jawaban ujian katalis

7/21/2019 jawaban ujian katalis

http://slidepdf.com/reader/full/jawaban-ujian-katalis 1/15

1. Penggunaan katalis dalam industri petroleum (yaitu pada proses cracking)

Catalytic Cracking

Untuk merngurangi kebutuhan energi yang cukup besar serta menghasilkan produk

dengan selektifitas yang tinggi, digunakan berbagai katalis termasuk dalam proses

perengkahan. Katalis perengkahan dalam industri minyak bumi umumnya

merupakan katalis heterogen atau padatan dengan luas permukaan dan keasaman

yang tinggi serta stabilitas termal yang cukup besar. Luas permukaan katalis yang

digunakan dalam proses ini berkisar antara 3m!"gram hingga # m!"gram. $ahan

padatan tersebut antara lain adalah g%alumina, &luminium oksida (&l!'3), ilika

alumina, eolit dan clay. Pada produksi gasolin, dilaporkan penggunaan katalis pada

perengkahan minyak bumi menghasilkan angka oktan yang tinggi. *ekanismedasarnya adalah pada pembentukan muatan elektrik suatu molekul yang disebabkan

oleh keasaman padatan katalis.

+ilakukan menggunakan katalis dengan luas permukaan spesifik yang tinggi (3

higga # m!"g), memiliki sifat asam dan stabil pada temperatur tinggi.

*ekanisme

1. -atalytic -racking teradi melalui pembentukan karbokation dari mokekul yang

berlanut pada penyerangan molkeul yang lain

Pembentukan karbokation baru dan pemutusan ikatan -%- dari molekul didasarkan

pada kestabilan hiperkonugasi yang mungkin dalam molekul. Karbokation yang

terbentuk bersifat sangat reaktif dan dapat menyerang parafin atau naften

menghasilkan karbokation baru.

/-0!%-0-0! 2 (-03)3-0 %%%%% (-03)3- 2 /-0!%-0!%-03

enya4a aromatik tersubtitusi alkil dapat bereaksi dalam beberapa mekanisme ,

salah satunya pemutusan rantai

!. &romatik tersubstitusi alkil dapat menghasilkan karbokation dan senya4a

aromatik



3. Perpindahan hidrogen (hidrogen shift) dan perpindahan metil (methyl shift) dari

karbokation dapat teradi membentuk produk isomer .

5. +apat teradi siklisasi pada hidrokarbon rantai panang

!. Pembuatan Katalis Pt

Persiapan *endapatkan Katalis Platinum 6iga seri katalis, yaitu 7i, -o, dan Pt

sudah dipelaari, dengan dukungan pada hydrotalcites dan dipromosikan dengan

8'9. $erikut adalah penelasan singkat penyusunan dari seri katalis Pt

0ydrotalcite dipersiapkan dengan metode kopresipitasi menggunakan dua larutan

garam sebagai pelopor. Pertama, di dalam reactor pengaduk, larutan garam yang

terdiri dari *g(7'3)! dan &l(7'3)3 dengan rasio molar !, dibuat (:.6.$aker).

kedua, larutan dari 7a!-'3 sebanyak ;< dan 7a'0 (p01) dipersiapkan

(-arlo =rba). Lalu, berbeda dengan prosedur mendapatkan katalis 7i ataupun -o,

ada penambahan 0!Pt-l> setelah larutan *g(7'3)! , &l(7'3)3 , 7a!-'3, dan

7a'0 mengalami kontak.

:umlah konstan dari .3; 4t< Pt dan beberapa konsentrasi 6ungsten (8)

terbentuk contoh tanpa 8 (contoh 06), .; 4t< 8 (contoh 06.;8), .; 4t<

8 dan Pt (contoh 06P.;), 1 4t< 8 dan Pt (contoh 06P18), ! dan 3 4t< 8

dan Pt (contoh 06P!8 dan 06P38). etelah penambahan ini, suspense padat

diaduk selama !5 am pada suhu >-. ?rasa padat kemudian dicuci tiga kali

dengan air suling dan akan kering pada suhu 1!- selama !5 am dan dilabur

pada suhu 5;- selama ; am. +an yang terakhir, katalis kemudian dikurangi

dan gas 0! mengalir (1.@ L"h) pada suhu 5;- untuk ! am.

0asil dan +iskusi Produk

Katalis Pt"0ydrotalcite%8'9 memproduksi 0!, -03-0', -'!, -05, dan

-0!-0!. +ehidrasi etanol menuu kepada olefin dipengaruhi oleh adanya Pt.

=tilen dan asetaldehid adalah hasil menengah"hasil tengah yang dapat dibentuk

dari masing%masing reaksi dehidrogenasi dan dehidrasi. Perbedaan dalam

selektiAitas 0! antara katalis 06P;8 dan katalis Pt yang lain sangat kecil. Btu

dapat diketahui pula bah4a 0! dihasilkan dari beberapa reaksi, contohnya

dehidrogenasi, 4ater gas shift reaction (8C).

emua perhitungan menunukkan bah4a fraksi mol dari -' itu adalah di ba4ah

.D dan fraksi mol dari -0!-0! dan -03-0' adalah di ba4ah .1.*aka

perhitungan reaksi kesetimbangan gas kimia memungkinkan mendapatkan ide



dari produk mana yang paling mungkin terbentuk ika konstanta reaksi

kesetimbangan diketahui. +alam perhitungan termodinamika uga dapat

memprediksi suhu operasi yang bereaksi dalam sistem untuk mendapatkan

konAersi terbaik. +alam kasus katalis Pt"0ydrotalcite%8'9, nilai (+yi) untuk 0!

dan -'! adalah sangat mirip dengan nilai dari katalis -o. Perbedaan konAersi

dalam kasus katalis Pt kurang dari dalam kasus katalis -o, oleh karena itu, katalis

Pt"0ydrotalcite%8'9 ini lebih aktif dan uga lau katalis dari Pt lebih tinggi 1

tingkatan atau ukuran dibandingkan dengan tingkat reaksi katalis -o dan 7i.

Katalis 06P;8 dan 06P18 (dengan konsentrasi 8 rendah) menunukkan

fraksi molar terbesar untuk 0!, dan konAersi yang paling tinggi. -ara lain untuk

menelaskan kesimpulan ini ialah bah4a telah diketahui katalis Pt ini mempunyai

konsentrasi 8 yang paling rendah, yang menunukkan sifat mengkristal paling

tinggi dan stablitas yang paling tinggi pula selama reaksi reformasi uap etanol

berlangsung. +an yang terakhir, didapat kesimpulan tingkat konAersi dalam

katalis tersebut yaitu Pt 7i -o dan reaksi rata%rata per gram nya yaitu Pt

7i -o

3. $iodiesel dan reaksi%reaksi

Esterifikasi

/eaksi pembentukan biodiesel adalah rekasi antara asam lemak dengan alkohol baik

dengan adanya katalis ataupun tidak. /eaksi ini laim disebut sebagai reaksi

esterifikasi karena menghasilkan biodiesel sebagai senya4a esternya. /eaksi

pembuatan biodiesel kerap uga disebut dengan reaksi alkoholisis karena

menggunakan alkohol sebagai bahan perekasi.

&dapun reaksi kimia antara asam lemak dan metanol membentuk biodiesel adalah

sebagai berikut

' /E-E'0 2 -03'0 ' /E-E'-03 2 0!'

(&sam Lemak) (*etanol) *etil ester asam lemak

air

/eaksi esterifikasi biasanya memakai asam kuat sebagai katalisnya. &sam kuat yang

biasa dipakai sebagai katalis dalam proses esterifikasi adalah asam sulfat dan asam

klorida, namun asam sulfat lebih sering digunakan karena kandungan air yang lebih

sedikit.

katalis



Proses esterifikasi dilakukan secara dua tahap. ecara sederhana asam lemak bebas

dikonAersi menadi metil ester asam lemak dengan perlakuan katalis asam pada

tahap a4al, dan pada tahap selanutnya transesterifikasi sempurna dilakukan dengan

menggunakan katalis basa. =sterifikasi asam merupakan proses pendahuluan

menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga !<,

katalis asam umumnya adalah asam sulfat dengan konsentrasi .;< (b"b -P')

=sterifikasi dilakukan dalam 4adah berpengaduk magnetik dengan kecepatan

konstan, hal ini penting untuk memastikan teradinya reaksi diseluruh bagian reaktor,

kecepatan pengaduk sebesar 3; rpm.

Perbandingan mol yang sesuai antara metanol dan -P' pada proses transesterifikasi

basa adalah D1. 6ransesterifikasi menggunakan katalis basa dilakukan didalam

reaktor curah (batch reactor) pada suhu > o-. 8aktu reaksi yang dibutuhkan untuk

mengkonAersi trigliserida, digliserida dan monogliserida menadi metil ester adalah

selama > menit. Konsentrasi katalis maksimum adalah 1< K'0 (b"b -P').

Transesterifikasi

=ster merupakan suatu senya4a turunan asam karboksilat dimana gugus hidroksi

dari asam karboksilat digantikan oleh gugus alkoksi.=sterifikasi merupakan reaksi

pembentukan ester antara asam karboksilat dan alkohol, esterifikasi adalah reaksi

ionik yang merupakan kombinasi dari reaksi adisi dan penyusunan ulang

(rearrangement ).

/eaksi esterifikasi dapat dibagi atas dua enis, diantaranya adalah sebagai berikut

1 =sterifikasi langsung, yang merupakan reaksi antara alkohol dengan asam lemak.

/-''0 2 /F'0 → /-''/F 2 0!'

/eaksinya merupakan reaksi substitusi nukleofilik gugus asil./eaksinya tidak

langsung secara substitusi, tetapi melalui ! tahap. 6ahap pertama adalah adisi

nukleofilik dan diikuti tahap kedua yaitu eliminasi.

! 6ransesterifikasi, yang meliputi reaksi

a &lkoholisis, merupakan reaksi antara ester dengan alkohol membentuk ester yang

baru.

/-''/F 2 /FF'0 → /-''/FF 2 /F'0

b &sidolisis, merupakan reaksi antara ester dengan asam karboksilat membentuk ester

yang baru.



/-''/F 2 /FF-''0 → /FF-''/F 2 /-''0

c Bnteresterifikasi merupakan suatu reaksi ester dengan ester lainnya atau disebut ester

interchange.

6ransesterifikasi atau alkoholisis adalah reaksi pertukaran gugus alkohol dari suatuester dengan ester lain. Kehadiran katalis (asam kuat atau basa kuat) akan

mempercepat pembentukan ester. 6ransesterifikasi dapat dikatalisis oleh asam%asam

$rGnsted, lebih sering digunakan sulfonat dan asam sulfat.

/eaksi antara minyak atau lemak dengan alkohol merupakan reaksi yang bersifat

bolak%balik. 'leh sebab itu alkohol harus ditambahkan berlebih untuk membuat

reaksi beralan kearah kanan. *enurut aas Le -hatelier bah4a Hetiap perubahan

pada salah satu Aariabel sistem keseimbangan akan menggeser posisi keseimbangan

kearah tertentu yang akan menetralkan" meniadakan pengaruh Aariabel yang berubah

tadiI.

$iodiesel dapat berupa metil ester atau etil ester tergantung enis alkohol yang

digunakan. 6etapi yang paling sering diproduksi adalah metil ester karena metanol

mudah didapat dan tidak mahal. *etanol lebih reaktif dibandingkan dengan etanol,

sehingga penggunaan metanol menghasilkan mono dan diasilgliserol yang relatif

lebih rendah dibandingkan dengan penggunaan etanol pada kondisi reaksi yang sama

/eaksi transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan sehingga digunakan

metanol berlebih untuk menggeser arah reaksi kekanan. 6ransesterifikasi dilakukan

pada suhu ; o- J # o- dan pada kondisi tekanan atmosfer. uhu reaksi pada

transesterifikasi minyak kelapa sa4it yang sesuai adalah pada > o-, hal ini

disebabkan karena suhu ini mendekati titik didih metanol (>;o-) dan titik leleh -P'

(;; o-), pada suhu ini reaktan akan tercampur secara homogen.

*inyak dan lemak dengan kandungan asam lemak bebas dalam umlah banyak tidak

dapat dikonAersi secara langsung menadi metil ester dengan menggunakan katalis

basa. Pengaruh negatif transesterifikasi katalis basa terhadap minyak dengan

kandungan asam lemak bebas yang tinggi akan mengakibatkan asam lemak bebas

bereaksi dengan katalis yang ditambahkan dan selanutnya bereaksi menghasilkan

sabun, disamping itu sebagian katalis akan dinetralisasi. :ika terdapat air dalam

reaksi, sabun akan terbentuk dengan terlebih dahulu membentuk emulsi dengan

metanol dan minyak, sehingga reaksi metanolisis tidak dapat teradi. &danya sabun



akan menyebabkan naiknya koefisien Aiskositas dan pembentukan gel yang akan

mengganggu alannya reaksi serta berpengaruh terhadap proses pemisahan gliserol.

/eaksi yang teradi selama proses pembuatan $iodiesel, yaitu

2.3 Katalis yang digunakan pada pembuatan biodiesel

Katalis adalah at yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi tetapi at tersebut

tidak mengalami perubahan kimia pada akhir reaksi. Katalis tidak berpengaruh pada

energi bebas C , adi uga tidak berpengaruh terhadap tetapan kesetimbangan k.

Umumnya kenaikan konsentrasi katalis uga menaikkan kecepatan reaksi, adi

katalis ini ikut dalam reaksi tetapi pada akhir reaksi diperoleh kembali.

$erdasarkan fasanya, proses katalisis dapat digolongkan menadi katalisis homogen

dan katalisis heterogen. Katalisis homogen ialah katalis yang mempunyai fasa sama

dengan fasa campuran reaksinya, sedangkan katalisis heterogen adalah katalis yang

berbeda fasa dengan campuran reaksinya. Katalisis homogen kurang efektif

dibandingkan dengan katalisis heterogen karena heterogenitas permukaannya. Pada

katalisis homogen katalis sukar dipisahkan dari produk dan sisa reaktanya sedangkan

katalisis heterogen pemisahan antara katalis dan produknya serta sisa reaktan mudah

dipisahkan dengan demikian, karena mudah dipisahkan dari campuran reaksinya dan

kestabilannya terhadap perlakuan panas, katalisis heterogen lebih banyak digunakan

dalam industri kimia.

$erikut penelasan tentang teknologi pembuatan biodiesel dengan berbagai enis

katalis yang digunakan menurut Luman $uchori dkk tahun !1;.



Teknologi Transesterifikasi dengan Katalis Homogen

6ransesterifikasi dengan menggunakan katalis basa homogen merupakan metode

yang paling umum digunakan pada skala laboratorium maupun industri. 0al ini

karena proses transesterifikasinya menghasilkan yield yang tinggi (D#< atau lebih)

dalam 4aktu yang singkat (1 menit sampai ! am) dengan temperatur reaksi rendah

(!;%#o-). Katalis basa homogen yang biasa digunakan dalam produksi biodiesel

adalah logam hidroksida seperti natrium hidroksida (7a'0) atau kalium hidroksida

(K'0) dan alkoksida seperti K dan 7a metoksida (7a'-03, K'-03). Katalis ini

biasa digunakan dalam industri biodiesel karena dapat digunakan pada temperatur

reaksi yang rendah, dapat mencapai konAersi yang tinggi dalam 4aktu yang singkat,

dan selalu tersedia dengan harganya yang relatif murah. Kecepatan reaksi berkatalis

basa, 5 kali lebih cepat dibandingkan dengan katalis asam. /eaksi berkatalis basa

ini sangat sensitif dengan kemurnian reaktan. Penggunaan katalis ini terbatas hanya

untuk minyak tumbuhan dengan kandungan ??& M .;< 4t atau angka asam M 1

mg K'0"g. :ika kandungan ??& >< 4t, maka katalis basa tidak sesuai untuk

digunakan. *inyak atau lemak yang mengandung ??& tinggi akan terbentuk sabun

yang sangat tidak diinginkan karena akan mendeaktifasi. abun yang terbentuk

dapat secara drastis mengurangi yield fatty acid methyl ester (?&*=) dan

menghambat proses pemurnian biodiesel. Kandungan air yang tinggi uga

mempengaruhi yield metil ester. Pada temperatur yang tinggi, air dapat

menghidrolisa trigliserida menadi digliserida dan membentuk asam lemak bebas

( free fatty acid ). Untuk mencegah reaksi penyabunan ini maka kandungan ??& dan

air di dalam minyak harus M ,;< 4t dan ,;< 4t.

Karena proses transesterifikasi dengan katalis basa menimbulkan sedikit masalah

khususnya minyak atau lemak dengan konsentrasi ??& yang tinggi, maka

digunakanlah katalis asam. Katalis asam ini dapat mencegah teradinya penyabunan

karena ??& akan secara langsung diubah menadi ester melalui esterifikasi dan

gliserida akan diubah menadi ester melalui transesterifikasi. Katalis asam dapat

digunakan untuk proses esterifikasi dan transesterifikasi, sedangkan katalis basa

hanya digunakan untuk proses transesterifikasi saa. Katalis yang banyak digunakan

untuk proses transesterifikasi ini adalah asam sulfat (0!'5), asam klorida (0-l),

asam sulfonat dan asam fosfat (03P'5). +iantara katalis ini, yang paling umum

digunakan adalah 0!'5 karena mempunyai aktifitas katalitik yang bagus dan 0!'5

dapat ditambahkan langsung ke dalam metanol. Keuntungan menggunakan katalis



asam ini antara lain katalis asam tidak sensitif dengan adanya ??& di dalam bahan

baku dan dapat digunakan sebagai katalis untuk reaksi esterifikasi dan

transesterifikasi secara simultan. Katalis asam dapat secara langsung menghasilkan

biodiesel dari bahan baku bermutu rendah seperti minyak goreng bekas yang

mempunyai kandungan ??& ><. Katalis asam lebih efisien ketika umlah ??&

melebihi 1< 4t. elain itu, secara ekonomi katalis asam dengan satu tahapan proses

lebih ekonomis daripada proses berkatalis basa yang membutuhkan tambahan proses

untuk mengubah ??& menadi metil ester. 7amun transesterifikasi dengan katalis

homogen asam ini sensitif dengan adanya air. &danya air yang terbentuk di dalam

esterifikasi ??& harus dihilangkan karena akan menyebabkan penyabunan ester pada

kondisi basa. istem katalis asam ini uga mempunyai beberapa kekurangan,

diantaranya kecepatan reaksinya rendah sehingga 4aktu reaksi lama, membutuhkan

temperatur reaksi yang tinggi, rasio molar alkohol"minyak tinggi, masalah

lingkungan yang serius, masalah korosi, pemisahan katalis dari produk, pengolahan

limbah air yang dihasilkan, kandungan ??& dan air yang mengganggu dalam reaksi

dan selektifitas yang rendah sehingga menghasilkan produk samping yang tidak

diinginkan.

Teknologi Transesterifikasi dengan Katalis Heterogen

Penggunaan katalis padat heterogen mengurangi masalah yang ditimbulkan oleh

katalis homogen. Katalis heterogen dapat direcycle dan digunakan beberapa kali

dengan pemisahan produk akhir lebih baik. elain itu, penggunaan katalis ini uga

meminimalkan biaya bahan baku dan biaya produksi. Proses ini ramah lingkungandan dapat diterapkan untuk proses batch maupun kontinyu tanpa memerlukan tahap



permurnian. Katalis heterogen tidak seperti katalis homogen karena katalis ini

mengurangi biaya dan 4aktu pencucian air serta mengurangi tahap netralisasi untuk

memisahkan dan merecovery katalis. Kemurnian metil ester melebihi DD< dengan

yield mendekati 1<. elain itu, proses transesterifikasi dengan katalis heterogen

menghasilkan gliserol sebagai hasil samping dengan kemurnian D@<

dibandingkan dengan

katalis homogen yang hanya @<. Katalis heterogen dapat diatur sesuai dengan

sifat%sifat katalis yang diinginkan sehingga adanya ??& atau air tidak mempengaruhi

tahapan reaksi selama transesterifikasi.

6ransesterifikasi menggunakan katalis basa heterogen dapat menyederhanakan

proses produksi dan proses pemurnian, menurunkan umlah limbah air, mengurangi

ukuran peralatan proses, mengurangi masalah lingkungan dan biaya proses. 7amun

penggunaan katalis basa heterogen ini dibatasi oleh kandungan ??& yang ada dalam

umpan berkualitas rendah seperti minyak goreng bekas. *eskipun demikian, katalis

ini dapat digunakan ketika kualitas umpannya bagus. $eberapa keuntungan

penggunaan katalis basa heterogen adalah penggunaan kembali katalis,

penyederhanaan dalam pemisahan katalis, temperatur reaksi rendah dan 4aktu reaksi

yang pendek. Penelitian mengenai katalis asam padat untuk reaksi transesterifikasi

terus dikembangkan karena katalis asam padat ini sangat potensial untuk

menggantikan katalis asam cair. Keuntungan menggunakan katalis asam padat

adalah katalis asam padat tidak sensitif terhadap kandungan ??&, esterifikasi dan

transesterifikasi teradi secara simultan, menghilangkan tahap pencucian biodiesel,

pemisahan katalis mudah dari media reaksi sehingga tingkat kontaminasi produk

lebih rendah, regenerasi dan recycle katalis mudah dan mengurangi masalah korosi.

elain itu, katalis asam heterogen uga mempunyai aktifitas katalitik yang rendah

sehingga membutuhkan temperatur reaksi yang tinggi (N!o-) dan 4aktu reaksi

yang lama (@%! am). Katalis asam heterogen yang sering digunakan dalam

esterifikasi maupun transesterifikasi adalah resin ion exchange (amberlyst, nafion

silika), tungsten (8'3"Or'!), katalis sulfat ('5!%"Or'!, '5

!%"6i'!), heteropolyacid ,

?e%On +*- (double metal cyanide catalysts) dan inc stearat (On(-1@03;'!)!).



Teknologi Transesterifikasi dengan Katalis Enzim

Katalis enim biasa disebut biokatalis. $iokatalis ini diperoleh dari enim yang

disebut dengan lipase yang dihasilkan dari mikroorganisme, he4an dan tumbuhan.

6ransesterifikasi enimatik mendapat perhatian besar dari para peneliti karena dapat

mengatasi masalah%masalah proses yang diakibatkan oleh transesterifikasi kimia.

eumlah besar air yang timbul dan sulitnya recovery gliserol merupakan masalah

yang pada akhirnya meningkatkan biaya produksi biodiesel dan masalah lingkungan.

Katalis enim merupakan katalis yang memiliki keunggulan sifat (aktifitas tinggi,

selektifitas dan spesifik) sehingga dapat membantu proses%proses kimia kompleks

pada kondisi lunak dan ramah lingkungan. Keuntungan menggunakan katalis enim

pada proses transesterifikasi adalah katalis enim tidak menghasilkan produk

samping, recovery produk mudah, kondisi reaksi yang rendah, tidak sensitif terhadap

minyak dengan kandungan ??& tinggi dan katalis dapat digunakan kembali. 7amun

katalis enim hanya dapat bereaksi pada rentang suhu tertentu dikarenakan apabila

terlalu tinggi maka protein dalam enim akan terdenaturasi dan enim tidak dapat

bekera secara optimal. Penggunaan katalis enim masih terbatas karena harganya

sangat mahal, kecepatan reaksi lambat, sering tidak stabil, mudah terhambat, dan

deaktifasi enim.



5. Katalis Oiegler 7ata

Katalis Ziegler–atta, dinamakan menurut nama Karl Oiegler dan Ciulio 7atta,

suatu katalis yang digunakan dalam sintesis polimer 1%alkena (%olefin). +ua kelas

yang luas dari katalis Oiegler%7atta yang digunakan, dibedakan oleh kelarutannya

• Katalis yang didukung secara heterogen berdasarkan pada senya4a yang digunakan

dalam reaksi polimerisasi dalam kombinasinya dengan kokatalis, senya4a

organologam seperti trietilaluminium, &l(-!0;)3. Kelas katalis ini mendominasi

industri.

• Katalis homogen biasanya berdasarkan pada kompleks 6i, Or atau 0f. *ereka ini biasanya digunakan dalam kombinasinya dengan kokatalis organoaluminium yang

berbeda, metilaluminoksan (atau metilalumoksan, *&'). Katalis ini secara

tradisional termasuk metalosen tetapi uga fitur ligan multidentat berbasis oksigen%

dan nitrogen.

Katalis OieglerJ7atta digunakan untuk mempolimerisasi 1%alkena terminal (etilena

dan alkena dengan ikatan rangkap Ainil)

n -0!-0/ Q RS-0!R-0/TnR

ekurang%kurangnya ada 1 polimer yang dibuat meng%gunakan katalis Oiegler%

7atta, yaitu

• Polietilena

• Polipropilena

• Kopolimer etilena dan 1%alkena

• Polibutena%1

• Polimetilpentena

• Polisikloolefin

• Polibutadiena

• Poliisoprena

• Poli%alfa%olefin amorf (&P&')

• Poliasetilena.



;. Katalis gas buang

Catalytic Converter ! pertama kali ditemukan tahun 1D#; di &merika erikat. &lat ini

dibuat demi memenuhi standar emisi gas buang yang sangat ketat di negara tersebut.

ingkatnya Catalytic Converter ini adalah alat yang akan mereaksikan gas%gas

buang yang berbahaya melalui reaksi kimia sehingga nantinya gas%gas tersebut akan

berubah menadi gas yang tidak berbahaya bagi lingkungan. &tau minimal menadi

gas yang tidak terlalu berbahaya. -atalytic -onAerter merupakan alat yang

digunakan sebagai alat pengontrol emisi gas buang yang diletakkan setelah e9haust

manifol pada sistem pembuangan kendaraan bermotor.

-atalytic conAerter merupakan salah satu inoAasi terbesar di industri otomotif.

Pasalnya, peranti ini mampu mengubah at%at hasil pembakaran seperti,

hidrokarbon (0-), karbon oksida (-'), dan 7'9, menadi at yang lebih ramah

lingkungan. $erdasarkan data *anufactures of =mission -ontrols &ssociation

(*=-&) & seak tahun 1D#%an hingga saat ini, catalytic conAerters telah

membantu mengurangi bahan polutan sebanyak 1,; miliar ton di & dan 3 miliar ton

di seluruh dunia.

$entuk catalytic conAerter seperti tabung bentuknya mirip sarang ta4on. $ahannya

terbuat dari keramik dengan ukuran lubang penyaring antara 1 hingga ! mm. ecara

umum ada dua tipe catalytic conAerter yang dipakai, yaitu

enis pellet danmonolithic. :enis monolithic merupakan catalytic conAerter yang

banyak dipakai saat ini. &lasannya, enis tersebut memiliki tahanan gas buang yang

kecil, lebih ringan, dan cepat panas dibandingkan enis pellet.

CC biasanya terdiri atas beberapa bagian :

1. Inti katalis (substrate). Penggunaan -- pada bidang otomotif biasanya

menggunakan inti dari keramik monolit dengan struktur sarang lebah (honeycomb).

*onolit tersebut dilapisi oleh

?e-r&l pada

!. Washcoat . 8ashcoat adalah pemba4a material katalis digunakan untuk

menyebarkan katalis tersebut pada area yang luas sehingga katalis mudah bereaksi

dengan gas buang. 8ashcoat biasanya terbuat dari aluminium oksida, titanium

oksida, silikon oksida dan campuran silika dan alumina. 8ashcoat dibuat dengan

permukaan agak kasar dan bentuk yang tidak biasa untuk memaksimalkan luas

permukaan yang kontak dengan gas buang sehingga katalis dapat bekera secara



lebih efektif dan efisien.

3. Katalis. Katalis biasanya terbuat dari logam mulia. Platina adalah katalis yang

paling aktif diantara logam mulia lainnya dan secara luas digunakan namun tidak

cocok dengan segala aplikasi karena adanya rekasi tambahan yang tidak diinginkan

serta harganya yang mahal. Palladium dan rhodium adalah enis logam mulia lainnya

yang biasa digunakan secara bersamaan. Palladium berfungsi sebagai katalis reaksi

oksidasi, rhodium digunakan sebagai katalis rekasi reduksi dan platina dapat

melakukan kedua reaksi tersebut (oksidasi dan reduksi). Logam lain yang terkadang

digunakan 4alaupun secara terbatas adalah cerium, besi, mangan, tembaga dan

nikel. +igunakan secara terbatas karena memiliki produk sampingan yang uga

cukup berbahaya. 7ikel dilarang di uni eropa karena reaksinya dengan -'

menghasilkan nikel tetrakarbonil. 6embaga dilarang di amerika utara karena

menghasilkan senya4a dioksin.

Untuk mengurangi gas polutan, catalytic conAerter menggunakan beberapa bahan

baku. $erdasarkan bahan baku yang dipakai, catalytic conAerter bisa dibagi menadi

dua model, yaitu oxidation catalyst (OC) atau !"ay Catalyst dan three "ay catalyst

(#WC). :enis '- menggunakan material platinum dan paladium, yang dapat

mengurangi -' dan 0-. edangkan 68- mengandung platinum dan rhodium yang

mampu mengurangi -', 0-, dan 7'9. 3-way Catalist digunakan pada mesin mobil

dan motor yang menggunakan bahan bakar bensin (Premium, dsb.). &da tiga tahap

dalam proses ini yaitu

1. /eduksi 7itrogen 'ksida menadi nitrogen dan 'ksigen !7'9 Q

9'!27!

!. 'ksidasi -arbon *onoksida menadi Karbon +ioksida !-' 2 '! Q

!-'!

3. 'ksidasi senya4a 0idrokarbon yang tak terbakar (0-) menadi

Karbon +ioksida dan air !-90y 2 (!92y"!)'! Q !9-'! 2 y0!'

/eaksi%reaksi di atas akan beralan efisien bila mesin bekera dengan

perbandingan 15,# bagian udara dengan 1 bagian bahan bakar. 'leh karena itu, --

sulit diaplikasikan pada mesin yang masih menggunakan karburator untuk

pemasukan bahan bakar.-- paling ideal digunakan dengan mesin yang telah

menggunakan closed loop feedback fuel inection. Khusus untuk enis #WC ,

prosedur keranya dibagi menadi tiga bagian. 6ahap pertama disebut

dengan reduction catalyst . *olekul 7'9 disaring dan direaksikan menadi atom



nitrogen dan oksigen. &tom nitrogen yang terperangkap dalam katalis tersebut diikat

dengan atom nitrogen lainnya, sehingga berubah menadi 7!. ementara oksigen

yang ada diubah menadi '!.

Proses kera kedua disebut oxidi$ation catalyst . 6uuannya mengurangi kadar

hidrokarbon uga mengubah -' menadi gas -'! yang tidak berbahaya. &dapun

mekanisme kera ketiga adalah pengendalian yang memonitor arus gas buang.

Bnformasi yang diperoleh dipakai untuk mengatur campuran bahan bakar dengan

udara agar selalu berada dalam komposisi yang ideal.

edangkan !"ay Catalist digunakan pada mesin diesel. Karena pada daur *esin

+iesel tidak dihasilkan 7itrogen 'ksida (7'9), maka daur yang teradi hanyalah

daur nomor ! dan 3 saa.

-atalytic conAerter ditempatkan di belakang e9haust manifold atau diantara muffler

dengan header. &lasannya, catalytic conAerter cepat panas ketika mesin dinyalakan.

elain itu, sensor bisa segera bekera untuk menginformasikan kebutuhan campuran

bahan bakar udara yang tepat ke =ngine -ontrol *achine (=-*). Peranti catalytic

conAerter baru bekera efektif ketika kondisinya panas. etiap mobil memiliki

umlah alat sensor yang berbeda, bergantung pada kebutuhan dan teknologi

mesinnya. Umumnya mobil ineksi menggunakan dua sensor oksigen yang berbeda

tempat.

Ketika sensor, misalnya, mendeteksi temperatur gas buang terlalu tinggi akibat

umlah bahan bakar yang sedikit dibandingkan udara, maka air%fuel ratio (&?/)

menadi miskin. Bnformasi inilah yang akan diteruskan ke =-*. Peranti =-* pun

segera bekera melakukan penyetelan ulang komposisi bahan bakar dan udara

sehingga proses pembakaran menadi ideal.

Pipa buang adalah pipa baa yang mengalirkan gas sisa pembakaran dari e9haust

manifold ke udara bebas. Konstruksinya dibagi menadi beberapa bagian, yaitu pipa

bagian depan, tengah, dan belakang. usunannya sengaa dibuat demikian untuk

mempermudah saat penggantian catalytic conAerter atau muffler, tanpa perlu

melepas keseluruhan konstruksi sistem pembuangan.



*uffler berfungsi untuk mengurangi tekanan dan mendinginkan gas sisa

pembakaran. Bni karena gas sisa pembakaran yang dikeluarkan dari mesin memiliki

tekanan cukup tinggi, sekira 3 hingga ; kg"cm!. edangkan suhunya bisa mencapai

> hingga @ deraat -elsius. $esaran panas ini kira%kira 35< dari energi panas

yang dihasilkan mesin.

Kalau gas ini langsung disalurkan ke udara luar tanpa muffler, gas akan

mengembang dengan cepat diiringi dengan suara ledakan yang cukup keras.

Catalytic Converter sangat peka terhadap logam%logam lain yang biasanya

terkandung dalam bensin ataupun solar misalnya timbal pada premium, belerang

pada solar, lalu seng, mangan, fosfor, silikon, dsb. Logam%logam tersebut bisamerusak komponen dari Catalytic Converter . 'leh karena itu teknologi ini tidak bisa

digunakan di semua daerah terutama daerah yang premiumnya belum diganti oleh

Premium 66 (6anpa 6imbal).

-- telah terbukti memiliki manfaat untuk mengurangi emisi kendaraan bermotor.

7amun, -- ternyata tetap memiliki beberapa efek pada lingkungan

a. -- tidak mereduksi umlah -'! yang dihasilkan bahan bakar bahkan mengubah

-' menadi -'!. Padahal telah kita ketahui bersama bah4a -'! ditengarai

menadi penyebab utama greenhouse effect yang mengakibatkan pemanasan global

diseluruh dunia. $ahkan -- uga melepas 7!' yang ternyata setelah diteliti 3 kali

lebih besar efeknya dibandingkan -'!. =P& (=nAironmental Protection &gency),

badan lingkungan hidup &merika erikat mencatat bah4a 3 < emisi nitrogen oksida

dihasilkan oleh kendaraan bermotor.

b. &ir to fuel ratio kendaraan harus senantiasa pada kondisi stoikiometri saat

penggunaan --. &kibatnya kadar -'! yang dihasilkan lebih banyak dibandingkanmesin dengan campuran miskin (lean burn engine).

c. -- membutuhkan logam mulia palladium dan rhodium. alah satu pensuplai

logam mulia ini adalah daerah industri 7orilsk, /usia. 6ernyata industri untuk

mengekstrak palladium dan rhodium tersebut mengasilkan polusi ang paling besar

dibandingkan industri lainnya.

jawaban ujian katalis

Documents

Transcript of jawaban ujian katalis