pengaruh konsentrasi katalis ni

7/23/2019 Pengaruh Konsentrasi Katalis Ni

1/9

PENGARUH KONSENTRASI KATALIS Ni-Mo/Zeolite DALAM

PEMBUATAN BIOFUEL DENGAN PROSES

HYDROCRACKING

1.1 PENDAHULUAN

Sumber minyak nabati yang tidak bersaing dengan kebutuhan

pangan bila digunakan sebagai bahan baku biodisel diantaranya adalah biji

karet, biji jarak pagar, dan biji nyamplung. Penggunaan biji karet sebagai

bahan baku biodisel juga mengalami kendala karena produktifitas biji

karet hanya sekitar 2 ton/ha/tahun (Supriadi dan Balittri, 2012. Penelitian

tentang pembuatan biodisel dari minyak biji jarak juga telah banyak

dilakukan. Penggunaan biji jarak sebagai bahan baku biodisel juga

mengalami kendala karena produktifitas biji karet hanya sekitar ! ton/ha

(Bustomi dkk., 2011. "ari ketersedian bahan baku, biji nyamplung

memiliki beberapa kelebihan. Produkti#itas biji dari tanaman nyamplung

termasuk tinggi yaitu 20 ton/ha yang jauh lebih tinggi bila dibandingkan

biji karet 2 ton/ha, biji jarak pagar ! ton/ha (Bustomi dkk., 200$.

%andungan minyak dari biji nyamplung tergolong tinggi yaitu sebesar &0'

) *, sedangkan jarak pagar &0'+0 * dan biji karet &0'!0 *

(Soeraidjaja, 200$. -inyak biji nyamplung merupakan sumberdaya

energi terbarukan yang ukup potensial sebagai bahan dasar biodisel tanpa

harus bersaing dengan kebutuhan pangan.

%atalis pada proses hydroraking ini menggunakan katalis

bifungsional yang mengandung 2 jenis inti aktif,yaitu inti aktif logam dan

inti aktif asam.nti aktif logam disusun dari logam grup (o,i,grup

3(-o,4 atau kombinasi keduanya. 5eolit merupakan material

pendukung yang memperluas permukaan katalis.%easaman 6eolite

merupakan salah satu fator yang penting dalam penggunaan 6eolite

sebagai pengembandan sebagai katalis.

luas permukaan dan #olume pori katalis i'1*/53 lebih besar bila

dibandingkan dengan i'2*/53 dan i')*/53, sedangkan rerata jejari

porinya paling keil dibandingkan katalis'katalis lain yang telah


2/9

dipreparasi. 7al ini menunjukkan baha seara fisik katalis i'1*/53

yang telah dipreparasi lebih unggul karena memiliki luas permukaan

paling besar daripada i'2*/53, dan i')*/53. Pada 6eolit yang

diembankan logam i 2* dan )* luas permukaan katalis lebih keil

dibandingkan katalis yang mengandung logam i 1*. 7al ini karena pada

kedua katalis tersebut (i'2*/53 dan i')*/53 menggumpal, sehingga

terbentuk agregat.

3danya keasaman yang besar dipermukaan

menyebabkan molekul umpan yang berupa metil ester lebih mudah

teradsorpsi pada permukaan katalis. tulah sebabnya katalis i'2*/53

relatif stabil dalam menghasilkan * fraksi kondensasi biogasoline

meskipun laju alir gas hidrogennya berubah. Pada katalis i')*/53

menghasilkan * fraksi kondensasi biogasoline yang lebih keil

dibandingkan katalis i'1*/53 dan katalis i'2*/53 karena pada katalis

i')*/53 mempunyai luas permukaan yang keil dengan rerata jejari dan

#olume pori keil, serta keasaman terbesar berada di dalam rongga,

sehingga situs yang berada dipermukaan hanya sedikit. 8leh karena itu

diperoleh * fraksi yang sedikuit pula (9ka rahayu, 2012

permukaan katalis yang besar ternyata tidak berarti akan

menghasilkan * fraksi kondensasi biogasolineterbaik, tetapi justru relatif

tidak stabil dengan adanya perubahan laju alir gas hidrogen. 7al ini

dikarenakan pada katalis dengan luas permukaan terbesar (i'1*/53

mempunyai rerata jejari yang keil dan #olume pori medium, sehingga

dapat digambarkan baha bentuk pori dari katalis ini keil dan dalam.

"engan demikian keasaman permukaan katalis i'1*/53 lebih keil

dibandingkan katalis i'2*/53, meskipun katalis i'2*/53 mempunyai

luas permukaan yang tidak terlalu besar, tetapi dengan adanya rerata jejari

yang agak besar dengan #olume pori yang besar, maka dimungkinkan

bentuk pori dari katalis ini melebar dan tidak terlalu dalam, sehingga

menyebabkan keasamannya pun lebih besar dibandingkan katalis i'

1*/53 begitu pula situs aktifnya.(9ka rahayu, 2012.dalam sebuah

penelitian (9rlan,2012dengan menggunakan katalis komersial i'

-o/6eolite telah dilakukan hydroraking minyak sait yang menhasilkan

produk yang serupa dengan standard BB- diesel di pasaran.

:oading i',


3/9

-o', dan i-o'pada katalis ;S< menunjukkan kon#ersi perengkahan

yang lebih tinggi dibandingkan ;S< 6eolit biasa(B.egia, 201)

1. DASAR TEORI

5eolit ditemukan oleh seorang ahli mineral dari Sedia yang

bernama Baron 3=el >rederik rontedt pada tahun 1!+. -ineral 6eolit

berbentuk %ristal yang terdapat di dalam rongga batuan basalt. 5eolit

berasal dari kata 6ein dan lithos yang berarti batu api atau boiling stone.

5eolit merupakan kelompok mineral alumina silikat terhidrasi yang seara

umum memiliki rumus empiris -=."y.(3l=?2y.Si=?2y.82n.m728,

dengan notasi - dan " adalah %, a, atau kation mono#alen lainnya serta

kation di#alen, = dan y adalah bilangan tertentu, n adalah negatifyang

dapat

dinetralkan oleh logam'logam alkali atau alkali tanah seperti a?, %?,

a2?, dan -g2?. %ation'kation ini akan menduduki kisi'kisi permukaan

di dalam struktur 6eolit yang dapat dipertukarkan (Susanti dan Panjaitan,

2010. 5eolit mempunyaiukuran pori antara 2 sampai $ 3ngstrom

bergantung pada jenis mineralnya.

%emampuan 6eolit sebagai katalis

berkaitan dengan tersedianya pusatpusat aktif dalam saluran antar6eolit.

Pusat'pusat aktif tersebut terbentuk karena adanya gugus fungsi asam tipe

Bronsted maupun :eis.

:ogam i sudah digunakan seara luas dalam industri petroleum.

Selain harganya relatif terjangkau, logam ini memiliki daya adsorpsi

terhadap reaktan yang kuat, tetapi tidak mengadsorpsi produk ! dan dry

gas.%atalis nikel mampu mengadsorpsi gas hidrogen pada permukaannya

saja dan mengaktifkan ikatan hidrogen'hidrogennya, sehingga gas

hidrogen menjadi lebih mudah bereaksi. Semakin luas permukaan logam

katalis, maka akan semakin banyak gas hydrogen yang diserap "emikian

pula dengan semakin besar luas permukaan, maka kontak yang terjadi

antara 6at'6at yang bereaksi juga bertambah banyak, sehingga keepatan

reaksi juga bertambah besar pula (7art, 200& dalam -ulyaningsih, 2012.

Sifat logam juga ditentukan oleh elektron'elektron yang mengisi

orbital d yang kosong ini.:ogam i dengan nomor atom 2$ memiliki

konfigurasi eletron @1$3rA )d$ &s2. %onfigurasi elektronik tersebut


4/9

menunjukkan baha i memiliki orbital atom )d yang belum penuh.

3danya orbital d yang belum terisi penuh mengakibatkan logam i

memiliki sifat katalitik aktif serta daya adsorpsi yang kuat terhadap

reaktan. ikel merupakan logam transisi yang bersifat keras dan ulet,

mudah ditempa, sedikit ferromagnetis dan memiliki jari'jari atom 1)! pm,

serta unit sel nikel adalah kubus berpusat muka dengan parameter kisi

0,)!2 nm.

-olibdenum merupakan logam yang relatif inert, atau sedikit

bereksi dengan larutan asam dan alkali. :ogam ini memiliki titik leleh

2+10o dengan tingkat oksidasi '2, '1, 0, 1, 2, ), &, ! dan +. -olibdenum

merupakan unsur transisi golongan dengan memiliki konfigurasi

elektron @ %r A &d! !s1 Berdasarkan konfigurasi tersebut molibdenum

dapat diketahui juga memiliki orbital &d setengah penuh sehingga terdapat

elektron elektron yang tidak berpasangan. Penempatan komponen aktif

logam molibdenum ke dalam system pori pengemban biasanya

menggunakan garam amoniumnya yaitu (7&+-o82&.728

-olibdenum luas pemakaiannya dalam reaksi katalitik baik dalam bentuk

logam murni, oksida logam atau dikombinasikan dengan logam lain dan

pengemban. :ogam ini satu golongan dengan logam r yang memiliki

orbital d kosong pada orbitalnya, logam r selama ini biasa digunakan

sebagai katalis hidrogenasi dan hidrorengkah. :ogam -olibdenum sering

digunakan dalam berbagai pengemban antara lain C silia, alumina dan

6eolit. :ogam -o yang teremban pada 6eolit sering digunakan dalam

proses hidrorengkah sebagai katalis hidrodesulfurisasi.

7ydroraking merupakan suatu metode untuk mengkon#ersi

trigliserida pada minyak nabati menghasilkan ampuran senyaa

hidrokarbon rantai lurus (n'1!'n'1$ yang dapat dimanfaatkan sebagai

bahan bakar alternatif. Proses ini dilakukan dengan bantuan suatu katalis

dan berlangsung pada tekanan dan temperatur yang relatif tinggi. Produk

biodiesel melalui metode hydroraking memiliki bilangan setana yang

lebih tinggi dibandingkan dengan >3-9 karena biodiesel hasil proses

hydroraking adalah suatu alkana rantai lurus dari n'1! hingga n'1$,


5/9

bukan ester asam lemak. %ualitas tinggi dari biodiesel produk

hydroraking ditunjukkan juga oleh beberapa parameter kualitas bahan

bakar solar, seperti kekentalan, kerapatan, titik anilin, kadar residu karbon,

kadar air dan sedimen, dan kadar sulfur yang baik. -etode ini pun dapat

diaplikasikan di industri dengan memanfaatkan infrastruktur pada

pengilangan minyak yang tersedia sehingga tidak memerlukan peralatan

dan pabrikasi baru yang biasanya memakan biaya besar. "engan

keuntungan'keuntungan tersebut metode hydroraking merupakan

metode alternatif yang potensial untuk meniptakan energi terbarukan

yang ramah lingkungan.

1.! KARAKTERISASI

3nalisa "ifraksi sinar D atauX-ray diffraction (DE" adalah suatu

metode analisa yang digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin

dalam material dengan ara menentukan parameter struktur kisi serta

untuk mendapatkan ukuran partikel. Profil DE" juga dapat memberikan

data kualitatif dan semi kuantitatif pada padatan atau sampel.

3nalisa B9F ini dilakukan untuk mengetahui luas permukaan dari

suatu kristal atau padatan. 7asil analisa dari sampel katalis i-o/5eolit

menghasilkan luas permukaan (surfae area sebesar 11+,2) m2/g. "ari

hasil analisa tersebut sampel ini telah memenuhi kriteria dari katalis

standar yang digunakan untuk perengkahan yaitu minimal luas permukaan

sebesar 100 m2/g

3nalisa 7asil Proses hydroraking dilakukan dengan

menggunakan analisa Gas Chromatography (G. "ari analisa G ini

dapat diperoleh kadar biofuel yang terdapat dalam produk yang telah

dihasilkan dari proses 7ydroraking. %adar air hasil proses

hydroraking dihitung berdasarkan * luas area dari analisa G.

Penentuan fraksi gasoline, kerosene dan solar didasarkan aktu rambat

(retention time dari gasoline, kerosene dan solar komersial

katalis i'-o/5eolit di desikator. %emudian untuk karakterisasi

katalis dilakukan analisa B9F untuk mengetahui luas dan #olume katalis

dan DE" untuk mengetahui keadaan katalis.

;ntuk tahap hydrocracking, yang pertama adalah mempersiapkan

katalis i'-o/5eolit, kemudian memasukkan katalis ke dalam reaktor


6/9

sesuai dengan #ariabel. -emasukkan 100 ml bahan baku minyak

nyamplung ke dalam reator. -emanaskan reaktor sampai temperatur

#ariabel. -engalirkan gas 72 ke dalam minyak nyamplung yang telah

dipanaskan hingga 10 atm. -enunggu proses hydrocracking hingga satu

jam. -engambil hasil hydrocracking keluar. -enganalisa hasil

hydrocracking dengan analisa gas kromatografi (G.

1." METODE

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Gelas ;kur,

9rlenmeyer, orong, Pengaduk, Gelas arloji, aan porselen, >urnae

kalsinasi, Eeaktor 7ydroraking, 7otplate, Fhermometer, :abu ukur,

Pipet ukur, "esikator, 8#en. Sedangkan alat instrument yang digunakan

untuk analisa adalah Surfae 3rea 3naly6er, D'Eay "ifration (DE", dan

Gas hromatography (G.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah -inyak

nyamplung, 7l, il2.+728, (7&+-o82&.& 728, 3Huadest, Gas

hydrogen.

#$%i$&el Tet$'

Ienis katalis C i'-o/5eolit

olume minyak nyamplung C 100 ml

4aktu reaksi C 1 jam Fekanan operasi C 10 atm

#$%i$&el Be%(&$)

-assa katalis (gram/#olume minyak nyamplung (mlC 2C100 J

&C100 J +C100 J $C100

Suhu reaksi (o C )00, )!0, )!

prosedur pembuatan katalis ada dua tahap yaitu tahap akti#asi

6eolit dan tahap impregnasi logam i dan -o. Prosedur 3kti#asi 5eolit

yang pertama adalah menampurkan 6eolit alam sebanyak &0 gram ke

dalam $00 ml 7l & , kemudian memasukkan ampuran tersebut ke

dalam labu leher tiga yang telah dilengkapi refluks pendingin dan

magneti stirrer, kemudian memanaskannya dengan air dalam aterbath


7/9

hingga suhu K0 0. 4aktu pengadukan selama ! jam, dihitung setelah suhu

larutan terapai. Selanjutnya 6at disaring dan diui dengan menggunakan

aHuades hingga netral. %atalis yang terbentuk dikeringkan dalam o#en

pada suhu 110 0, Selanjutnya katalis tersebut dikalsinasi pada suhu !!0

0 selama ! jam. ;ntuk tahap prosedur mpregnasi 5eolit dengan i dan

-o adalah sebagai berikut membuat suspensi 6eolit yang telah diakti#asi

dengan menambahkan aHuades, kemudian membuat larutan il2.+728

dan mengimpreg larutan il2.+728 ke suspensi 6eolit pada suhu 0'$00

, dilakukan pengadukan selama ) jam dengan magnetic stirer sampai

katalis berbentuk pasta. %emudian katalis yang telah diimpreg, dio#en

pada suhu 1100. -enumbuk katalis yang telah dio#en dan mengayak

menggunakan saringan. -embuat suspensi katalis yang telah ditumbuk

dengan menambahkan aHuades. %emudian membuat larutan

(7&+-o82&.& 728. -engimpreg larutan (7&+-o82&.& 728 ke

suspensi katalis pada suhu 0'$00. -engo#en katalis pada suhu 1100.

-enumbuk katalis yang telah dio#en dan mengayak menggunakan

saringan. -engkalsinasi katalis pada suhu )!0oselama ) jam.

-enyimpan katalis i'-o/5eolit di desikator. %emudian untuk

karakterisasi katalis dilakukan analisa B9F untuk mengetahui luas dan

#olume katalis dan DE" untuk mengetahui keadaan katalis.

;ntuk tahap

hydrocracking, yang pertama adalah mempersiapkan katalis i'-o/5eolit,

kemudian memasukkan katalis ke dalam reaktor sesuai dengan #ariabel.

-emasukkan 100 ml bahan baku minyak nyamplung ke dalam reator.

-emanaskan reaktor sampai temperatur #ariabel. -engalirkan gas 7 2 ke

dalam minyak nyamplung yang telah dipanaskan hingga 10 atm.-enunggu proses hydrocracking hingga satu jam. -engambil hasil

hydrocracking keluar. -enganalisa hasil hydrocracking dengan analisa gas

kromatografi (G.


8/9

DAFTAR PUSTAKA

Eoesyadi, 9., (2012 LKonversi minyak nabati menjadi green diesel dan green

gasoline dengan proses hydrocracking dan hydrotreating pada katalis

NiMo/Al!"#NiMo/Al!"-$i!#NiMo/$i!#da NiMo/%eolitM. (disertasi

doktor. nstitut Feknologi Sepuluh opember.

9ka rahayu,P, (2012 LKonversi minyak sa&it menjadi biogasoline

mengg'nakan katalis Ni/%eolite alamM(Skripsi.;ni#ersitas egeri

Semarang

B,9gie (2011M$'rface properties and hydrocracking activity of Ni-Mo/%eolite

catalystsM -aster Fhesis, ;ni#ersitas Feknologi -alaysia. 4idayat, (2011 L$t'di (roses (rod'ksi )ietil eter dari etanol dengan katalis

*eolit berbasis *eolitM. (disertasi doktor. nstitut Feknologi Sepuluh

opember.

Bustomi,dkk(200$ LNyampl'ng +Calophyll'm inophyll'm ,. $'mber nergi

0iof'el yang (otensial IakartaC Badan :itbang %ehutanan.


9/9

LAMPIRAN

pengaruh konsentrasi katalis ni

Documents