DEKARBOKSILASI ASAM PALMITAT UNTUK SINTESIS MINYAK …
Transcript of DEKARBOKSILASI ASAM PALMITAT UNTUK SINTESIS MINYAK …
DEKARBOKSILASI ASAM PALMITAT UNTUK
SINTESIS MINYAK DIESEL NABATI DENGAN
KATALIS Ni/SiO2
Laporan Penelitian
Disusun untuk memenuhi tugas akhir guna mencapai gelar
sarjana di bidang ilmu Teknik Kimia
oleh:
Hendri (2016620073)
Amelia Chandra (2016620110)
Pembimbing:
Dr. Ir. Tatang Hernas Soerawidjaja
Tedi Hudaya, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D.
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
2020
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat
menyelesaikan laporan penelitian dengan judul “Dekarboksilasi Asam Palmitat untuk
Sintesis Minyak Diesel Nabati dengan Katalis Ni/SiO2” dengan baik dan pada waktunya.
Laporan penelitian ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah “Penelitian”
(CHE 184650-04). Penyusunan laporan ini juga menjadi salah satu syarat utama kelulusan
di jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Parahyangan.
Laporan penelitian ini dibuat dengan bantuan banyak pihak dalam bentuk dukungan
dan saran sehingga dapat selesai dengan baik. Dukungan yang diberikan dalam bentuk
material dan motivasi yang sangat krusial dalam tahap pembuatan. Selain itu, saran-saran
yang diberikan sangat membantu penulis dalam mengembangkan topik dan memperdalam
bahasan yang ada. Oleh karena itu, penulis secara khusus ingin menyampaikan terima kasih
kepada:
1. Dr. Ir. Tatang Hernas Soerawidjaja selaku dosen pembimbing yang telah berjasa untuk
membimbing dan mengarahkan penulis sehingga laporan penelitian ini dapat tepat
sasaran dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kelak.
2. Tedi Hudaya, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing yang telah berjasa
dalam memberi masukan, motivasi, dan saran yang sangat membangun.
3. Orang tua dan keluarga penulis yang senantiasa memberi dukungan dan motivasi kuat
dalam penyusunan laporan ini.
4. Teman-teman, dosen, karyawan, dll yang juga telah membantu dalam proses penulisan
laporan penelitian ini.
Penulis sadar akan kekurangan dan kelalaian dalam penyusunan laporan ini. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari pembaca agar laporan ini
dapat menjadi lebih baik lagi.
Bandung, 14 Januari 2020
Penulis
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................... ii
SURAT PERNYATAAN ..................................................................................................... iii
LEMBAR REVISI ................................................................................................................ iv
KATA PENGANTAR ........................................................................................................... v
DAFTAR ISI ........................................................................................................................ vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................ ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................................ xi
INTISARI ............................................................................................................................ xii
ABSTRACT ......................................................................................................................... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................................ 1
1.2. Tema Sentral Masalah ................................................................................................ 3
1.3. Identifikasi Masalah ................................................................................................... 4
1.4. Premis ......................................................................................................................... 4
1.5. Hipotesis ..................................................................................................................... 4
1.6. Tujuan Penelitian ........................................................................................................ 4
1.7. Manfaat Penelitian ...................................................................................................... 7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................ 8
2.1. Kelapa Sawit ............................................................................................................... 8
2.2. Minyak Kelapa Sawit ................................................................................................. 9
2.3. Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) .......................................................................... 11
2.4. Konversi PFAD menjadi Bahan Bakar Terbarukan ................................................. 13
2.4.1. Biodiesel ........................................................................................................... 14
2.4.2. Minyak Diesel Nabati (Green Diesel) .............................................................. 14
2.5. Katalis ....................................................................................................................... 17
2.5.1. Pembuatan Katalis ............................................................................................ 17
2.5.2. Perbandingan Variasi Percobaan terhadap Pembuatan Katalis ........................ 19
2.6. Dekarboksilasi Palm Fatty Acid Distillate ............................................................... 19
vii
BAB 3 METODE PENELITIAN ........................................................................................ 23
3.1. Metodologi Penelitian .............................................................................................. 23
3.2. Rancangan Percobaan ............................................................................................... 23
3.3. Prosedur Kerja .......................................................................................................... 24
3.4. Pembuatan Nikel Format .......................................................................................... 24
3.5. Impregnasi Katalis ke dalam Support ....................................................................... 27
3.6. Aktivasi Katalis ........................................................................................................ 27
3.7. Percobaan Utama ...................................................................................................... 28
3.8. Analisis ..................................................................................................................... 28
3.8.1. Analisis Angka Penyabunan ............................................................................. 29
3.8.2. Analisis Nikel yang Terimpregnasi pada Support ............................................ 29
3.8.3. Analisis Deposit Karbon ................................................................................... 29
3.8.4. Analisis FTIR .................................................................................................... 29
3.8.5. Analisis Viskositas dan Densitas ...................................................................... 30
3.9. Alat dan Bahan ......................................................................................................... 30
3.9.1. Pembuatan Nikel Format .................................................................................. 30
3.9.2. Pembuatan Larutan Prekursor ........................................................................... 31
3.9.3. Impregnasi Larutan Prekursor ke dalam Support ............................................. 31
3.9.4. Aktivasi Katalis ................................................................................................. 31
3.9.5. Run Utama ........................................................................................................ 32
3.9.6. Analisis Angka Penyabunan ............................................................................. 32
3.9.7. Pemisahan Minyak ............................................................................................ 33
3.9.8. Ferrox Test ........................................................................................................ 33
3.9.9. Pengukuran Densitas ........................................................................................ 34
3.9.10. Pengukuran Viskositas .................................................................................... 34
3.9.11. Analisis Kompleksometri Kadar Nikel pada Katalis ...................................... 34
3.10. Lokasi dan Pelaksanaan Penelitian ......................................................................... 35
BAB 4 PEMBAHASAN ..................................................................................................... 36
4.1. Pembuatan Nikel Format .......................................................................................... 36
4.2. Impregnasi Katalis .................................................................................................... 37
4.3. Aktivasi Katalis ........................................................................................................ 38
4.4. Analisis Kadar Nikel ................................................................................................ 40
4.5. Dekarboksilasi Asam Palmitat.................................................................................. 41
viii
4.6. Pemisahan Minyak ................................................................................................... 45
4.7. Analisis Deposit Karbon ........................................................................................... 47
4.8. Analisis Angka Penyabunan ..................................................................................... 48
4.6.1. Pengaruh Promotor terhadap Konversi ............................................................. 50
4.6.2. Pengaruh Massa Katalis terhadap Konversi ..................................................... 51
4.6.3. Pengaruh Panjang Rantai Karbon terhadap Konversi ....................................... 52
4.6.4. Pengaruh Temperatur terhadap Konversi ......................................................... 52
4.6.5. Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Konversi .................................................... 53
4.9. Analisis Viskositas dan Densitas .............................................................................. 54
4.10. Analisis FTIR ......................................................................................................... 55
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................... 56
5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 56
5.2. Saran ......................................................................................................................... 56
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 57
LAMPIRAN A: MSDS ....................................................................................................... 61
LAMPIRAN B: PROSEDUR ANALISIS .......................................................................... 67
LAMPIRAN C: HASIL ANTARA ..................................................................................... 72
LAMPIRAN D: CONTOH PERHITUNGAN .................................................................... 77
LAMPIRAN E: GRAFIK .................................................................................................... 81
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Konsumsi Bahan Bakar Minyak Umum Di Indonesia ................................ 1
Gambar 2.1. Pohon Kelapa Sawit (Meilina Ong-Abdullah/MPOB) ................................. 8
Gambar 2.2. Diagram Produksi Minyak Global ............................................................... 9
Gambar 2.3. Bagian Kernel dan Mesocarp Kelapa Sawit (MPOC, 2012) ....................... 9
Gambar 2.4. Kandungan Asam Lemak pada Palm Oil, Palm Kernel Oil, dan Coconut Oil
(MPOC, 2012) ................................................................................................................. 10
Gambar 2.5. Skema Diagram Alir Pengolahan CPO/CPKO .......................................... 10
Gambar 2.6. PFAD sebagai Produk Samping dari Proses Pemurnian Fisik CPO Menjadi
Minyak Sawit RBD (Hermida, Abdullah, & Mohamed, 2013) ..................................... 11
Gambar 2.7. Kemungkinan Jalur Reaksi Trigliserida dengan Katalis Hydrotreating .... 16
Gambar 2.8. Hidrogenasi Lemak Jenuh ......................................................................... 16
Gambar 2.9. Struktur Asam Palmitat (Solomons & Fryhle, 2011) ................................. 19
Gambar 2.10. Reaksi Dekarboksilasi (Solomons & Fryhle, 2011) ................................. 20
Gambar 2.11. Jalur Deoksigenasi Asam Lemak pada Fase Cair (Snåre, Kubičková, Mäki-
Arvela, Eränen, & Murzin, 2006) .................................................................................... 20
Gambar 3.1. Prosedur Kerja Keseluruhan ....................................................................... 25
Gambar 3.2. Prosedur Pembuatan Nikel Format ............................................................. 26
Gambar 3.3. Prosedur Impregnasi Katalis ....................................................................... 27
Gambar 3.4. Prosedur Aktivasi Katalis dengan Dry Reduction ...................................... 28
Gambar 3.5. Prosedur Dekarboksilasi ............................................................................. 29
Gambar 4.1. Nikel Format (a) Setelah Dikeringkan (b) Produk Pasaran ........................ 37
Gambar 4.2. Pembentukan Kompleks Nikel dan Amonia (Clark, 2017) ........................ 37
Gambar 4.3. Larutan Prekursor (a) Percobaan (b) Literatur............................................ 38
Gambar 4.4. Katalis Terimpregnasi (Setelah Pengeringan) ............................................ 38
Gambar 4.5. Rangkaian Alat Aktivasi Katalis (Dry Reduction) ..................................... 39
Gambar 4.6. Reaksi Dekomposisi Nikel Format (Fox, Ehretsmann, & Brown, 1971) ... 39
Gambar 4.7. Katalis Teraktivasi (a) Dry Reduction (b) Literatur ................................... 40
Gambar 4.8. Kemungkinan Jalur Reaksi Asam Stearat (Snåre, Kubičková, Mäki-Arvela,
Eränen, & Murzin, 2006) ................................................................................................. 42
Gambar 4.9. Rangkaian Alat Reaksi Dekarboksilasi ...................................................... 43
Gambar 4.10. Produk Hasil Dekarboksilasi .................................................................... 44
x
Gambar 4.11. Pemisahan Katalis ..................................................................................... 45
Gambar 4.12. Reaksi Pembentukan Palmiton (Climent, Corma, & Iborra, 2014) .......... 46
Gambar 4.13. Skema Alur Reaksi Produk ....................................................................... 46
Gambar 4.14. Rangkaian Alat Pemisahan Minyak ......................................................... 47
Gambar 4.15. Minyak Hasil Pemisahan .......................................................................... 47
Gambar 4.16. Rangkaian Alat Analisis Angka Penyabunan ........................................... 49
Gambar 4.17. Pengaruh Temperatur terhadap Konversi ................................................. 53
Gambar 4.18. Grafik FTIR Asam Palmitat vs Produk Run 12 ........................................ 55
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data Minyak Kelapa Sawit Indonesia 2018 (GAPKI, 2019) ........................... 3
Tabel 1.2. Premis Kondisi Operasi .................................................................................... 5
Tabel 1.2. Premis Kondisi Operasi (lanjutan) ................................................................... 6
Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak PFAD (dari Fraksi Stearin) (Basiron, 2005) .......... 12
Tabel 2.2. Sifat Fisiko-Kimia PFAD (Basiron, 2005) (Malvade & Satpute, 2013) ........ 13
Tabel 2.3. Perbandingan Sifat Fisika-Kimia Bahan Bakar Diesel, Diesel Nabati, dan
Biodiesel (Vonortas & Papayannakos, 2014) .................................................................. 14
Tabel 3.1. Rancangan Percobaan ..................................................................................... 23
Tabel 3.1. Rancangan Percobaan (lanjutan) .................................................................... 24
Tabel 3.2. Jadwal Pelaksanaan Penelitian ....................................................................... 35
Tabel 4.1. Kadar Nikel Katalis ........................................................................................ 40
Tabel 4.2. Spesifikasi Asam Palmitat SINAR-FA 1698 (PT SMART Tbk, 2019) ......... 43
Tabel 4.3. Hasil Analisis Deposit Karbon (370°C, 3 jam) .............................................. 48
Tabel 4.4. Hasil Analisis Angka Penyabunan dan Konversi ........................................... 50
Tabel 4.5. Pengaruh Promotor terhadap Konversi .......................................................... 51
Tabel 4.6. Pengaruh Massa Katalis terhadap Konversi ................................................... 52
Tabel 4.7. Pengaruh Panjang Rantai Karbon terhadap Konversi .................................... 52
Tabel 4.8. Perbandingan Densitas dan Viskositas ........................................................... 54
xii
INTISARI
Minyak bumi merupakan suatu sumber bahan bakar yang paling umum digunakan
dalam berbagai aspek kehidupan. Pemanfaatan minyak bumi ini tidak dapat dilakukan
berkelanjutan (sustainable) dalam jangka waktu panjang terkait dengan pasokan dan dampak
negatif yang ditimbulkannya. Bahan bakar berbasis minyak bumi merupakan energi tak
terbarukan yang telah merusak lapisan ozon beberapa dekade terakhir ini akibat emisi gas
yang dihasilkannya. Oleh karena itu, diperlukan suatu bentuk bahan bakar alternatif yang
terbarukan sekaligus ramah lingkungan. Minyak diesel nabati merupakan suatu produk
alternatif pengganti diesel minyak bumi yang memiliki kualitas lebih baik dan kadar emisi
CO2 serta NOx yang lebih rendah. Produk ini diperoleh melalui proses konversi asam lemak
jenuh dalam minyak nabati menjadi komponen hidrokarbon melalui proses seperti
dekarboksilasi. Proses dekarboksilasi memiliki kelebihan dibandingkan proses deoksigenasi
lainnya karena tidak membutuhkan hidrogen.
Salah satu bahan baku yang menarik untuk digunakan adalah PFAD (Palm Fatty
Acid Distillates). PFAD merupakan produk samping dari proses pemurnian kelapa sawit
yang dihasilkan dalam jumlah besar di Indonesia. Selain karena pasokan lokalnya yang
tinggi, kandungan asam lemak jenuh terbanyak dalam PFAD cocok dikonversi menjadi
produk hidrokarbon rantai panjang. Penelitian ini diharapkan mampu mendefinisikan
kondisi terbaik untuk proses dekarboksilasi asam palmitat beserta teknik pembuatan
katalisnya.
Produksi minyak diesel nabati melalui proses dekarboksilasi diawali dengan proses
pembuatan katalis. Katalis yang digunakan merupakan katalis Ni/SiO2 dengan metode
impregnasi kering dan aktivasi dry reduction dengan variasi ada tidaknya promotor berupa
K2CO3. Tahap selanjutnya adalah dekarboksilasi asam palmitat menjadi hidrokarbon rantai
panjang. Dekarboksilasi dilangsungkan dalam reaktor batch bertekanan dengan melihat
pengaruh temperatur (320°C, 350°C, dan 370°C), waktu (1 jam & 3 jam), dan adanya
promotor K2CO3 dalam reaksi. Beberapa analisis dilakukan untuk melihat performa katalis,
yaitu analisis kompleksometri untuk mengetahui kadar nikel dalam katalis, angka
penyabunan, viskositas & densitas, FTIR, deposit karbon, dan perhitungan konversi.
Penggunaan promotor dalam penelitian ini menurunkan deposit karbon pada katalis, tetapi
konversi reaksi juga mengalami penurunan. Diperoleh bahwa pada reaksi 370°C, 3 jam, dan
tanpa promotor menghasilkan konversi terbaik yaitu sebesar 74,42%.
Kata kunci: Green diesel, dekarboksilasi, asam palmitat, impregnasi katalis, dry reduction.
xiii
ABSTRACT
Crude oil is the most used fuel source in various aspect of our lives, such as
households, local transportation, to large-scale industries. The utilization of crude oil is not
sustainable in long term use due to the supply and the negative impact caused. Crude oil as
a form of non-renewable resources has been damaging our ozone layers for the last few
decades by its high CO2 and NOx emission. Therefore, we need an alternative fuel that is
renewable and environmentally friendly. Green diesel is an alternative product subtracting
the diesel needs with better quality and lower level of CO2 and NOx emission. The product
can be obtained from the conversion of fatty acids content in vegetable oils into
hydrocarbons through a few methods such as decarboxylation. Decarboxylation is a more
profitable way to convert fatty acid compared to the hydrotreating process due to its low
hydrogen use.
One of the more intriguing raw material to choose from is PFAD (Palm Fatty Acid
Distillates) which is a by-product from the massive palm oil refining in Indonesia. In addition
to its massive local supply, PFAD contains long fatty acid chains such as palmitic acid
suitable to form diesel-like hydrocarbon. This research aims to define the best possible
operating conditions for palmitic acid decarboxylation in green diesel production along with
the catalyst production method.
Decarboxylation process for green diesel production required a few additional steps
such as the catalyst production process to achieve a faster reaction later. The catalyst used is
Ni/SO2 made through dry impregnation process and activated with dry reduction method
with a variation of the K2CO3 promoter to assess the effect. The next step was the
decarboxylation of the palmitic acids to produce long hydrocarbon chains. The reaction was
carried in a pressurized batch reactor to assess the temperature effect (320°C, 350°C, and
370°C), time effect (1 and 3 hours), and K2CO3 presence would affect the overall reaction.
Several methods of analysis performed to assess the catalyst performance, i.e
complexometric titration to find out the nickel content in the catalyst, saponification value
analysis, viscosity & density, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), carbon
deposit analysis, and conversion calculation. The experiments showed that the addition of
K2CO3 as promoter capable in reducing carbon deposition on the catalyst, but it also lowers
the conversion. The highest conversion (74,42%) was achieved in the decarboxylation of
palmitic acid at 370°C for 3 hours without the addition of promoter.
Keywords: Green diesel, decarboxylation, PFAD, catalyst impregnation, dry reduction.
1
BAB 1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan salah satu bentuk sumber energi yang sudah melekat dengan
berbagai aktivitas manusia. Pemanfaatannya dilakukan mulai dari skala kecil seperti
transportasi umum hingga skala besar seperti dalam bidang industri. Berdasarkan data yang
diperoleh dari BPH Migas (2019), konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia mengalami
peningkatan yang signifikan pada tahun 2015 hampir sebanyak dua kali lipat (dapat dilihat
pada Gambar 1.1). Pada tahun 2014, konsumsi BBM nasional adalah sebanyak
24.314.136,948 lalu pada tahun 2015 menjadi 44.453.906,861. Namun, beberapa dekade ini
pemanfaatan minyak bumi menjadi suatu problematika baru terkait dengan efek samping
dan pasokannya yang terbatas.
Gambar 1.1. Konsumsi Bahan Bakar Minyak Umum di Indonesia (BPH Migas, 2019)
Minyak bumi yang merupakan bahan bakar fosil ini bersifat tak-terbarukan. Hal ini
berarti, siklus pemanfaatan minyak bumi ini suatu waktu akan berhenti pada suatu titik
dikarenakan oleh sifat minyak bumi itu sendiri. Proses pembuatan minyak bumi memerlukan
waktu yang sangat lama dan sumbernya yang terbatas. Selain itu, sejak penemuan dan
pemanfaatan minyak bumi secara besar-besaran dimulai, minyak bumi telah menimbulkan
masalah yang cukup besar terhadap iklim global dan tingkat polusi yang ditimbulkannya.
Hal ini merupakan suatu dilema, dimana kemajuan teknologi menuntut kebutuhan energi
yang sangat besar namun penggunaan minyak bumi secara berlebih terbukti tidak baik bagi
lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan suatu bentuk bahan bakar terbarukan yang mampu
menggantikan minyak bumi sebagai bahan bakar utama. Bahan bakar terbarukan tersebut
2
harus memiliki sifat lebih ramah lingkungan dan terbarukan, selain itu pasokannya harus
dapat dijaga stabil, dan pemanfaatan bahan bakar tersebut dalam jangka panjang harus
mampu meminimalkan dampak yang ada sekarang. Bahan bakar konvensional yang berasal
dari sumber daya terbarukan dengan nilai kalor yang tinggi serta ramah lingkungan menjadi
salah satu kandidat menarik yang bagi para peneliti saat ini.
Salah satu solusi yang sedang ramai dikembangkan untuk mengatasi masalah-masalah
tersebut yaitu bahan bakar berbasis biomassa seperti biodiesel, minyak diesel nabati, dan
sumber terbarukan lainnya. Bahan bakar yang umum digunakan pada saat ini seperti minyak
diesel, memiliki keunggulan yaitu efektivitas pembakarannya yang lebih tinggi dibanding
beberapa bahan bakar lainnya. Sebagai alternatif minyak diesel tersebut, maka dibuatlah
minyak diesel nabati yang didapatkan dari proses penghilangan oksigen (deoksigenasi) pada
minyak nabati dengan metode seperti hydrotreating. Minyak diesel nabati memiliki
beberapa keunggulan dibanding produk lain, yaitu nilai centane number-nya yang lebih
tinggi serta tingkat emisi NOx yang lebih rendah. Asam lemak yang terkandung dalam
minyak nabati tersebut dapat diubah menjadi senyawa hidrokarbon yang kemudian
dikonversikan menjadi minyak diesel nabati. Namun, metode hydrotreating tersebut
menimbulkan permasalahan seperti biaya produksi yang tinggi akibat pemakaian gas
hidrogen yang berlebih. Oleh karena itu, diperlukan metode lain yang mampu
menghilangkan senyawa oksigen dalam minyak nabati tanpa penggunaan gas hidrogen, yaitu
proses dekarboksilasi.
Salah satu proses yang sedang ramai diteliti sekarang yaitu dekarboksilasi Palm Fatty
Acid Distillates (PFAD) yang diperoleh dari proses pengolahan minyak sawit atau dikenal
secara global dengan crude palm oil (CPO). PFAD merupakan produk samping dari
pengolahan minyak sawit. Produksi minyak kelapa sawit yang besar di Indonesia
menjadikan PFAD sebagai salah satu alternatif yang baik, karena ketersediaannya dalam
jumlah besar serta harganya yang relatif murah.
Di Indonesia, kelapa sawit merupakan salah satu produk komoditas utama Indonesia.
Pada tahun 2018, Indonesia mampu mengekspor 34,71 juta ton minyak kelapa sawit dengan
peningkatan secara signifikan berasal dari produk biodieselnya, yaitu sebesar 851% atau dari
164.000-ton pada 2017, menjadi 1,56 juta ton di tahun 2018 (Supriyono, ketua umum
GAPKI). Dari data tersebut, dapat disadari betapa tingginya potensi PFAD sebagai bahan
baku biosolar itu sendiri di Indonesia. PFAD ini cocok digunakan dalam proses
3
dekarboksilasi karena sebagian besar terdiri dari kandungan asam lemak jenuh berupa asam
palmitat.
Tabel 1.1. Data Minyak Kelapa Sawit Indonesia 2018 (GAPKI, 2019)
Proses dekarboksilasi memerlukan keberadaan katalis agar reaksi dapat berlangsung
dengan cepat dan meningkatkan selektivitas terhadap produk yang diinginkan. Banyak
penelitian yang sudah dilakukan untuk menentukan katalis mana yang terbaik dalam proses
ini. Hasil penelitian tersebut menunjukan katalis-katalis dengan logam aktif seperti Ni dan
Pt dapat menjadi solusi dalam proses tersebut. Pada penelitian ini akan digunakan katalis
Ni/SiO2 karena dianggap dapat memberikan hasil yang baik dengan harga yang ekonomis
dibanding katalis-katalis lainnya. Metode pembuatan katalis yang dilakukan adalah
impregnasi kering dengan tipe reduksi kering. Akan dilakukan beberapa variasi terkait
penggunaan promotor, temperatur reaksi, dan lama reaksi.
Tema Sentral Masalah
Untuk mendapatkan nilai konversi produk yang tinggi, diperlukan tipe dan jenis katalis
yang sesuai dalam proses derkarboksilasi. Selain itu, metode-metode dan kondisi operasi
dalam pembuatan katalis merupakan suatu faktor penentu dalam kinerja katalis yang
dihasilkan. Hal ini dimaksudkan agar proses deaktivasi akibat peristiwa seperti: coking dan
poisoning dapat diminalisir atau dihindari. Dalam aspek pembuatan, metode yang digunakan
dapat berpengaruh secara signifikan terhadap selektivitas produk yang dihasilkan. Dengan
mempertimbangkan semua aspek tersebut, maka dapat dihasilkan produk hidrokarbon dari
minyak nabati secara efektif, efisien, dan ekonomis.
4
Identifikasi Masalah
Permasalahan yang akan dihadapi dalam penelitian pembuatan minyak diesel nabati
dari asam palmitat diantaranya adalah:
1. Bagaimana pengaruh adanya promotor terhadap deaktivasi katalis Ni/SiO2 dalam reaksi
dekarboksilasi asam lemak jenuh?
2. Bagaimana pengaruh temperatur terhadap konversi asam palmitat?
3. Bagaimana pengaruh lama reaksi terhadap konversi asam palmitat?
Premis
Premis yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Tabel 1.2.
Hipotesis
Terdapat beberapa hipotesis yang digunakan dalam penelitian ini, diantaranya:
1. Dengan adanya penambahan promotor pada pembuatan katalis, laju pembentukan coke
akan berkurang.
2. Pada temperatur yang lebih tinggi konversi yang didapatkan meningkat, sebaliknya pada
temperatur yang lebih rendah konversi akan berkurang.
3. Pada waktu reaksi 3 jam, konversi yang didapatkan akan lebih besar dibandingkan lama
reaksi 1 jam.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian secara umum adalah memahami proses dekarboksilasi asam lemak
jenuh dari PFAD (Palm Fatty Acid Distillates) berupa asam palmitat menggunakan katalis
Ni/SiO2 dalam proses pembuatan minyak diesel nabati.
Tujuan khusus penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Mengetahui pengaruh promotor (K2CO3) terhadap aktivitas katalis dan pengurangan
deposit karbon.
2. Menentukan temperatur optimum operasi terhadap perfomansi katalis yang dihasilkan.
3. Menentukan waktu reaksi optimum operasi terhadap performansi katalis yang
dihasilkan.
5
Tabel 1.2. Premis Kondisi Operasi
No Pustaka Bahan Kondisi
Operasi Langkah Percobaan yang Dilakukan Hasil Percobaan
1 William H. Flank,
Chester, James E.
McEvoy, Morton, dan
Harold Shalit
(1965)
Nikel Format;
Ni(OOC-H)2.2H2O (555 g
atau setara dengan 3 mol)
Amonium hidroksida
(NH4OH) sebanyak 557-
gram atau setara dengan
13 mol
Air secukupnya
280°C selama 4
½ jam.sambil
dialirkan gas N2.
Nikel format dicampur dengan NH4OH
dalam air hingga satu liter dengan
perbandingan mol 4,33:1.
Sekitar 1493 g silika gel dalam bentuk
bubuk (powder) dimasukan dalam
campuran.
Support silika yang telah terimpregnasi di
aktivasi dengan metode dry reduction
selama 4 ½ jam.
Dihasilkan konversi
reaksi 100% dalam
waktu 4 menit.
Kadar logam aktif nikel
sebesar 10,7%
2 Dmitry Yu Murzin, Iva
Kubickova, Mathias
Snare, Päivi Mäki-
Arvela, Jukka
Myllyoja
(2006)
Katalis 6% Ni/SiO2
sebanyak 1 gram
Asam stearat (4,5 g)
Gas helium
Dodekana (85 g)
300°C
0,8 MPa selama
90 menit
1-gram katalis dimasukkan ke dalam
autoklaf dan dipre-treatment menggunakan
gas hidrogen pada temperatur 200°C.
Dodekana (pelarut), asam stearat, dan
katalis diumpankan ke dalam reaktor.
Konversi sebesar 10%
dan selektivitas
terhadap reaksi
dekarboksilasi sebesar
16%.
6
Tabel 1.2. Premis Kondisi Operasi (lanjutan)
No Pustaka Bahan Kondisi
Operasi Langkah Percobaan yang Dilakukan Hasil Percobaan
3 Jianghua Wu, Juanjuan
Shi, Jie Fu, Jamie A.
Leidl, Zhaoyin Hou,
Xiuyang Lu
(2016)
Asam stearat (0,176
mmol)
40% Ni/SiO2 (30 mg)
330℃ selama 5
jam
Dekarboksilasi dijalankan dalam batch
mikro (1,67 mL)
Reaktor yang sudah diseal diletakkan di
fluidized sand bath dan dipanaskan.
Hasil reaksi dicuci dan diencerkan dalam
10 mL labu ukur dengan aseton.
Larutan yang telah diencerkan dianalisis.
Konversi 54,1%
Selektivitas terhadap
heptadekana sebesar
51,2%
7
Manfaat Penelitian
Penelitian yang akan dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat, diantaranya:
1. Bagi Mahasiswa
a. Memahami proses dekarboksilasi asam lemak jenuh khususnya asam palmitat dalam
proses pembuatan minyak diesel nabati.
b. Memahami metode impregnasi katalis dalam pembuatannya, serta mengetahui kondisi
terbaik dalam proses dekarboksilasi sehingga diperoleh nilai konversi optimum tanpa
deaktivasi katalis yang berlebih.
2. Bagi Masyarakat
a. Memberi pemahaman lebih mengenai potensi PFAD dalam produksi kelapa sawit
Indonesia sebagai bahan bakar alternatif terbarukan.
3. Bagi Pemerintah
a. Memberikan model yang baik untuk alternatif produksi minyak diesel nabati di
Indonesia sehingga ketergantungan import produk menjadi berkurang.
b. Memberikan data-data penelitian sebagai referensi, seperti komposisi dan metode
pembuatan katalis untuk penelitian lainnya yang berkaitan.