1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Masalah yang telah lama dihadapi industri kimia adalah ketergantungan
penggunaan dalam volume besar suatu pelarut organik yang berbahaya, mudah
terbakar dan merusak lingkungan. Akibatnya, terdapat tekanan yang signifikan
dalam bidang sosial, ekonomi, lingkungan dan politik untuk mengurangi dan
mengganti penggunaan pelarut organik tersebut dengan pelarut organik yang lebih
ramah lingkungan [1].
Untuk mengatasi masalah tersebut, cairan ionik/ionic liquids (ILs) telah
diterima sebagai revolusi bahan kimia baru yang lebih ramah lingkungan.
Kelompok bahan kimia baru ini dapat mengurangi penggunaan pelarut organik
berbahaya dan polusi yang diakibatkannya [2]. Namun, sifat ramah lingkungan
yang ditunjukkan oleh ILs masih kurang karena ILs masih memiliki beberapa
keterbatasan, yaitu: (1) terlalu mahal jika berbasis imidazolium dan pyridinium
karena menyebabkan biaya tinggi (5-20) kali lebih tinggi daripada biaya
konvensional pelarut organik) [3]; (2) memiliki toksisitas yang sama atau bahkan
lebih tinggi dari pelarut organik [3]; (3) umumnya biodegradasinya rendah [3]; (4)
terlalu mahal jika digunakan untuk aplikasi yang besar karena ILs tidak dapat
disintesis dengan baik di laboratorium dengan satu langkah sintesis [4]; (5) proses
pemurnian multi stage yang diperlukan untuk memurnikan ILs setelah disintesis
memiliki biaya produksi yang cukup tinggi [4]; (6) dibutuhkan tingkat kemurnian
yang tinggi karena adanya pengotor walaupun dalam jumlah sedikit akan
mempengaruhi sifat fisik ILs [5]; dan (7) sintesis ILs sangat tidak ramah
lingkungan [5].
Deep eutectic solvent (DES) baru-baru ini muncul sebagai alternatif dalam
pelarut ionik dengan biaya rendah. Beberapa penulis juga manyatakan DES
sebagai ILs yang baik karena DES memiliki sifat fisik dan sifat pelarut yang
sebanding dengan ILs, seperti densitas, viskositas, indeks bias, konduktivitas dan
tegangan permukaan [6,7]. Akan tetapi, DES secara struktural berbeda dengan
ILs, yaitu dapat memiliki jenis ion dan non ionik yang terhubung oleh jaringan
2
ikatan hidrogen [8]. Selain itu, DES memiliki kelebihan, yaitu tidak beracun, tidak
reaktif dengan air dan biodegradable, sehingga berpotensi sebagai pelarut ramah
lingkungan yang dapat menggantikan ILs dalam berbagai aplikasi industri karena
karakteristik yang sama tersebut [9,8]. Saat ini saja DES telah memiliki peran
penting dalam bidang sintesis biodiesel, seperti sebagai pelarut untuk
menghilangkan katalis dari biodiesel [10], sebagai pelarut untuk menghilangkan
gliserol dari biodiesel [11], sebagai media dalam reaksi enzimatik sintesis
biodiesel [12] dan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel [13].
Biasanya, sebuah DES umumnya dibentuk dari suatu campuran hydrogen
bond donor (HBD)/donor ikatan hidrogen dengan garam halida dan akan
menghasilkan cairan dalam suhu kamar yang memiliki titik leleh lebih rendah dari
masing-masing komponen penyusunnya [14]. Dimana, interaksi HBD dengan
garam kuaterner akan mengurangi kekuatan elektrostatik anion-kation, sehingga
mengurangi titik beku campuran [15]. Salah satu komponen yang paling luas digunakan untuk pembentukan DES adalah choline chloride (ChCl) karena
merupakan garam amonium kuaterner yang murah, biodegradable dan tidak
beracun dengan kombinasi dengan HBD seperti urea, asam karboksilat (misalnya,
asam oksalat), poliol (misalnya, gliserol) atau alkohol (misalnya, etilen glikol)
[16,17]. Dimana, urea, etilen glikol dan gliserol merupakan HBD yang paling
banyak digunakan karena harganya yang murah dan juga mudah berdifusi [18].
Leron, dkk., [17] pada tahun 2012 melaporkan DES dari ChCl dengan urea, etilen
glikol dan gliserol sebagai HBD dan disebutkan bahwa dengan rasio molar yang
sama (ChCl : HBD) titik beku DES dari etilen glikol adalah yang paling rendah
dibandingkan DES dari urea dan gliserol. Selain itu, Maugeri, dkk., [15] pada tahun 2012 juga melaporkan bahwa golongan sakarida (yaitu, xylitol, D-sorbitol dan D-isosorbide) dapat diturunkan sebagai HBD dalam membentuk DES dan DES yang dihasilkan berwujud cairan pada suhu ruangan. Pada penelitian
Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 juga dilaporkan pembuatan DES berbasis
ChCl dengan golongan sakarida (D-glukosa) sebagai HBD dan dilaporkan bahwa
sifat fisik DES yang dihasilkan, seperti densitas, viskositas, tegangan permukaan,
indeks bias dan pH hampir serupa dengan cairan ionik pada umumnya. Pembuatan
3
DES tersebut terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dari komponen penyusunnya,
yaitu jenis dan rasio molar garam amonium dan HBD, suhu dan kadar air [19,5].
Berdasarkan hal tersebut, peneliti berminat untuk mensintesis deep
eutectic solvent (DES) berbasis ChCl sebagai garam halida organik dengan
golongan sakarida (glukosa) dan etilen glikol sebagai HBD.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Deep eutectic solvent (DES) merupakan alternatif dalam pelarut ionik
yang berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan, dimana DES sangat
dipengaruhi oleh rasio molar dan jenis komponen penyusunnya. Oleh sebab itu,
dilakukan penelitian pembuatan DES berbasis ChCl sebagai garam halida organik
dengan golongan sakarida (glukosa) dan etilen glikol sebagai HBD.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengamati pengaruh jenis HBD (glukosa/etilen glikol) terhadap
karakteristik deep eutectic solvent (DES) yang dihasilkan.
2. Mengamati pengaruh rasio molar ChCl:HBD (glukosa/etilen glikol)
terhadap karakteristik deep eutectic solvent (DES) yang dihasilkan.
3. Mencari kondisi terbaik dari variabel proses pada rentang yang diamati
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah:
1. Memberikan alternatif suatu pelarut ramah lingkungan dalam bidang
industri kimia.
2. Memberikan informasi mengenai golongan sakarida (glukosa) dan alkohol
(etilen glikol) yang dapat digunakan sebagai HBD dalam pembuatan deep
eutectic solvent (DES).
3. Memberikan informasi mengenai pembuatan deep eutectic solvent (DES)
4 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera utara, Medan.
2. Bahan baku yang digunakan adalah choline chloride/ChCl (C5H14CINO),
glukosa (C6H12O6) dan etilen glikol ( C2H6O2)
3. Sintesis deep eutectic solvent (DES) dilakukan dengan kondisi reaksi:
a. Variabel tetap
Jenis garam = Choline Cloride (ChCl) [19]
Kecepatan pengadukan (rpm) = 400 [19]
Suhu (0C) = 80 [19]
Waktu (jam) = 2 [19]
b. Variabel bebas Jenis HBD = glukosa dan etilen glikol Rasio molar garam:HBD (1) ChCl: glukosa = 1:1; 1,25:1; 1,5:1; 1,75:1; 2:1; 2,25:1; 2,5:1 [19]
(2) ChCl : etilen glikol =1:1; 1:1,25; 1:1,5; 1:1,75; 1:2; 1:2,25; 1:2,5 [10]
4. Analisis yang dilakukan adalah analisis karakteristik deep eutectic solvent
(DES) yang dihasilkan meliputi:
a. Titik beku
b. Densitas
c. Viskositas
d. pH
