah digunakan Istadi et al., 2015. Namun, keduanya menggunakan CaO sintetik, yang dapat membentuk fasta dengan metanol saat diinteraksikan, akibatnya menjadi kurang stabil.

• Berlandaskan hal tersebut, penelitian ini yaitu,

pengembangan katalis heterogen hijau CaO berbahan baku cangkang kepiting sebagai matriks, diembankan K₂O sebagai penyedia situs basa dan TiO₂ sebagai penyedia situs asam secara solid state reaction, selanjutnya dilakukan uji katalitik untuk proses

sinambung reaksi esterifikasi-transesterifikasi minyak jelantah menjadi biodiesel.

METODELOGI

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteritik Katalis:

1. Luas permukaan dan ukuran partikel

Luas permukaan spesifik CaO meningkat dengan

pengembanan K2O dan menurun dengan penambahan TiO2. Sementara, berbalikan dengan ukuran partikel (D). Ukuran partikel dikatagorikan nanopartikel (1-100 nm).

2. Keasaman-kebasaan dan jumlah situs permukaan

• Kebasaan meningkat setelah K2O diembankan, namun menurun dengan peningkatan TiO2.

Sedangkan keasaman, meningkat dengan pengembanan TiO2 pada CaO/K2O.

• Berdasarkan karakteritik luas muka dan situs aktif, katalis CaO/K2O:TiO2 rasio 3:1, menghasilkan

karakteristik terbaik.

3. Gugus fungsional permukaan

Ca=O muncul pada bilangan gelombang 500 cm-1. K=O

disekitar CaO muncul pada 800 cm-1.

Sementara, adanya Ti muncul pada 1600 cm- 1 sebagai Ti-OH.

Perbedaan rasio TiO2 menyebabkan

pergeseran bilangan gelombang. Artinya, K2O dan TiO2 telah masuk dalam struktur CaO.

4. Kristalinitas

CaO, K2O, dan TiO2 semua tergolong kristalin dan semi kristalin. K2O muncul pada 2-theta 28,57o dengan

intensitas relatif 29,90 counts. TiO2 muncul pada 2-theta 25,19o dengan intensitas relatif 67,45 counts. Artinya, K2O dan TiO2 telah masuk dalam struktur kristal CaO.

5. Morfologi permukaan

Menampilkan bentuk partikel yang tidak beraturan

(irregular shaped particles) dengan membentuk lipatan- lipatan, dominan pada CaO/K₂O, berkurang pada

CaO/K₂O:TiO₂ (3:1) dan sangat sedikit pada CaO.

B. Uji Aktivitas Katalis:

1. Optimasi Rasio Massa

2. Optimasi waktu reaksi

3. Optimasi rasio metanol/minyak Kondisi optimum

diperoleh pada rasio massa katalis 5%, waktu reaksi 60 menit, dan rasio

metanol/minyak 9:1.

5. Aktivitas katalis CaO, CaO/K2O, dan CaO/K2O:TiO2 (3:1) pada kondisi optimum

6. Karakterisasi biodiesel: hasil analisis GC-MS

Konversi

minyak menjadi biodiesel telah berhasil

membentuk metil ester dengan 6

puncak utama.

7. Karakterisasi biodiesel: sifat fisik kimia

Sifat fisik kimia biodiesel yang diperoleh telah sesuai

beberapa

parameter SNI- 04-7182-2006.

KESIMPULAN

• Karakteristik terbaik diperoleh pada katalis CaO/K₂O:TiO₂ rasio 3:1.

• Konversi minyak jelantah menjadi biodiesel, diperoleh optimum pada rasio massa katalis 5%, waktu reaksi 60 menit, dan rasio molar metanol/minyak 9:1 dengan yield 88,24% lebih tinggi dibandingkan katalis CaO (64,09%) dan CaO/K₂O (65,03%).

• Analisis GC-MS menunjukkan, minyak jelantah telah berhasil dikonversi menjadi biodiesel dengan terbentuknya metil ester dan telah sesuai beberapa parameter SNI-04- 7182-2006.