PROPOSAL PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020

PROPOSAL

PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020

JUDUL PENELITIAN

BIO JET-FUEL RANGE ALKANES PRODUCTION FROM KEMIRI SUNAN OIL (Reutealis trisperm Oil) VIA HYDRODEOXYGENATION REACTION BY

METAL/ALUMINOSILICATES FROM LOCAL SOURCE

Tim Peneliti

Prof. Dr. Didik Prasetyoko, S.Si., M.Sc (Kimia/FSAD/ITS)

Dr. Yuly Kusumawati, M.Si (Kimia/FSAD/ITS)

DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2020

ii DAFTAR ISI Halaman Sampul………... Daftar Isi…... Daftar Tabel... Daftar Gambar... Daftar Lampiran……….………... i ii iii iv v BAB I RINGKASAN……….. 1 BAB II PENDAHULUAN…..…... 3 2.1.Latar Belakang... 3 2.2.Permasalahan……... 6 2.3.Tujuan Khusus……...……… 6 2.4. Urgensi Penelitian………. 7

BAB III TINJAUAN PUSTAKA…... 8

3.1. Bio jet-fuel………... 8

3.2. Reaksi Hidrodeoksigenasi untuk Produksi Bio jet-fuel……… 8

3.3. Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi………... 10

3.4. Material Aluminosilikat………... 12

3.5.Minyak Kemiri Sunan (Reutealis trisperm Oil)………... 13

3.6. Roadmap Penelitian dan Track Record Peneliti……….. 13

3.7. State of The Art Penelitian ……… 16

BAB IV METODE………..………. 17

4.1. Skema dan Tahapan Penelitian………. 17

4.2. Prosedur Penelitian………... 18

BAB V JADWAL DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA ……… 20

5.1. Jadwal Penelitian………..………... 20

5.2. Rencana Anggaran Biaya………...……….. 20

BAB VI DAFTAR PUSTAKA……….……….……….. 23

BAB VII LAMPIRAN……….……….……… 27

7.1. Biodata Ketua Peneliti………. 27

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Review Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi pada Produksi Bio Jet-Fuel...

11

Tabel 3.2. Roadmap Pusat Penelitian Sanis dan Fundamental LPPM ITS…….. 13 Tabel 5.1. Jadwal Kegiatan Penelitian ………. 20

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1. Jalur Reksi Hydrotreating Trigliserida……….. 9

Gambar 3.2. Roadmap Usulan Penelitian Hi-Impact……… 15

Gambar 3.3. Track Record Penelitian Biofuel Tim Peneliti………. 16

v

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 7.1. Biodata Ketua Peneliti... 27 Lampiran 7.2. Biodata Anggota Peneliti... 29

1

BAB I RINGKASAN

Usulan penelitian ini memiliki tujuan untuk menghasilkan produk senyawa alkana dalam range bio jet-fuel dari bahan baku minyak nabati non-edible Kemiri Sunan (Reutealis trisperma) menggunakan material katalis aluminosilikat dari sumber alam lokal dalam rangka mendukung subtitusi bahan bakar yang berkelanjutan. Bio jet-fuel dari konversi minyak nabati non-edible Reutealis trisperm atau Kemiri Sunan merupakan alternatif pengganti bahan bakar fosil yang potensial untuk dikembangkan karena faktor kelimpahan yang tinggi dan tidak menimbulkan persaingan dengan sektor pangan dan pertanian. Dengan meningkatnya kebutuhan energi dalam bidang transportasi dari tahun ke tahun, mengakibatkan penelitian tentang teknologi subtitusi bahan bakar maupun pengembangan material maju sebagai katalis reaksi konversi minyak nabati menjadi bio jet-fuel menjadi perhatian banyak peneliti. Peningkatan performa bahan bakar jenis biodiesel menjadi bio jet-fuel karena keunggulan sifat fisik dan kimianya untuk aplikasi pada mesin kendaraan darat dan udara, melibatkan penggunaan katalis yang spesifik dan selektif dalam reaksi konversi energi baru terbarukan.

Inovasi modifikasi katalis konversi untuk menghasilkan senyawa hidrokarbon alkana dalam range bio jet-fuel sangat berperan untuk mencapai hasil akhir reaksi konversi katalitik dengan tingkat selektifitas dan konversi yang tinggi. Dalam usulan penelitian ini modifikasi permukaan katalis aluminosilikat dilakukan dengan penambahan logam aktif nikel dan kobalt serta variasi interaksi logam dan support dalam framework aluminosilikat. Material aluminosilikat dalam penelitian ini disintesis dari sumber alam lokal seperti limbah bauksit (Red mud) dan kaolin juga merupakan keterbaruan dalam penelitian produksi bio jet-fuel melalui reaksi hidrodeoksigenasi. Selain itu pemanfaatan limbah bauksit juga menjadi salah satu solusi permasalahan lingkungan yang dapat diintegrasikan dengan pemngembangan material untuk energi dan lingkungan.

Penelitian yang diusulkan ini meliputi tahapan sintesis dan karakterisasi material logam/aluminosilikat melalui proses alkali fusi yang ditambahkan dengan logam aktif Ni dan Co sebagai katalis reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan. Karakterisasi fisika dan kimia katalis dalam penelitian ini dilakukan dalam rangka mengetahui efektivitas dan selektivitas katalis berbasis sumber lokal pada produksi senyawa alkana dalam range bio jet-fuel. Uji katalitik reaksi

2

hidrodeoksigenasi selanjutnya dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan feedstock minyak Kemiri Sunan dalam reaktor batch dengan variasi parameter reaksi jenis katalis, suhu dan waktu reaksi untuk mendapatkan data tentang konversi dan selectivitas produk senyawa alkana range bio jet-fuel.

Luaran yang ditargetkan dalam penelitian ini yaitu artikel ilmiah yang disubmit pada jurnal internasional teindeks Scopus Q1 yaitu Journal of The Energy Institute dengan H Index Jurnal 31, Impact factor 3,774, citation score 4,10.

3

BAB II PENDAHULUAN

2.1. Latar Belakang

Produksi bahan bakar terbarukan dewasa ini menjadi semakin penting untuk dilakukan karena faktor menipisnya bahan bakar fosil dan permasalahan pemanasan global. Kebutuhan bahan bakar untuk sektor transportasi meliputi transportasi darat, laut maupun udara masih mendominasi 25% kebutuhan energi di dunia. Saat ini, produksi bahan bakar terbarukan sangat bergantung pada biomassa edible seperti gula (pati dan sirup) dan vegetable oil sedangkan permintaan bahan bakar untuk kendaran mesin diesel dan mesin jet semakin meningkat dari tahun ke tahun. Oleh karena itu penelitian tentang produksi bahan bakar bio jet-fuel terbarukan berbasis bahan baku non edible biomassa perlu untuk dikembangkan [1]. Bahan baku turunan trigliserida seperti minyak nabati non-edible merupakan salah satu bahan baku yang potensial untuk digunakan dalam produksi bahan bakar jet berbasis biomassa atau disebut bio jet-fuel [2]. Bio fuel memiliki komponen utama senyawa hidrokarbon alkana C10-C20 dimana range jet-fuel memiliki rantai hidrokarbon alkane C9-C16 [1].

Beberapa teknik untuk memproduksi bio jet-fuel dari minyak adalah dengan metode hydrotreating dan thermal catalytic cracking. Senyawa bahan bakar yang dihasilkan melalui proses hydrotreating maupun cracking adalah bahan bakar gas (hidrokarbon C1-C5, CO, CO2); bahan bakar cair (senyawa hidrokarbon linier paraffin, naftalen dan olefin serta senyawa yang mengandung oksigen seperti aldehid, keton, dan asam karboksilat); air dan arang. Kandungan atom oksigen yang berlebih pada senyawa dalam bio jet-fuel menyebabkan penggunaannya sebagai bahan bakar pengganti bahan bakar fosil menjadi terbatas karena memiliki nilai pembakaran yang rendah [3].

Reaksi kimia untuk menghilangkan atom oksigen dan menghasilkan senyawa rantai panjang alkana dapat dilakukan melalui reaksi transfer hidrogen sebagai agen pereduksi, namun reaksi tersebut memiliki efisiensi reaksi atomik yang rendah serta tidak dapat dilakukan dalam skala besar. Reaksi berbasis H2 seperti reaksi hidrogenasi dan reaksi hidrodeoksigenasi merupakan salah satu cara yang lebih efektif untuk menghilangkan atom oksigen pada senyawa bahan bakar cair. Reaksi hidrodeoksigenasi merupakan reaksi penghilangan oksigen yang diikuti dengan reaksi oligomerisasi untuk menghasilkan senyawa hidrokarbon linier tidak jenuh yang dapat dilakukan

4

melalui proses thermal catalytic cracking yang terintegrasi dengan proses distilasi [4]. Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang produksi bio jet-fuel melalui proses cracking dan distilasi dengan bahan baku trigliserida telah menghasilkan senyawa hidrokarbon gas, senyawa kerosene (alkane range jet-fuel) serta senyawa hidrokarbon range diesel. Untuk memenuhi kriteria spesifik jet-fuel yaitu memiliki rantai hidrokarbon linier; rantai bercabang hidrokarbon C10-C12 atau alkana siklik; serta rantai bercabang hidrokarbon C13-C16 ikatan rangkap, maka reaksi cracking dan isomerisasi trigliserida harus terjadi dalam reaksi konversi minyak nabati menjadi bio jetfuel. Proses isomerisasi dan cracking tersebut dimungkinkan terjadi melalui bantuan katalis bifunctional. Namun, proses cracking yang berlebihan dalam reaksi dapat menyebabkan berkurangnya hasil produk senyawa dalam range jetfuel dan meningkatnya hasil produk senyawa hidrokarbon rantai pendek C1-C4, dengan demikian pemilihan katalis yang tepat harus diperhatikan agar dihasilkan senyawa bio jet-fuel [1].

Proses pembuatan bio jet-fuel melibatkan katalis yang selektif terhadap reaksi hidrodeoksigenasi sehingga didapatkan hidrokarbon berstruktur parafin kerosen. Penggunaan katalis heterogen dibandingkan katalis homogen lebih banyak dipilih karena memiliki keuntungan antara lain dapat digunakan kembali melalui proses pemisahan katalis yang mudah, konsumsi katalis yang lebih sedikit serta hasil akhir produk bahan bakar tidak mengandung katalis sehingga tidak membutuhkan proses pemurnian [5]. Katalis heterogen yang telah digunakan dalam reaksi hidrodeoksigenasi adalah katalis menggunakan logam tersulfidasi seperti CoMo dan NiMo yang diembankan pada katalis pendukung seperti alumina [6]. Penggunaan katalis berbasis sulfida masih memiliki kelemahan karena terjadinya deaktivasi katalis pada proses reaksi serta adanya sulfur sebagai kontaminan pada hasil reaksi [7] Katalis lain yang digunakan yakni logam mulia seperti Pd dan Pt yang diembankan pada material pendukung seperti karbon [8]. Penggunaan katalis logam mulia memberikan selektivitas yang tinggi terhadap reaksi hidrodeoksigenasi akan tetapi kurang disukai karena pertimbangan ekonomi. Untuk itu penggunaan logam lain selain logam mulia seperti nikel kobalt dan tembaga banyak dikaji dalam reaksi pembentukan bio jet-fuel.

Katalis gabungan logam dan asam atau katalis bifunctional yang terdiri atas katalis pendukung serta logam/logam oksida sebagai situs aktif telah banyak dikembangkan oleh banyak peneliti. Katalis pendukung/support yang digunakan pada reaksi hidrodeoksigenasi trigliserida harus memiliki ukuran pori yang besar agar dapat meningkatkan laju difusi reaktan. Logam/logam

5

oksida yang diembankan harus bersifat aktif dan selektif pada reaksi hidrodeoksigenasi. Jenis katalis pendukung pada reaksi hidrodeoksigenasi yang banyak dilaporkan oleh peneliti yakni karbon aktif [9], multi walled carbon nanotube/MWCNT [10], TiO2 [11], ZrO2 [12], CaO [13] SiO2 [14], Al2O3 [15] SiO2-Al2O3 [16] serta zeolit [17,18,19].

Beberapa penelitian terakhir menunjukkan bahwa material aluminosilikat memiliki kemampuan katalitik yang baik pada reaksi produksi bio jet-fuel berbasis trigliserida [20]. Hal ini dikarenakan karakteristik moderate acid dari sisi asam Lewis dan asam Brønsted pada material tersebut [21] dan adanya mesopori akan mengurangi hambatan sterik serta meningkatkan kestabilan termal serta densitas dari katalis [22]. Material aluminosilikat mesopori dapat disintesis dengan metode hidrotermal menggunakan bahan komersil seperti ludox dan natrium aluminat sebagai sumber silika dan alumina maupun bahan-bahan alam dan limbah sebagai sumber silika dan alumina. Bahan alam dan limbah yang telah banyak digunakan diantaranya adalah kaolin [22] dan red mud [23]. Red mud adalah residu atau bahan buangan yang berasal dari pengolahan bauksit untuk produksi alumina. Komposisi yang dominan dalam red mud adalah Fe2O3 (48,89 %), Al2O3 (29,00 %), dan SiO2 (18,10 %). Kandungan alumina dan silika yang cukup tinggi pada red mud tersebut dapat dimanfaatkan untuk sintesis material aluminosilikat [23].

Penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh tim peneliti dalam produksi biodiesel diantaranya adalah sintesis katalis seperti WO3/SMP [24], aluminosilikat mesopori [25] dan ZSM-5 dari kaolin [26,27], CaO [28] dan CaOZnO [29] untuk transesterifikasi trigliserida. Selain itu, tim peneliti juga telah melaporkan produksi biodiesel berbasis minyak nabati non-edible dari minyak Reutealis trisperma yang menghasilkan karakteristik biodiesel memenuhi standar ASTM D6751 melalui reaksi transesterifikasi [30]. Pemanfaatan minyak nabati non-edible di Indonesia sebagai bahan baku bio jet-fuel diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomis bahan bakar, mengurangi ketergantungan bahan bakar fosil serta mendukung program pemerintah dalam rangka subtitusi energi fosil dan bauran energi baru terbarukan yang pada tahun 2025 mencapai target 31%. Oleh karena itu penelitian tentang produksi senyawa bio jet-fuel dari minyak Kemiri Sunan sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia

Beberapa jenis minyak nabati seperti C. pentandra [31] Silybum marianum L. [32], Cerberra odollam [33] dan Reutealis trisperma [30] tengah dikembangkan sebagai bahan baku dalam produksi biodiesel dan bio jet-fuel. Holilah dkk., (2015) melaporkan bahwa Reutealis trisperma atau Kemiri Sunan memiliki kandungan minyak 50 – 52 %b/b, kandungan ini lebih banyak dibandingkan minyak

6

kelapa sawit, sehingga Reutealis trisperma dapat dikatakan memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan baku pada produksi bio jet-fuel [30].

Penelitian dalam rangka pengembangan energi baru terbarukan bio jet-fuel berbasis minyak Kemiri Sunan menggunakan katalis material aluminosilikat dari sumber lokal ini selain memiliki keutamaan dalam peningkatan nilai ekonomis bahan bakar bio jet-fuel serta pemanfaatan sumber local limbah mineral sebagai katalis, juga diharapkan dapat menunjang penguatan sektor bahan bakar transportasi berbasis bio jet-fuel melalui diversifikasi bahan baku nabati. Penelitian ini juga dimungkinkan dapat mendukung optimalisasi peranan nanoteknologi dan nanomaterial dalam industri energi baru terbarukan.

Dalam usulan penelitian ini akan disintesis katalis aluminosilikat dari Red mud/Kaolin untuk produksi senyawa alkana dalam range bio jet-fuel melalui reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan. Parameter jenis katalis pendukung serta logam maupun parameter kondisi reaksi hidrodeoksigenasi seperti suhu, dan waktu akan dipelajari untuk mengetahui komposisi produk alkane dalam range bio jet-fuel yang dihasilkan.

2.2. Permasalahan

Rumusan masalah yang terdapat dalam penelitian ini adalah:

a. Bagaimana karakteristik fisik dan kimia katalis aluminosilikat dari sumber lokal pada produksi senyawa alkane dalam range bio jet-fuel

b. Bagaimana peran logam dan pendukung sebagai katalis pada produksi bio jet-fuel menggunakan bahan baku minyak Kemiri Sunan

c. Bagaimana karakteristik senyawa alkane dalam range bio jet-fuel yang dihasilkan melalui reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan dengan berbagai variasi katalis dan parameter reaksi

2.3. Tujuan Khusus

Tujuan khusus dalam penelitian ini adalah :

a. Mendapatkan katalis aluminosilikat dari sumber lokal serta data karakterisasinya

b. Mendapatkan modifikasi katalis aluminosilikat mesopore dari sumber yang teremban logam Ni dan Co serta data karakterisasinya

7

c. Mendapatkan data katalis yang selektif terhadap reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan pada produksi senyawa alkana dalam range bio jet-fuel

2.4. Urgensi Penelitian

Penelitian tentang produksi senyawa hidrokarbon alkane dalam range bio jet-fuel melalui reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan menggunakan katalis berbasis aluminosilikat dari sumbet lokal ini selain memiliki keutamaan dalam peningkatan nilai ekonomis bahan bakar diesel dan jet melalui pemanfaatan sumber alam local pada bahan baku atau feedstock reaksi maupun material katalis yang dapat diperbarui, juga diharapkan dapat menghasilkan ilmu pengetahuan dan teknologi yang unggul dalam bidang energi baru terbarukan serta meningkatkan kualitas dan produktivitas publikasi artikel ilmiah peneliti ITS pada jurnal internasional bereputasi, Penelitian ini juga dimungkinkan dapat mendukung optimalisasi peranan nanoteknologi dan nanomaterial dalam bidang industri bio jet-fuel. Secara terperinci urgensi atau keutamaan penelitian dapat diuraikan sebagai berikut :

a. Pengembangan energi alternatif bio jet-fuel berbasis bahan baku non-edible minyak Kemiri Sunan

b. Pemanfaatan Red mud dan Kaolin pada pembuatan katalis aluminosilikat mesopori dalam penelitian ini juga merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan daya guna sumber alam lokal.

c. Penerapan IPTEK melalui reaksi hidrodeoksigenasi untuk produksi bio jet-fuel.

d. Pemecahan terhadap masalah lingkungan yang berkaitan dengan pemanasan global akibat penggunaan bahan bakar fosil

e. Penguatan subtitusi energi dan bauran energi baru terbarukan untuk mendukung program sustainable development goal yang ditetapkan pemerintah Indonesia.

8

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3.1. Bio Jet-fuel

Biofuel diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu biofuel primer dan sekunder. Biofuel primer langsung diproduksi dari bahan organik seperti kayu bakar, tanaman, hutan, limbah hewan, dan residu tanaman tanpa pengolahan lebih lanjut yang digunakan sebagai bahan bakar [34]. Biofuel sekunder dihasilkan dari teknologi pengolahan tanaman atau mikroorganisme dan dibagi menjadi tiga kelompok. Biofuel generasi pertama yaitu produksi bioetanol atau butanol dari pati dan gula, atau biodiesel melalui transesterifikasi dari tanaman minyak. Biofuel generasi kedua yaitu produksi bioetanol dan biodiesel dari pati baru, minyak dan tanaman gula dengan pemrosesan teknologi konvensional, atau bioetanol, biobutanol, sindiesel yang dihasilkan dari bahan lignoselulosa. Produksi biodiesel dan bioetanol dari mikroalga, atau hidrogen dari mikroalga atau mikroba diklasifikasikan menjadi biofuel generasi ketiga [35]

Bio jet-fuel dapat diklasifikasikan menjadi biofuel generasi kedua yang diproduksi melalui rute termokimia. Bio jet-fuel terutama mengandung alkana C9-C16 dan hidrokarbon aromatik yang dapat dihasilkan reaksi hidrodeoksigenasi trigliserida meliputi reaksi fase cair dan gas. Bio-jet-fuel terdiri dari hidrokarbon dalam range bahan bakar jet fosil; atau dengan kata lain, memiliki komposisi yang mirip dengan bahan bakar jet fosil, dan dapat mengandung senyawa aromatik tergantung pada proses produksi yang digunakan. Bio-jetfuel, juga dikenal sebagai kerosene parafin sintetis (SPK), dibentuk oleh hidrokarbon terbarukan yang sifatnya hampir identic namun lebih unggul dibandingkan dengan bahan bakar jet fosil. Pembakaran bio jet-fuel menghasilkan emisi CO2 lebih rendah daripada bahan bakar jet fosil, serta memiliki keuntungan yaitu mengandung sangat sedikit belerang [36]. Oleh karena itu, bio jet-fuel telah diidentifikasi oleh asosiasi transportasi udara internasional (IATA) sebagai alternatif yang paling layak untuk penggantian bahan bakar fosil dalam penerbangan [1].

3.2. Reaksi Hidrodeoksigenasi untuk Produksi Bio jet-fuel

Bio jet-fuel dapat diproduksi melalui reaksi hidrodeoksigenasi katalitik dari trigliserida melalui tiga jalur reaksi utama, yaitu dekarbonilasi, dekarboksilasi dan hidrodeoksigenasi dalam kondisi reaksi 350-450 oC dan tekanan gas H2 sebesar 1–15 MPa. Umumnya, reaksi awal

9

berlangsung melalui hidrogenasi trigliserida tak jenuh (ikatan rangkap C = C) untuk membentuk trigliserida jenuh, diikuti oleh hidrogenolisis trigliserida jenuh yang menghasilkan asam lemak dan propana. Reaksi selanjutnya yaitu trigliserida mengalami reaksi hidrodeoksigenasi eksotermik, untuk menghilangkan oksigen dalam bentuk air dan menghasilkan n-alkana dengan nomor karbon yang sama dengan asam lemak yang sesuai; reaksi dekarbonilasi dan dekarboksilasi endotermik, masing-masing untuk menghilangkan oksigen dalam bentuk CO dan air atau CO2. Konsekuensinya n-alkana memiliki satu kehilangan atom karbon dibandingkan dengan asam lemak asli [37].

Produksi biofuel dari minyak nabati melibatkan proses penghilangan molekul oksigen yang disebut reaksi deoksigenasi. Deoksigenasi melewati beberapa tahap reaksi diantaranya reaksi hidrodeoksigenasi (HDO), dehidrogenasi, dekarboksilasi dan dekarbonilasi. Gambar 3.1 menunjukkan beberapa rute termokimia reaksi konversi bio jet-fuel.

10

3.3. Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi

Reaksi hidrodeoksigenasi menggunakan katalis logam dan pendukung banyak dilaporkan oleh para peneliti. Saat ini, katalis logam non-mulia yang digunakan untuk studi katalitik hidrodeoksigenasi trigliserida terutama difokuskan pada katalis Ni, Co, Cu, dan Fe, yang mudah diperoleh dan cocok untuk berbagai lingkungan katalitik. Penelitian tentang produksi bio jet-fuel melalui katalis monometalik atau bimetalik termasuk logam mulia logam non-mulia tercantum dalam Tabel 3.1. Katalis logam non-mulia didominasi oleh logam Nikel dan Molibdenum sebagai katalis universal untuk reaksi hidrodeoksigenasi. Selama kurun waktu tiga tahun terakhir, katalis Nikel dilaporkan dalam reaksi hidrodeoksigenasi oleh banyak peneliti. Logam nikel yang didukung alumina diselidiki untuk bahan baku metil ester asam lemak [38]. Jenitsova, et al., 2017 menjelaskan bahwa selektivitas tinggi asam stearat dalam reaksi hidrodeoksigenasi, dipengaruhi oleh redispersi partikel nikel pada alumina selama pra-reduksi katalis [39]. Produksi green diesel dari reaksi hidrodeoksigenasi minyak canola juga dihasilkan melalui katalis Ni pada pendukung alumina yang dipengaruhi oleh metode impregnasi Nikel [40]. Berdasarkan Tabel 3.1 dapat ditunjukkan bahwa Nikel adalah katalis paling selektif yang digunakan dalam hidrodeoksigenasi.

Penggunaan katalis bimetal dapat berfungsi untuk meningkatkan situs aktif katalis. Logam digabungkan dengan logam lain sebagai promotor untuk meningkatkan aktivitas dan stabilitas katalitik. Penambahan promotor dapat meminimalkan pembentukan arang dalam katalis. Beberapa penelitian melaporkan penggunaan logam non mulia sebagai promotor untuk meningkatkan dispersi situs aktif logam pada permukaan katalis. Vergara et al, 2018 melaporkan katalis bimetal sulfida berbasis NiMo dan CoMo pada hidrodeoksigenasi guaicol. CoMo yang didukung alumina mengubah guaicol menjadi 0,3% berat 2-metoksi-4-metil fenol. Konversi ini lebih besar dari katalis NiMo yang hanya menghasilkan 0,1% berat [41]. Konversi Guaicol juga dipelajari oleh Ambursa et al, 2017 menggunakan Cu-Ni / Ti-MCM-41 yang memperoleh 50% selektivitas sikloheksana [42]. Laporan lain tentang studi hidrodeoksigenasi Guaicol diselidiki menggunakan katalis CoMoS / Al2O3. Dengan katalis pendukung γ-alumina, metilkatekol dan metilfenol dapat terbentuk selama transformasi guaicol. Studi hidrodeoksigenasi p-cresol dilakukan oleh Wang, 2014 yang menghasilkan 69% metylcyclohexane dibandingkan katalis NiMoS / Al2O3 [43]. Studi serupa pada hidrodeoksigenasi m-kresol mencapai 30% selektivitas metilkloloekseksana menggunakan Pt-La / Zeolit [11]. Smirnov, et al, (2017) meneliti konversi anisol atas katalis NiMo / C. Semakin tinggi pemuatan Nikel ke dalam pendukung karbida, semakin tinggi selektivitas

11

benzena yang diperoleh. [44]. Konversi anisol yang dilakukan menggunakan katalis Ni-Co / HZSM5 dan Ni-Co / SBA-15 dilaporkan oleh Sankaranarayan, et al [45]. Baik Ni dan Co yang didukung pada HZSM5 menunjukkan konversi anisol yang sangat baik melalui rute hidrodeoksigenasi. Cyclohexane dan metylcyclopentane adalah produk utama yang diidentifikasi dalam transformasi anisol dengan katalis berbasis Ni yang lebih tinggi dicapai dengan pendukung asam.

Tabel 3.1. Review Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi pada Produksi Bio Jet-Fuel

Catalyst Feedstock Reaction

Condition References

T P Time

Co/NC vanilin 180 4MPa 4 h Yang, 2017

Co/SiO2 Fenol 500 6 MPa 2h Chen, 2015

Fe/meso silica oleic acid 295 30 bar 6 h Kandel, 2014

Mo2/C metyl stearat 270 6 Mpa 3 h Lu, 2015

Mo2/CNT rapeseed oil 240 1,5 MPa 2 h Han, 2011

Mo2N/C guaicol 300 5 MPa 6 h Sepulveda, 2011

Ni/Al2O3 Canola oil 400 3,45 Mpa 3 h Taromi, 2018

Ni/de-HZSM-5 pyrolysis oil 260 80 bar 2 h Lee, 2018

Ni/desilicated Y Metil palmitat 390 2 Mpa 4 h Zhang, et al 2019

Ni/H Beta palm oil 260 4 Mpa 3 h Ma, 2014

Ni/HBEA stearic acid 260 4 MPa 1 h Ma, 2015

Ni/HY palm oil 390 3 MPa 8 h Li, 2016

Ni/meso Alumina karanja oil 200 30 bar 6 h Yenumala, 2019 Ni/n-H-ZSM-5 metyl stearate 280 40 bar 3 h Schreiber, 2016

Ni/SAPO 11 palm oil 500 4 MPa 2 h Liu 2014

Ni/SBA-15 Anisole 250 10 bar 2 h Jang 2018

Ni/SBA-15 Anisole 370 1 atm 15 h Sudhakar, 2018

Ni/SiO2 Oleic Acid 340 4 Mpa 2 h Goncalves, 2017

Ni/SiO2 Furfural 275 100 bar 5 h Mortesen, 2016

Ni/USY Zeolit Anisole 200 750 psi 5 h Gamliel, 2018

Ni2P/SBA-15 metyl oleat 290 30 bar 6 h Yang, 2012

Ni-SAPO 11 palm oil 280 4 Mpa 2 h Liu, 2013

Pd/CN Vanillin 70 1 MPa 1 h Jiang, 2016

Pd/HZSM-5 Eugenol 240 5 Mpa 4 h Zhang, 2014

Pd/HZSM-5 m-cresol 200 20 bar 6 h Hunns, 2016

Pd/KIT-6(meso Si) Vanillin 300 1 atm 6 h Kayalvizhi, 2017

Pd-Al-SBA15 sunflower oil 200 2 Mpa 5 h Duan, 2012

Pt/Al2O3/nanobeta Palm oil 360 2 Mpa 2 h Kim, 2017

12

Catalyst Feedstock Reaction

Condition References

T P Time

Pt/TiO2 guaicol 280 1 Mpa 4 h Shu, 2019

Re/C guaicol 300 5 MPa 4 h Sepulveda, 2014

Rh/Al2O3 guaicol 400 50 bar 1 h Lin, 2011

Rh/Al2O3 Furfural 250 40 bar 1 h Lee, 2012

Rh/MCM-36 TMB,guaicol 250 40 bar 1 h Yoon, 2017

Ru/HZSM Fenol 200 5 MPa 4 h Zhang, 2014

3.4. Material Aluminosilikat

Aluminosilikat, baik zeolitik dan amorf, merupakan jenis katalis asam padat yang penting bagi aplikasi industri. Penerapan luas ini telah menyebabkan upaya untuk mensintesis atom aluminium yang tergabung dengan baik dalam jaringan silikat. Kerangka aluminosilikat terdiri dari atom aluminium terisolasi (4 atom terhubung dalam matriks) yang masuk dalam jaringan silikat. Kerangkan tersebut diyakini sebagai situs Brønsted utama pada aluminosilikat ketika kationnya adalah proton (I). Dalam kebanyakan aluminosilikat jenis lain dari situs aluminium juga hadir yang sering digambarkan sebagai "aluminium extraframework spesies. Range atom aluminium terisolasi yang tidak seluruhnya masuk dalam kerangka kerja silikat membentuk domain kecil alumina yang ada di luar matriks silika, mempengaruhi struktur zeolitic atau amorf. Meskipun belum banyak diketahui tentang peran masing-masing struktur atom alumunium dan silica dalam struktur alumunosilikat namun kerangka aluminosilikat tersebut diketahui memiliki peran penting dalam reaksi yang dikatalisasi. Kombinasi antara ratio alumunium dan silica dalam kerangka aluminosilikat sangat penting dalam perannya sebagai katalis heterogen [46].

Material aluminosilikat mesopori konvensional biasanya disintesis menggunakan sumber silika organik yang mahal dan cenderung beracun, seperti tetrametil ortosilikat (TMOS) atau tetraetil ortosilikat (TEOS), dan sumber alumina berupa sodium aluminat [47]. Dewasa ini telah banyak dikembangkan sintesis material aluminosilikat mesopori dengan menggunakan sumber aluminosilikat dari alam seperti kaolin, attapulgite halloysite, saponite volclay lempung alam, abu sekam padi, K-feldspar dan red mud [48].

3.5. Minyak Kemiri Sunan (Reutealis trisperm Oil)

Minyak Kemiri Sunan merupakan tanaman penghasil minyak nabati non-edible yang memiliki potensi sebagai bahan bakar nabati bio jet-fuel. Tanaman ini berasal dari Philipina,

13

namun berkembang pula di Indonesia khususnya daerah Jawa Barat. Tanaman ini dapat menghasilkan 300-500 kg biji kering per pohon per tahun dengan kandungan minyak 50-56%. Dapat disimpulkan bahwa dalam satu hektar dengan populasi 100 pohon dapat menghasilkan 50 ton biji kering, setara dengan 15-25 ton minyak, nilai tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan produksi yang dihasilkan oleh kelapa sawit [30].

3.6. Road Map Penelitian dan Track Record Peneliti

Pusat Penelitian ITS yang menyelenggarakan fungsi visi misi ITS di bidang penelitian adalah berperan secara aktif dalam pengembangan ilmu pengetahuan, teknologi, dan seni terutama di bidang kelautan, pemukiman dan energi yang berwawasan lingkungan melalui kegiatan penelitian yang berkualitas internasional. Salah satu diantara 10 pusat penelitian ITS yaitu pusat Penelitian Sains dan Fundamental telah menyusun roadmap penelitian untuk tahun 2020 sampai dengan tahun 2024. Teknologi substitusi bahan bakar merupakan salah satu topik unggulan penelitian ITS pada pusat penelitian sains dan Fundamental. Roadmap pusat penelitian Sains dan Fundamental untuk topic penelitian teknologi substitusi bahan bakar ditunjukkan pada Tabel3.2.

Tabel 3.2. Roadmap Pusat Penelitian Sanis dan Fundamental LPPM ITS

Topik Penelitian Unggulan

ITS

Road Map Pusat Penelitian Sains Fundamental

2020 2021 2022 2023 2024

Tekonologi Substitusi

Bahan Bakar

Kajian Geokimia Organik Minyak Mentah dan Sedimen dari berbagai cekungan di

Indonesia

Aplikasi karakter geokimia minyak mentah pada eksplorasi minyak bumi untuk sumber minyak baru

maupun revitalisasi sumur tua

Aplikasi produk pencairan batubara untuk menjadi bahan bakar cair

Konversi CH4

menjadi Syn-gas

Konversi Syn-gas menjadi BB cair

Konversi metana menjadi BB cair secara langsung Energi geotermal : Interpretasi Petrofisika Batuan Vulkanik Untuk Inventarisasi Sumerdaya

Geothermal Pengembangan alternatif biodiesel

dan green diesel dari berbagai bahan Baku

Produksi biodiesel dan green diesel dari berbagai bahan baku

Eksplorasi tumbuhan dan alga sebagai sumber EBT dan Rekayasa kondisi kultur dan produksi skala lab

Mass Produstion

Penelitian yang diusulkan ini terintegrasi pada roadmap pusat penelitian Sains dan Fundamental khususnya pada bidang pengembangan alternatif bio diesel dan green diesel dari

14

berbagai bahan baku. Kajian tentang pengembangan bio jet-fuel berbasis minyak Kemiri Sunan menggunakan katalis alumino silikat dari sumber lokal sejalan dengan peta penelitian pusat penelitian sains dan Fundamental dalam rangka mendapatkan jenis bahan bakar yang lebih unggul dari biodiesel serta mendukung program pemerintah Indonesia di bidang konversi energi dan subtitusi bahan bakar. Pemanfaatan minyak non-edible berbasis sumber nabati yaitu tanaman Reutealis trisperm atau Kemiri Sunan merupakan salah satu upaya diversifikasi bahan baku bio jet-fuel yang dapat diperbarui dan dapat meningkatkan nilai ekonomis bahan bakar bio jet-fuel di masa mendatang. Upaya tersebut juga beriringan dengan roadmap pusat penelitian ITS yang lain yaitu bidang Energi Berkelanjutan pada tahun 2021-2024. Penggunaan katalis untuk produksi bio jet-fuel berbasis material alumino silikat mesopori yang disintesis dari limbah pertambangan mineral dengan menerapkan teknologi nano dalam penelitian ini, juga merupakan salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan lingkungan akibat limbah serta pengembangan material katalis untuk lingkungan yang juga mendukung roadmap pusat penelitian Material Maju dan Teknologi Nano ITS di bidang material katalis untuk lingkungan pada tahun 2024.

Roadmap yang diusulkan dalam penelitian Hi-Impact ini digambarkan pada diagram fishbond pada Gambar 3.2. Penelitian ini memiliki tujuan jangka panjang untuk produksi bio jet-fuel sebagai pengembangan bahan bakar nabati generasi kedua yang memanfaatkan bahan baku minyak nabati non-edible serta menggunakan material maju katalis berbasis alumino silikat yang disintesis dari sumber alam local red mud/kaolin. Usulan penelitian ini difokuskan pada pengembangan material katalis yang disintesis dalam skala laboratorium. Modifikasi katalis dilakukan dengan pengembanan logam transisi seperti Ni dan Co. Katalis hasil sintesis akan diuji coba pada reaksi hidrodeoksigenasi pembuatan senyawa alkana dalam range bio jet-fuel dari minyak Kemiri Sunan (Reutalis trisperma oil).

15

Gambar 3.2. Roadmap Usulan Penelitian Hi-Impact

Studi pendahuluan telah dilakukan oleh tim peneliti riset peneliti yakni sintesis alumino silikat dan ZSM-5 sebagai katalis heterogen pada pembuatan biodiesel dengan metode dan aplikasi yang berbeda dari red mud Pulau Bintan. Sintesis dilakukan dengan perbedaan rasio NaOH yang digunakan untuk memisahkan alumina dari red mud. Qoniah dkk. (2015) melaporkan bahwa material aluminosilikat mesopori menghasilkan pola difraksi dengan hump (gundukan)pada 2θ 20-30° yang mengindikasikan framework aluminosilikat amorf [25]. Hasil yang sama juga dilaporkan oleh Hartati dkk., [47] ditemukan adanya hump pada 2θ 22°, sehingga dapat disimpulkan bahwa penambahan TPAOH pada sintesis aluminosilikat tidak berpengaruh pada karakteristik amorf dari material tersebut. Prasetyoko et al., (2014) mensintesis ZSM-5 dari abu sekam api tanpa menggunakan templat organik [48]. Zeolit ZSM-5 juga telah berhasil disintesis dengan menggunakan kaolin sebagai sumber silika dan alumina. Modifikasi katalis berbasis aluminosilikat dari sumber alam Indonesia dengan pengembanan logam transisi dan pengujian aktivitas katalitiknya pada reaksi hidrodeoksigenasi minyak kemiri sunan belum pernah dilaporkan. Track record penelitian katalis biofuel yang telah dilakukan oleh tim peneliti disajikan dalam Gambar 3.3.

16

Gambar 3.3. Track Record Penelitian Biofuel Tim Peneliti (Prasetyoko, dkk, 2014-2020)

3.7. State of the Art Penelitian

Reaksi hidrodeoksigenasi pada pembuatan bio jet-fuel sangat dipengaruhi karakteristik katalis dan reaktan bahan baku vegetable oil. Kajian tentang interaksi senyawa trigliserida yang terkandung dalam minyak nabati dengan permukaan katalis sangat menentukan selektivitas dan durasi pemakaian kembali katalis [31]. Katalis pendukung yang memiliki luas permukaan dan ukuran pori yang besar sangat diperlukan dalam reaksi dikarenakan struktur trigliserida/minyak nabati yang besar/bulky sehingga mempermudah terjadinya difusi reaktan. Logam yang diembankan pada katalis pendukung berperan pada terjadinya selektivitas reaksi hidrodeoksigenasi dibandingkan reaksi cracking. Modifikasi struktur permukaan katalis aluminosilikat mesopori yang disintesis dari sumber local seperti red mud/kaolin juga ditujukan untuk mengatur pori dan situs aktif katalis dalam rangka mengurangi pembentukan coke yang berakibat pada deaktivasi katalis. Selain itu pengembanan paduan logam transisi seperti Ni dan Co pada aluminosilikat dan aplikasinya pada reaksi hidrodeoksigenasi minyak Reutealis trisperm pada tekanan atmosfer menggunakan mixed gas H2-N2 merupakan inovasi dan keterbaruan dalam penelitian ini.

17

BAB IV METODE

4.1. Skema dan Tahapan penelitian

Kajian utama dalam penelitian ini adalah pengembangan material baru yaiu katalis aluminosilikat mesopori serta modifikasi logam transisi dengan menganalisa kekurangan dan permasalahan yang terjadi pada penelitian penelitian sebelumnya. Penelitian ini dilakukan dengan skema Hi-Impact selama satu tahun. Beberapa tahapan penelitian didesain untuk mencapai tujuan penelitian ini. Secara jelas, tahapan tersebut ditampilkan dalam bagan alir pada Gambar 4.

Tahapan penelitian dimulai dengan sintesis dan karakterisasi katalis aluminosilikat mesopori dari sumber alam red mud/kaolin dengan variasi jenis logam dan struktur pemukaan katalis. Selanjutnya, penelitian berfokus pada uji katalitik material katalis pada reaksi hidrodeoksigenasi minyak Reutealis triperm untuk mempelajari pengaruh parameter modifikasi katalis, jenis dan jumlah katalis loading, suhu dan waktu reaksi. Dalam tahap ini, juga dipelajari karakteristik deaktivasi katalis melalui pembentukan coke pada katalis dalam rangka mengetahui selektivitas katalis.

18

4.2. Prosedur penelitian

a. Sintesis Aluminosilikat Mesopori

Aluminosilikat mesopori amorf dari red mud/kaolin disintesis menggunakan metode penelitian Hartati dkk (2014) dengan rasio komposisi molar 1 SiO2 : 0,0125 Al2O3 : 0,2 TPAOH : 38 H2O. Padatan filtrat fusi berfungsi sebagai sumber Al2O3 dimasukkan ke dalam botol polietilen, kemudian ditambahkan LUDOX sebagai sumber SiO2 secara perlahan dan disertai dengan pengadukan kuat untuk menghindari penggumpalan pada saat gel terbentuk. Gel kemudian distirer selama 30 menit, kemudian TPAOH dan akuades ditambahkan ke dalam campuran gel dan stirer dilanjutkan selama 15 jam pada temperatur ruang. Campuran yang diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan pada temperatur 80°C selama 24 jam untuk reaksi hidrotermal. Setelah campuran dingin, CTABr ditambahkan secara perlahan, dengan rasio SiO2/CTABr : 3,85 dan distirer selama 30 menit. Campuran kemudian di-aging selama 4 jam pada temperatur ruang. Padatan yang terbentuk dicuci dengan akuades sampai pH netral dan dikeringkan pada suhu 60°C selama 24 jam. Padatan kering dikalsinasi pada suhu 550°C (flow rate suhu 2°C/menit) dengan aliran N2 selama 1 jam dilanjutkan dengan aliran udara selama 6 jam. Modifikasi permukaan katalis aluminosilikat yang dihasilkan dilakukan dengan cara pertukaran kation serta impregnasi logam untuk menghasilkan katalis bifunctional. Logam Ni dan Co didapatkan dari precursor garam logam nitrat melalui proses kalsinasi pada suhu 550 o_{C selama} 1 jam dengan aliran N2 dilanjutkan dengan aliran udara selama 6 jam.

b. Karakterisasi Katalis

Karakterisasi katalis yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi analisis kristalinitas dan keteraturan pori menggunakan instrument XRD, analisis gugus fungsi katalis dengan instrument FTIR, analisis luas permukaan dan diameter ukuran pori meso menggunakan metode BJH-BET dengan instrument GSA, analisis struktur morfologi permukaan katalis menggunakan instrument SEM serta analisis sifat keasaman katalismenggunakan instrument TPD-NH3.

c. Uji katalitik katalis pada reaksi Hidrodeoksigenasi minyak Reutalis trisperm.

Reaksi hidrodeoksigenasi minyak Reutealis trisperm dilakukan dalam reactor batch yang terintegrasi dengan alat destilasi. Reaksi dilakukan dengan parameter aliran gas H2-N2 50-100 mL/menit, berat katalis 0,3 gram dan berat minyak 10 gram serta waktu reaksi 1-4 jam. Senyawa

19

alkane dalam range bio jet-fuel yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi menggunakan instumen GC-MS dan GC-FID untuk mengetahui selektivitas dan konversi katalis aluminosilikat mesopori dengan berbagai variasi katalis loading, jenis logam aktif, suhu dan waktu reaksi.

20

BAB 5

JADWAL DAN RANCANGAN BIAYA ANGGARAN

5.1. Jadwal Penelitian

Jadwal penelitian dalam usulan penelitian Hi-Impact ini disajikan pada Tabel 5.1. Tabel. 5.1. Jadwal Kegiatan Penelitian

No Kegiatan

Tahun ke -1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Studi literatur

2

Penyusunan Program Kerja dan Koordinasi Analisis parameter terkait topik penelitian Penelitian awal sintesis alumino silikat mesopori

Karakterisasi alumino silikatmesopori

3

Impregnasi logam (Ni, Co) pada alumino silikat mesopori

Karakterisasi katalis Ni-Co/alumino silikat mesopori

Uji katalitik katalis Ni-Co/aluminosilikat pada reaksi hidrodeoksigenasi

4

Analisis data dan identifikasi hasil penelitian

Penyusunan draft artikel dan pelaksanaan Seminar internasional

Submit artikel 5 Penyusunan Laporan 6 Seminar hasil

5.2. Rancangan Biaya Anggaran

Rancangan biaya anggaran penelitian secara terperinci disajikan dalam Tabel 5.2. Tabel 5.2. Rancangan Biaya Anggaran

No Jenis Pengeluaran Biaya yang Diusulkan

(Rp)

1 Honorarium 7,540,000

2 Bahan Habis Pakai 21,680,000

3 Perjalanan 14,210,000

4 Sewa 26,570,000

21 Justifikasi Anggaran

1. Honorarium

Uraian Justifikasi Kuantitas Harga Satuan (Rp) Harga Total (Rp) Honorarium Asisten

Peneliti penelitian 30 OJ 200,000 6,000,000

Honorarium Sekretariat

Peneliti Administrasi 1 kegiatan 1,540,000 1,540,000

Subtotal (Rp) 7,540,000

2. Bahan habis pakai

Material Justifikasi Pembelian Kuantitas Harga Satuan (Rp) Harga Total (Rp) ATK (kertas A4, CD, dll) Administrasi 5 200,000 1,000,000

Tinta printer Cetak dokumen 2 250,000 500,000

Biaya fotocopy dan jilid Copy data 4 250,000 1,000,000

Gas N2 High Purity (HP) Reaktan 1 tabung 500,000 500,000

Limbah Red Mud Sintesis alumino

silikat 1 x 100 gr 10,000 1,000,000

Kaolin Sintesis alumino

silikat 1x 100 gr 10,000 1,000,000

TPAOH sintesis alumino

silikat 1 x 100 gr 1,500,000 1,500,000

Minyak kemiri sunan Reaktan 250 mL 1,500,000 1,500,000

Stirer Pengaduk reaksi 4 biji 250,000 1,000,000

NaOH Reaktan dan pelarut 1 x 1 kg 1,700,000 1,700,000

LUDOX SiO2 Reaktan Sintesis

aluminosilikat 1 x 1 L 700,000 700,000

Isopropil alkohol Pelarut reaksi kimia 3 x 1 L 150,000 150,000

CTABr sintesis alumino

silikat 500 g 3,100,000 3,100,000

Air deionisasi Pelarut reaksi kimia 1 x 10

Liter 100,000 100,000

Boks Plastik Tempat penyimpanan 2 pak 100,000 200,000

Indikator PP Penelitian 1 gram 30,000 30,000

Metanol Pelarut reaksi kimia 1 x 1 L 250,000 250,000

Kertas saring whatman Penelitian 1 pak 700,000 700,000

Boto vial 25 mL Penelitian 60 biji 5000 300,000

Gas H2-N2- high purity Reaktan 1 tabung 1,500,000 1,500,000

Etanol Pelarut reaksi kimia 1 x 1 L 300,000 300,000

N-heksan Pelarut reaksi kimia 1 x 10 L 400,000 400,000

Piridin Reaktan 50 mL 35,000 1,750,000

Amonium asetat Reaktan 50 gr 30,000 1,500,000

Subtotal (Rp) 21,680,000

3. Transportasi

Material Justifikasi Perjalanan Kuantitas Harga Satuan (Rp) Biaya per Tahun (Rp)

Seminar Ilmiah Kegiatan publikasi 1 2,200,000 2,200,000

22

Submit publikasi

(jurnal/seminar) Kegiatan publikasi 1 4,860,000 4,860,000 Perjalanan Seminar &

Temu Ilmiah (PP) Seminar Konferensi 1 2,500,000 2,500,000 Akomodasi seminar Seminar Konferensi 4 malam 1,050,000 1,050,000

Perjalanan lokal kegiatan riset 1 1,800,000 1,800,000

Subtotal (Rp) 14,210,000

4. Sewa

Material Justifikasi Sewa Kuantitas Harga Satuan (Rp) Biaya per Tahun (Rp)

XRD Karakterisasi 20 100,000 2,000,000

TGA-DTA Karakterisasi 7 600,000 4,200,000

SEM Karakterisasi 7 500,000 3,500,000

FT-IR Karakterisasi 7 60,000 420,000

SEM-EDX Karakterisasi 7 750,000 5,250,000

Adsorpsi Nitrogen Karakterisasi 7 600,000 4,200,000

GC-MS Karakterisasi 20 150,000 5,000,000

TPD NH3 Karakterisasi 1 2,000,000 2,000,000

Subtotal (Rp) 26,570,000

23

BAB VI DAFTAR PUSTAKA

1. Nakagawa, Y., Tamura, M., & Tomishige, K. (2019). Recent development of production technology of diesel- and jet-fuel-range hydrocarbons from inedible biomass. Fuel Processing Technology, 193(May), 404–422.

2. Wang, W. C., & Tao, L. (2016). Bio-jet fuel conversion technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 801–822.

3. Vásquez, M. C., Silva, E. E., & Castillo, E. F. (2017). Hydrotreatment of vegetable oils: A review of the technologies and its developments for jet biofuel production. Biomass and Bioenergy, 105, 197–206. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.07.008

4. Mancio, A. A., da Mota, S. A. P., Ferreira, C. C., Carvalho, T. U. S., Neto, O. S., Zamian, J. R., Machado, N. T. (2018). Separation and characterization of biofuels in the jet fuel and diesel fuel ranges by fractional distillation of organic liquid products. Fuel,

5. Chabukswar, D.D., Heer, P.K.K., dan Gaikar, V.G. (2013), “Esterification of Palm Fatty Acid Distillate Using Heterogeneous Sulfonated Microcrystalline Cellulose Catalyst and Its Comparison with H2SO4 Catalyzed Reaction.” Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 52, No. 22, Hal. 7316–7326.

6. Scaldaferri, C. A., & Pasa, V. M. D. (2019). Production of jet fuel and green diesel range biohydrocarbons by hydroprocessing of soybean oil over niobium phosphate catalyst. Fuel, 245(February), 458–466. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.01.179

7. Dong, Peng, Guo-ping Lu and Chun Cai, 2016, Effective hydrodeoxygenation of dibenzofuran by a bimetallic catalyst in water, New Journal of Chemistry, 40:1605

8. Cordero-Lanzac, T., Palos, R., Arandes, J. M., Castaño, P., Rodríguez-Mirasol, J., Cordero, T., & Bilbao, J. (2017). Stability of an acid activated carbon based bifunctional catalyst for the raw bio-oil hydrodeoxygenation. Applied Catalysis B: Environmental, 203, 389–399. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.10.018

9. Alsultana, G. Abdulkareem, N. Asikin-Mijana,c, H.V. Leec, Ahmed S. Albazzaza, Y.H. Taufiq-Yap, 2017, Deoxygenation of waste cooking to renewable diesel over walnut shellderived nanorode activated carbon supported CaO-La2O3 catalyst, Energy Conversion and Management, 151, 311–323

10. Asikin-Mijan, N, H.V. Lee, G. Abdulkareem-Alsultan, A. Afandi, Y.H. Taufiq-Yap, 2017, Production of green diesel via cleaner catalytic deoxygenation of Jatropha curcas oil, Journal of Cleaner Production, 167, 1048-1059

11. Kubiˇckaa, David, Jan Horáˇceka, Michal Setniˇckab, Roman Bulánekb, Arnoˇst Zukalc, Iva Kubiˇcková, 2014, Effect of support-active phase interactions on the catalyst activity and selectivityin deoxygenation of triglycerides, Applied Catalysis B: Environmental, 145:101– 107

12. Miao, Chao, Oscar Marin-Flores, Stephen D. Davidson, Tingting Li, Tao Dong, Difeng Gao, Yong Wang, Manuel Garcia-Pérez, Shulin Chen, 2016, Hydrothermal catalytic deoxygenation of palmitic acid over nickel catalyst, Fuel, 166:302–308

13. Asikin-Mijan, N, H.V. Lee, J.C. Juana, A.R. Noorsaadah, G. Abdulkareem-Alsultan,M. Arumugam, Y.H. Taufiq-Yap, 2016, Waste clamshell-derived CaO supported Co and W

24

catalysts forrenewable fuels production via cracking-deoxygenation of triolein, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 120, 110–120

14. Rahman, Nur Adilah Abd, Javier Fermoso, Aimaro Sanna, 2018, Effect of Li-LSX-zeolite on the in-situ catalytic deoxygenation and denitrogenation of Isochrysis sp. microalgae pyrolysis vapours Low Silica X type, Fuel, 178

15. Bykova, M. V, Ermakov, D. Y., Kaichev, V. V, Bulavchenko, O. A., Saraev, A. A., Lebedev, M. Y., & Yakovlev, V. A. (2012). Applied Catalysis B : Environmental Ni-based sol – gel catalysts as promising systems for crude bio-oil upgrading : Guaiacol hydrodeoxygenation study. “Applied Catalysis B, Environmental,” 113–114, 296–307. 16. Asikin-Mijan, N., H.V. Lee, T.S. Marliza, Y.H. Taufiq-Yap, 2018,

Pyrolytic-deoxygenation of triglycerides model compound and non-edible oil to hydrocarbons over SiO2-Al2O3 supported NiO-CaO catalysts Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 129, 221–230

17. Zhao, X., Wei, L., Julson, J., Qiao, Q., Dubey, A., & Anderson, G. (2015). Catalytic cracking of non-edible sunflower oil over ZSM-5 for hydrocarbon bio-jet fuel. New Biotechnology, 32(2)

18. Zhang, Z., Cheng, J., Qiu, Y., Zhang, X., Zhou, J., & Cen, K. (2019). Competitive conversion pathways of methyl palmitate to produce jet biofuel over Ni / desilicated meso-Y zeolite catalyst. Fuel, 244(December 2018), 472–478.

19. Cheng, J., Zhang, Z., Zhang, X., Liu, J., Zhou, J., & Cen, K. (2019). Hydrodeoxygenation and hydrocracking of microalgae biodiesel to produce jet biofuel over H 3 PW 12 O 40 -Ni / hierarchical mesoporous zeolite Y catalyst. Fuel, 245(August 2018), 384–391. 20. Coumans, A. E., & Hensen, E. J. M. (2017). Applied Catalysis B : Environmental A model

compound ( methyl oleate , oleic acid , triolein ) study of triglycerides hydrodeoxygenation over alumina-supported NiMo sulfide. “Applied Catalysis B, Environmental,” 201, 290– 301.

21. Zhou, C., Sun, T., Gao, Q., Alshameri, A., Zhu, P., Wang, H., Qiu, X., Ma, Y., dan Yan, C. (2014), “Synthesis and Characterization of Ordered Mesoporous Aluminosilicate Molecular Sieve from Natural Halloysite.” Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Vol. 45, No. 3, Hal. 1073–1079

22. Alaba, P.A., Sani, Y.M., Mohammed, I.Y., Abakr, Y.A., dan Daud, W.M.A.W. (2017), “Synthesis and Characterization of Sulfated Hierarchical Nanoporous Faujasite Zeolite for Efficient Transesterification of Shea Butter.” Journal of Cleaner Production, Vol. 142, Part 4, No. Januari, Hal. 1987–1999

23. Liu, Q., Xin, R., Li, C., Xu, C., & Yang, J. (2013). Application of red mud as a basic catalyst for biodiesel production. Journal of Environmental Sciences, 25(4), 823–829. 24. MAA Aziz, K Puad, S Triwahyono, AA Jalil, MS Khayoon, AE Atabani, Z Ramli, ZA

Majid, Prasetyoko, D Hartanto, (2015), Transesterification of croton megalocarpus oil to biodiesel over WO3 supported on silica mesoporous-macroparticles catalyst, Chemical Engineering Journal, 316, 882-892

25. Qoniah, I, Prasetyoko, D., Bahruji, H., Triwahyono, S, Jalil, A.A., Suprapto, Hartati, Purbaningtia, T.E., (2015), Direct synthesis of mesoporous aluminosilicates from Indonesian kaolin clay without calcination, Applied Clay Science, 118, 290-294

26. Qoniah, I, Zein, Y.M., Anal,A.K., Prasetyoko, D., (2016), Biodiesel Production from Waste Palm Oil Catalyzed by Hierarchical ZSM-5 Supported Calcium Oxide, Indonesian Journal of Chemistry, 16 (1): 98 - 104

25

27. Hamid, A, Prasetyoko, D dan Suprapto, 2015, Formation of Mesoporous ZSM-5 from Natural Kaolin and Colloidal Silica with Two Step Crystallization, Proceeding of International Conference on Reserach, ISBN. 978-979-96880-8-8

28. Suprapto, Fauziah, T.R, Sangi, M.S, Oetami,t.P., Qoniah, I, Prasetyoko, D., (2018), Calcium oxide from limestone as solid base catalyst in transesterification of reutealis trisperma oil, Indonesian Journal of Chemistry, 16(2), 208-213

29. Yulianti,C.H, Ediati,R, Hartanto, D, Purbaningtias,T.E., Chisaki,Y., Jalil,A.A.,Nor Liana Che Ku, Prasetyoko,D. (2016),Synthesis of CaOZnO nanoparticles catalyst and its application in transesterification of refined palm oil, Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 9(2), 100

30. Holilah, H., Prasetyoko, D., Oetami, T.P., Santosa, E.B., Zein, Y.M., Bahruji, H., Fansuri, H., Ediati, R., dan Juwari, J. (2015), “The Potential of Reutealis Trisperma Seed as a New Non-Edible Source for Biodiesel Production.” Biomass Conversion and Biorefinery, Vol. 5, No. 4, Hal. 347–353.

31. Silitonga, A.S., Ong, H.C., Mahlia, T.M.I., Masjuki, H.H., dan Chong, W.T. (2013), “Characterization and Production of Ceiba Pentandra Biodiesel and Its Blends.” Fuel, Vol. 108, No. Juni, Hal. 855–858.

32. Fadhil, A.B., Ahmed, K.M., dan Dheyab, M.M. (2017), “Silybum Marianum L. Seed Oil: A Novel Feedstock for Biodiesel Production.” Arabian Journal of Chemistry, Vol. 10, Supplement 1, No. Februari, Hal. 683–690.

33. Kansedo, J., dan Lee, K.T. (2013), “Process Optimization and Kinetic Study for Biodiesel Production from Non-Edible Sea Mango (Cerbera Odollam) Oil Using Response Surface Methodology.” Chemical Engineering Journal, Vol. 214, No. Januari, Hal. 157–164. 34. Liu, Q., Xin, R., Li, C., Xu, C., & Yang, J. (2013). Application of red mud as a basic

catalyst for biodiesel production. Journal of Environmental Sciences (China), 25(4), 823– 829.

35. Rodionova, M. V., Poudyal, R. S., Tiwari, I., Voloshin, R. A., Zharmukhamedov, S. K., Nam, H. G.,Allakhverdiev, S. I. (2017). Biofuel production: Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy, 42(12), 8450–8461.

36. Yang, J., Xin, Z., He, Q. (Sophia), Corscadden, K., & Niu, H. (2019). An overview on performance characteristics of bio-jet fuels. Fuel, 237(August 2018), 916–936.

37. Ameen, M., Tazli, M., Ramli, A., & Yusup, S. (2019). Ultrasonics - Sonochemistry Catalytic hydrodeoxygenation of rubber seed oil over sonochemically synthesized Ni-Mo / γ -Al 2 O 3 catalyst for green diesel production. 51(July 2018), 90–102.

38. Smirnov, A.A, Khromova,A., Ermakov, D., Bulanchevko, O.A., Yakolev, V.A. (2016), The composition of Ni-Mo phases obtained by NiMoOx-SiO2 reduction and their catalytic properties in anisole hydrogenation, Applied Catalysis A: General, 51425, 224-234 39. Jeništová, K., Hachemi, I., Mäki-Arvela, P., Kumar, N., Peurla, M., Čapek, L., … Murzin,

D. Y. (2017). Hydrodeoxygenation of stearic acid and tall oil fatty acids over Ni-alumina catalysts: Influence of reaction parameters and kinetic modelling. Chemical Engineering Journal, 316, 401–409.

40. Taromi, A., & Kaliaguine, S. (2018). Hydrodeoxygenation of triglycerides over reduced mesostructured Ni/Γ-alumina catalysts prepared via one-pot sol-gel route for green diesel production. Applied Catalysis A: General, 558(December 2017), 140–149.

26

41. Vergara, I. D., Hernández Moscoso, L., Gaigneaux, E. M., Giraldo, S. A., & Baldovino-Medrano, V. G. (2018). Hydrodeoxygenation of guaiacol using NiMo and CoMo catalysts supported on alumina modified with potassium. Catalysis Today, 302(July 2017), 125– 135. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.07.015

42. Ambursa, M. M., Voon, L. H., Ching, J. J., Yahaya, Y., & Appaturi, J. N. (2019). Catalytic hydrodeoxygenation of dibenzofuran to fuel graded molecule over mesoporous supported bimetallic catalysts. Fuel, 236(August 2018), 236–243.

43. Wang, W., Zhang, K., Yang, Y., Liu, H., Qiao, Z., & Luo, H. (2014). Synthesis of mesoporous Al2O3 with large surface area and large pore diameter by improved precipitation method. Microporous and Mesoporous Materials, 193, 47–53.

44. Ma, B., Hu, J., Wang, Y., & Zhao, C. (2015). Ni nanoparticles encapsulated into mesoporous single-crystalline HBEA: application for drainage oil hydrodeoxygenation to diesel. Green Chemistry, 17(9), 4610–4617. https://doi.org/10.1039/c5gc01199j

45. Sankaranarayanan, T. M., Berenguer, A., Ochoa-hernández, C., Moreno, I., Jana, P., Coronado, J. M., … Pizarro, P. (2020). Hydrodeoxygenation of anisole as bio-oil model compound over supported Ni and Co catalysts : Effect of metal and support properties. Catalysis Today, 243(2015), 163–172.

46. Styskalik, A., Abbott, J. G., Orick, M. C., Debecker, D. P., & Barnes, C. E. (2019). Synthesis, characterization and catalytic activity of single site, Lewis acidic aluminosilicates. Catalysis Today, 334(June 2018), 131–139.

47. Hartati, Didik Prasetyoko, Mardi Santoso, Hasliza Bahruji, dan Sugeng Triwahyono (2014), “Highly Active Aluminosilicates with a Hierarchical Porous Structure for Acetalization of 3,4-Dimethoxybenzaldehyde.” Jurnal Teknologi (Science & Engineering, Vol., Mei, Hal, 25–30

48. Prasetyoko, D, Holilah, TP Utami, 2013, Sintesis Dan Karakterisasi Biodiesel Dari Minyak Kemiri Sunan (Reutealis Trisperma) Dengan Variasi Konsentrasi Katalis NaoH Jurnal MIPA, 36 (1): 51-59

27

BAB VII LAMPIRAN

1. Ketua

a. Nama Lengkap : Prof. Dr. Didik Prasetyoko, S.Si., M. Sc b. NIP/NIDN : 19710616 1997031 002/0016067108 c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Profesor / Pembina Utama Madya / IVd d. Bidang Keahlian : Sintesis advanced material dan Energi e. Departemen/Fakultas : Departemen Kimia / Fakultas Sains dan

Analitika Data

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan Dosen ITS Blok U No. 100 085646162520

g. Riwayat penelitian :

No. Tahun Judul penelitian

Pendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)

1.

2018-2020

Produksi Biofuel dari Minyak Kemiri Sunan Melalui Reaksi Deoksigenasi Menggunakan Katalis Logam/ZSM-5 Hierarki Ketua Ristekdikti 180 2. 2017-2019

Synthesis of Faujasite Material from Kaolin Bangka Belitung and Its

Application for Esterification (Penelitian Dasar)

Ketua Ristekdikti

360

h. Publikasi :

No. Judul Artikel Ilmiah Volume / No /

Tahun Nama Jurnal

1.

Development of CaO From Natural Calcite as a

Heterogeneous Base Catalyst in the Formation of Biodiesel

7(10), 915-940/2019

Journal of Renewable Materials

2.

Biodiesel Production from Reutealis Trisperma Oil Using KOH Impregnated Eggshell as a Heterogeneous Catalyst

28

i. Paten :

No. Judul / Tema HKI Tahun Jenis Nomor pendaftaran

1.

Metode Produksi Biodiesel dari Minyak Kemiri Sunan (Reutalis trisperma oil) dengan Katalis Basa NaOH dan KOH 2016 Paten (Granted) IDP000053546 2.

Metode Sintesis CaOZnO Nanopartikel untuk

Menghasilkan Biodiesel dari Minyak Sawit Termurnikan

2016 Paten

terdaftar P00201304776

l. Tugas Akhir, Tesis, dan Disertasi yang sudah selesai dibimbing:

No. Judul Tahun Jenis Nama

Mahasiswa

1.

Optimasi produksi biodiesel dari minyak kemiri sunan (Reutealis trisperma) dengan katalis CaO dari Bukit Jaddih Madura

2019 Skripsi Fiki Imeida Nirwati

2.

Sintesis ZSM-5 hierarki dari redmud pulau bintan dan aktivitasnya sebagai katalis pada esterifikasi asam oleat

2019 Skripsi Saleh Alkatiri

3.

Modifikasi batu kapur bukit jaddih madura dengan ZnO sebagai katalis heterogen untuk produksi biodiesel dari minyak kemiri sunan (Reutealis trisperma)

2019 Tesis Raudhatus Shalihah

4.

Sintesis zeolit Y dari metakaolin dengan perlakuan asam sulfat dan aplikasinya sebagai katalis pada reaksi esterifikasi

2019 Tesis Leli Endah Safitri

5.

Sintesis ZSM-5 dari kaolin Bangka Belitung untuk reaksi esterifikasi asam oleat

2015 Disertasi Djoko Hartato

6.

Sintesis aluminosilikat dengan struktur pori hirarki untuk asetilasi 3,

4-dimetoksibenzaldehid

29

2. Anggota

a. Nama Lengkap : Dr. Yuly Kusumawati, M.Si

b. NIP/NIDN : 19810128 2008 122003/0028018104 c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor / Penata / IIIc

d. Bidang Keahlian : Kimia fisik, fotokatalitik, kimia komputasi e. Departemen/Fakultas : Departemen Kimia / Fakultas Sains dan

Analitika Data

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan Dosen ITS, Jalan Teknik Komputer II, Blok U, No. 36, Keputih, Sukolilo, 082234863396 g. Riwayat penelitian :

No. Tahun Judul penelitian

Pendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)

1.

2018-2021

Pemanfaatan Polimer Alam Kitosan sebagai Material Energi untuk Aplikasi DSSC (Ketua) KETUA Ristek Dikti 194,8 2. 2020-2021

Material berbasis Perovskite untuk Pencitraan pada Alat Deteksi Kesehatan

KETUA Ristek DIkti

789,1

j. Publikasi :

No. Judul Artikel Ilmiah Volume / No /

Tahun Nama Jurnal

1.

Combined Computational and Experimental Study the Effect of Doped Magnesium into

Betanine-sensitized TiO2 Photoanode for Dye-Sensitized Solar Cells Application

(principal author) Vol 19(4), 892-899/2019 Indonesian Journal of Chemistry 2.

The study of nitroxide radical redox-couple and anatase surface interaction: a guide to choose the best sensitizer (principal author)

Vol 138 (5),

30

k. Paten :

No. Judul / Tema HKI Tahun Jenis Nomor pendaftaran

l. Tugas Akhir, Tesis, dan Disertasi yang sudah selesai dibimbing:

No. Judul Tahun Jenis Nama

Mahasiswa

1.

Dekolorisasi metilen biru

menggunakan fotokatalis NiO/ZSM di bawah penyinaran uv led

2019 Skripsi Garcelina Rizky Anindika

2.

Pengurangan warna metilen biru menggunakan fotokatalis ZnO/ZSM-5 di bawah penyinaran UV LED

2019 Skripsi Lely Dwi Astuti

3.

Studi kinetika fotokatalisis zat warna metilen biru oleh seng oksida (ZnO) di bawah penyinaran lampu UV LED

DATA USULAN DAN PENGESAHAN PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020

1. Judul Penelitian

Bio-Jetfuels Range Alkanes Production from Kemiri Sunan Oil (Reutalis Trisperma Oil) via Hydro/-Deoxygenation Reaction by Metal/Mesoporous Aluminosilicates from local sources

Skema : PENELITIAN HIGH IMPACT

Bidang Penelitian : Sains Fundamental

Topik Penelitian : Tekonologi Substitusi Bahan Bakar 2. Identitas Pengusul

Ketua Tim

Nama : Prof.Dr. Didik Prasetyoko S.Si., M.Sc.

NIP : 197106161997031002

No Telp/HP : 085646162520

Laboratorium : Laboratorium Kimia Material dan Energi

Departemen/Unit : Departemen Kimia

Fakultas : Fakultas Sains dan Analitika Data

Anggota Tim

No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/Unit Perguruan

Tinggi/Instansi 1 Prof.Dr. Didik Prasetyoko S.Si., M.Sc. Laboratorium Kimia

Material dan Energi Departemen Kimia ITS

2 Yuly Kusumawati

S.Si, M.Si

Laboratorium Kimia

Material dan Energi Departemen Kimia ITS

3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 1

4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana Lokal ITS 2020 :

b. Sumber Lain :

70.000.000,-Tanggal Persetujuan Nama Pimpinan Pemberi Persetujuan Jabatan Pemberi Persetujuan Nama Unit Pemberi Persetujuan QR-Code 09 Maret 2020 Prof. Dr. Drs Agus Rubiyanto M.Eng.Sc. Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan Iptek Sains Fundamental 09 Maret 2020 Agus Muhamad Hatta , ST, MSi, Ph.D Direktur Direktorat Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat