1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Menipisnya sumber energi fosil menyebabkan terjadinya krisis bahan bakar seperti yang terjadi saat ini. Pada tahun 2013 Badan Pusat Statistik mencatat bahwa produksi minyak mentah Indonesia sebanyak 279.412,10 ribu barel, namun dari tahun 2008-2012 jumlah produksinya selalu mengalami penurunan [1]. Hal ini menyebabkan dilakukannya pengembangan bahan bakar terbarukan dari tumbuhan khususnya kelapa sawit, dimana bahan bakar ini ramah lingkungan dan bebas dari sulfur ataupun nitrogen [2-3]. Palm olein adalah salah satu alternatif bahan baku yang dapat digunakan untuk bahan bakar terbarukan. Palm olein merupakan fraksi cair dari minyak kelapa sawit yang telah di fraksinasi [4]. Jumlah palm olein di Indonesia sangat berlimpah sehingga pengembangan dari pemanfaatan palm olein ini dapat dilakukan, dimana pada tahun 2013 Indonesia merupakan negara penghasil minyak sawit terbesar di dunia dengan produksi mencapai 27,8 juta ton [5].
Catalytic cracking merupakan proses kimia yang dapat diaplikasikan dalam pembuatan biofuel dari palm olein. Palm olein bisa direngkah menjadi biofuel karena memiliki rantai karbon yang panjang. Proses ini dapat menghasilkan sejumlah produk bahan bakar hidrokarbon cair seperti biogasolin [6], biodiesel [7] dan kerosen [8]. Proses ini telah dibuktikan dapat menghasilkan biofuel dari berbagai bahan baku seperti minyak sawit, minyak biji karet, minyak kedelai dan lain-lain. Proses catalytic cracking menggunakan katalis heterogen (padatan) yang digunakan untuk mempercepat reaksi. Beberapa katalis yang umum digunakan dalam perengkahan berkatalis ini adalah Al-SBA-15 [10], zeolit alam [6], silika alumina [11], ZSM-5 [12] dan beberapa katalis lainnya. Chew dan Bhatia juga melakukan penelitian menggunakan bahan baku CPO dan minyak jelantah dengan katalis HZSM-5 dan REY, dari hasil penelitian yang dilakukan diketahui bahwa HZSM-5 memberikan nilai yield liquid produk yang lebih besar, selain itu juga dilaporkan bahwa HZSM-5 menghasilkan fraksi produk gasolin yang lebih
2
banyak dibandingkan dengan beta zeolit yang cenderung untuk menghasilkan produk kerosin dan biodiesel dalam OLP [2]. Zeolit merupakan katalis yang biasa digunakan dalam proses catalytic cracking. Zeolit memiliki kelebihan diantaranya memiliki stabilitas termal, memiliki selekfitas [13] dan strukturnya yang sangat teratur [12], selain itu zeolit merupakan katalis yang efektif dalam merengkah trigliserida [44].
Melimpahnya jumlah palm olein di Indonesia memungkinkan pengembangan pemanfaatannya sebagai biofuel dengan menggunakan proses catalytic cracking. Penelitian tentang produksi biofuel dengan menggunakan proses catalytic cracking untuk sampel minyak tumbuhan sudah pernah dilakukan. Berikut beberapa penelitian tentang proses catalytic cracking minyak tumbuhan:
- Li, dkk (2014) melakukan penelitian proses catalytic cracking dengan menggunakan minyak biji karet sebagai bahan baku dan katalis USY. Mereka melakukan variasi untuk suhu, rasio katalis dan waktu reaksi. Diperoleh kondisi terbaik katalis/bahan baku pada rasio 1/50 dan suhu 420 oC dengan waktu 90 menit. Dihasilkan liquid produk mencapai 75,6 % [14].
- Li, dkk (2013) melakukan penelitian proses catalytic cracking menggunakan minyak jelantah sebagai bahan baku dan katalis K2O/Ba-MCM-41. Melakukan variasi untuk suhu, rasio katalis dan waktu reaksi. Diperoleh yield bio-oil tertinggi pada suhu 430 oC, rasio katalis/bahan baku 1/30 dan waktu reaksi 110 menit dengan nilai 67,7 % [15].
- Sirajudin, dkk (2013) melakukan penelitian proses catalytic cracking menggunakan fix bed micro reactor dan katalis HZSM-5 dengan bahan minyak sawit. Mereka melakukan variasi terhadap temperatur dan laju alir dari N2. Diperoleh yield tertinggi pada 450 oC dan laju alir N2 100 ml/min, dimana dihasilkan bensin 28,87%, kerosen 16,70%, diesel 12,2% [8].
1.2Perumusan Masalah
Catalytic cracking merupakan reaksi pemutusan rantai karbon dari molekul
hidrokarbon. Saat ini proses catalytic cracking dikembangkan untuk menghasilkan biofuel dari minyak/ lemak dari hewan maupun tumbuhan. Adapun faktor yang mempengaruhi proses ini dalam menghasilkan biofuel adalah jenis
3
katalis, jumlah katalis, temperatur operasi, waktu reaksi, tekanan dan jenis bahan baku [9]. Pada penelitian ini digunakan reaktor batch bertekanan dimana tekanan operasi akan naik seiring naiknya suhu dan waktu reaksi.
Adapun permasalahan yang ingin diteliti dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh temperatur dan waktu operasi terhadap yield dan distribusi dari biofuel yang dihasilkan dengan menggunakan reaktor bertekanan.
1.3Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pengaruh temperatur dan waktu operasi terhadap yield dan distribusi dari biofuel yang dihasilkan serta mendapatkan kondisi terbaik untuk yield biofuel tertinggi dari proses catalytic cracking palm olein menggunakan katalis ZSM-5 dengan menggunakan reaktor bertekanan.
1.4Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Menghasilkan alternatif biofuel dengan menggunakan proses catalytic cracking.
2. Memberikan informasi tentang pengembangan penggunaan palm olein. 3. Menghasilkan bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan.
1.5Ruang Lingkup
Penelitian pembuatan biofuel dari palm olein dengan menggunakan proses catalytic cracking menggunakan katalis ZSM-5 ini dilakukan di Laboratorium Oleokimia dan Laboratorium Analisa, Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS). Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah palm olein dan katalis ZSM-5. Peralatan yang digunakan adalah reaktor bertekanan (parr 4848).
Adapun variabel dalam penelitian ini adalah: Variabel Tetap
o Rasio katalis = 2% dari berat umpan [14]
o Kalsinasi katalis = 600 oC selama 6 jam [2]
4 Variabel yang divariasikan
o Temperatur operasi = 375, 400, 425 dan 450 oC o Waktu operasi = 60, 90, 120 dan 150 menit
Analisa yang dilakukan pada produk tersebut adalah:
o Analisis komposisi bahan baku menggunakan alat gas chromatography (GC) o Analisis liquid product (LP) dengan alat gas chromatography (GC)
menggunakan detektor flame ionized detector (FID).
