B.56.3.21 5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Surfaktan

Penelitian ini bertujuan untuk membuat surfaktan MES yang dapat digunakan pada

proses EOR (Enhanced Oil Recovery). Pada bagian ini akan dibahas hal yang berkaitan

dengan surfaktan, misalnya pengertian surfaktan dan jenis-jenis dari surfaktan

2.1.1. Surfaktan secara umum

Beberapa senyawa seperti asam lemak berantai pendek adalah tergolong ampifilik atau

ampifatik. Mereka mempunyai satu bagian yang memiliki afinitas tinggi untuk media

yang nonpolar dan bagian yang lain yang memiliki afinitas tinggi untuk media yang

polar. Molekul-molekul ini membentuk suatu lapisan pada batas interface dan

menunjukkan aktivitas pada permukaan (surface activity), seperti menurunkan tegangan

interface atau permukaan. Pada umumnya, senyawa-senyawa ini disebut dengan

surfaktan, atau istilah lainnya adalah ampifilik, surface active agents, tensides, dan

paraffin-chain salts. Bahan-bahan seperti sabun dan deterjen termasuk ke dalam

surfaktan, atau sering juga merupakan campuran dari surfaktan, dan mempunyai

kemampuan untuk membersihkan. Ini dikarenakan deterjen mempunyai kemampuan

untuk mengubah properti dari interface yang menyebabkan kotoran lepas dari

permukaan benda.

Surfaktan mempunyai bentuk senyawa yang unik. Bagian kepalanya (head) adalah grup

yang hidrofilik, sedangkan bagian rantainya (tail) adalah grup yang hidrofob. Bagian

hidrofilik atau bagian yang polar biasanya berinteraksi kuat dengan air, seperti interaksi

dipol-dipol, atau interaksi ion-dipol. Bagian hidrofilik head ini menentukan jenis-jenis

surfaktan yang mana akan dibahas di subbab berikutnya..

B.56.3.21 6

Dalam larutan, surfaktan akan berlaku seperti senyawa elektrolit pada umumnya. Akan

tetapi pada konsentrasi yang lebih tinggi, surfaktan akan menunjukkan perilaku yang

berbeda. Perilaku ini ditunjukkan dengan terbentuknya suatu formasi dari sekumpulan

banyak (agregat) molekul secara teratur yang disebut micelle. Bila solvennya adalah air,

bagian hidrofilik akan meninggalkan bagian interior agregat dan menghadapi air.

Sedangkan bagian hidrofob dengan sendirinya akan menjauhi air dan berkumpul di

interior agregat. Bila solvennya adalah hidrokarbon, maka yang akan terjadi adalah

sebaliknya. Bentuk dari micelle pada solven air dipandang sebagai kompromi dari

kecenderungan bagi rantai alkil untuk menghindari kontak yang tak diinginkan dengan

air dan bagian polar dari senyawa yang ingin mempertahankan kontak dengan

lingkungan air. Strukter umum dari suatu micelle terlihat pada gambar 2.1. Konsentrasi

pada saat sekumpulan banyak molekul surfaktan membentuk micelle dinamakan

Critical Micelle Concentration (CMC). Surfaktan akan mempunyai sifat-sifat aktif

permukaan (surface activity) bila konsentrasinya sudah mencapai CMC.

Gambar 2.1. Struktur micelle pada lingkungan air terdapat dalam beberapa

kemungkinan: (a) Ekor yang overlapping pada bagian tengah, (b) Air menembus ke

bagian tengah, (c) Rantai-rantai yang saling membengkok dan menonjol

Sumber: (Schramm, 2000)

B.56.3.21 7

2.1.2. Jenis-jenis Surfaktan

Surfaktan memiliki beberapa jenis yang dibagi berdasarkan jenis dari headnya, yaitu

surfaktan anionik, surfaktan kationik, surfaktan nonionik, dan surfaktan amfoterik.

Penelitian ini mengkhususkan pada pembuatan MES yang termasuk ke dalam surfaktan

anionik. Kelompok surfaktan pertama, anionik, adalah surfaktan yang bagian headnya

bermuatan negatif. Mengikuti namanya masing-masing, surfaktan kationik adalah

surfaktan dengan head bermuatan positif, surfaktan nonionik mempunyai head yang

tidak bermuatan, dan surfaktan amfoterik bagian headnya bermuatan positif dan negatif.

Tabel 2.1 menunjukkan klasifikasi dari surfaktan beserta contohnya.

Tabel 2.1. Klasifikasi Surfaktan

Jenis Surfaktan Klasifikasi Contoh Anionik - alkil sulfat dan

sulfonat - petroleum dan

lignin sulfonat - fosfat ester - sulfosuksinat ester

karboksilat

Linier Alkilbenzen Sulfonat (LAS) Alkohol Sulfat (AS) Alkohol Eter Sulfat (AES) Methyl Ester Sulfonat (MES) Sulfated alcohol ethoxylate Petroleum sulfonat (aril sulfonat dan

alkaril sulfonat) Alkil sulfonat Alkilaril sulfonat : alkilxylene

sulfonat (ket : xylene dapat diganti dengan benzene, naftelene atau toluene)

(Di)alkilbenzen sulfonat Alkoxylated alkyl substituted phenol

sulfonate Alkoxylated sulfonated Dodesilbenzenhexaetoksietil sulfonat Na Stearat Na dodesil Na dodesil benzene sulfonat

Kationik - garam amonium kuarterner

Fatty amine oksida Ethoxylated tertiary amine Dimetil alkil amina Fatty amine Amidoamina

B.56.3.21 8

Diamina Amina oksida Amina kuartener Amina etoksilat Laurilamina hidroklorida Trimetil dodesilammonium klorida Cecyl trimethylammonium bromide

Nonionik - alkohol - ethoxylated acid - alkanolamida - ethoxylated amine - amina oksida

Sorbitan monostearat Fatty alcohol polyglycol ether Gliserol monostearat Propilen glikol monostearat Dietanolamida (DEA) Sukrosa ester Sorbitol dan sorbitan ester Ethoxylated alcohol Ethoxylated alkanol Polyethoxylated alkylphenol Polyoxyethylene alcohol Alkilfenol etoksilat Polisorbat 80 Propylene oxide-modified

(polymethylsiloxane) Amfoterik - karboksibetain

- sulfobetain Phosphatidylcholine Phosphatidylethanol-amine Lecithin Aminocarboxylic acid Alkil betain Dodecyl betaine Lauramidopropil betain Cocoamido-2-hydroxy-propyl

sulfobetaine Sumber: (Schramm, 2000)

2.1.2.1. Surfaktan Anionik

Grup hidrofilik pada surfaktan anionik adalah gugus polar yang terdispersi menjadi ion

negatif di dalam larutan. Dalam produk-produk komersial, grup hidrofilik tersebut dapat

berupa gugus karboksilat, sulfonat, sulfat atau fosfat. Pada larutan alkali dalam air,

keempat gugus hidrofil tersebut akan membentuk garam yang kelarutannya setara

dengan hidrokarbon dengan 12 atom karbon. Produksi dari surfaktan anionik di

Amerika Serikat mencapai 2.050.915.000 lb (sekitar 930279.4 ton) pada tahun 1966,

B.56.3.21 9

yang merupakan 70 % dari total produksi kesemua jenis surfaktan (Othmer, 1965).

2.1.2.2. Surfaktan Kationik

Surfaktan kationik digunakan secara luas sebagai dispersant, emulsifier, wetting agents,

sanitizer, dye fixing agents, pelumas tekstil, pelembut tekstil, foam stabilizer, dan

inhibitor korosi. Surfaktan kationik teradsorbsi lebih kuat dibanding surfaktan anionik

dan surfaktan nonionik pada berbagai substrat, seperti logam, gelas, serat tekstil, plastik,

dan mineral. Hal ini menyebabkan surfaktan kationik justru efektif pada beberapa

aplikasi. Sebagai contoh, surfaktan kationik digunakan untuk mendeposit minyak

emulsi ke atas padatan dan menahannya di sana. Beberapa surfaktan kationik kuartener

bila digabung bersama surfaktan nonionik akan membentuk membentuk pembersih

deterjen. Produksi surfaktan kationik di Amerika Serikat hanya 5 % dari total produksi

semua surfaktan (Othmer, 1965).

2.1.2.3. Surfaktan Nonionik

Surfaktan nonionik, sesuai dengan namanya, tidak memiliki sifat penghantar ketika

terdispersi dalam larutan. Kecenderungan sifat hidrofilik pada surfaktan nonionik

terutama dikarenakan adanya molekul oksigen yang terhidrasi dari ikatan hidrogen

dalam molekul air. Hampir semua surfaktan nonionik yang tidak dimodifikasi bersifat

lipofilik (fat liking) dan senyawa tersebut sering digunakan sebagai coemulsifiers bila

digabung dengan surfaktan hidrofilik lainnya. Salah satu keuntungan dari surfaktan

nonionik adalah cocok jika digabung dengan surfaktan ionik maupun surfaktan

amfoterik dalam kebanyakan aplikasinya.

2.1.2.4. Surfaktan Amfoterik

Surfaktan amfoter merupakan gabungan dari anionik dan kationik dalam strukturnya.

Beberapa surfaktan amfoter juga mengandung gugus eter atau gugus hidroksil yang

dapat memperkuat kecenderungan hidrofiliknya. Beberapa contoh surfaktan amfoterik

yang digunakan luas adalah N-coco-3-aminopropionic acid dan mixed alicyclic amine

B.56.3.21 10

sodium salts. Penggunaan surfaktan amfoterik tidaklah sebanyak surfaktan jenis lainnya

(Othmer, 1965).

2.2. Bahan Baku

2.2.1. Crude Palm Oil (CPO)

Minyak kelapa sawit merupakan salah satu minyak-lemak nabati yang dapat digunakan

sebagai bahan baku pengembangan surfaktan. Minyak kelapa sawit adalah komoditas

politik dan ekonomik yang penting di Indonesia, karena terdapat sekitar 3.4 juta

keluarga yang bekerja dalam penanaman kelapa sawit (KMSI, 2005). Selain itu, kelapa

sawit sebagai sumber minyak-lemak nabati mempunyai kapasitas produksi yang

terbesar jika dibanding sumber minyak-lemak nabati lainnya yang terdapat di Indonesia.

Oleh sebab itu, ketersediaan kelapa sawit sebagai bahan baku minyak-lemak nabati

sangat berlimpah. Berikut data produktivitas berbagai sumber minyak-lemak nabati :

Tabel 2.2. Produktivitas berbagai sumber minyak-lemak nabati

Nama Indonesia Nama Inggris Nama Latin kg-/ha/thn

Sawit Oil palm Elaeis guineensis 5000

Kelapa Coconut Cocos nucifera 2260

Alpokat Avocado Persea americana 2217

K. Brazil Brazil nut Bertholletia excelsa 2010

K. macadam Macadamia nut Macadamia ternif. 1887

Jarak pagar Physic nut Jatropha curcas 1590

Jojoba Jojoba Simmondsia califor. 1528

K. pecan Pecan nu