PENDAHULUANReaksi substitusi ialah reaksi pertukaran atau pergantian gugus atom atau suatu atom yang terdapat dapat senyawa karbon yang diganti atau ditukar dengan gugus atom lain, atau atom yang lain. Sulfonasi sendiri merupakan bagian dari reaksi substitusi. Sulfonasi adalah reaksi kimia yang melibatkan penggabungan gugus asam sulfonat, -SO3H, ke dalam suatu molekul ataupun ion. Dalam hal ini, proses sulfonasi akan digunakan untuk memproduksi metil ester sulfonat. Metil ester sulfonat merupakan salah satu contoh surfaktan. Surfaktanmerupakan molekul yang memiliki gugus polar yang sukaair(hidrofilik) dan gugus non polar yang sukaminyak(lipofilik) sekaligus, sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan permukaan cairan, sifat aktif ini diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Bagian polar molekulnya dapat bermuatanpositif, negatif ataupun netral, bagian polar mempunyai gugushidroksilsemetara bagian non polar biasanya merupakan rantaialkilyang panjang.Surfaktan banyak ditemui di bahandeterjen,kosmetik,farmasidantekstil. Produk pangan seperties krimjuga menggunakan surfaktan sebagai bahannya. Karena sifatnya yang menurunkan tegangan permukaan, surfaktan dapat digunakan sebagaibahan pembasah(wetting agent),bahan pengemulsi(emulsion agent) dan sebagaibahan pelarut (solubilizing agent).

BAB ITINJAUAN PUSTAKA2.1 Surfaktan(SurfaceActiveAgents)Surfaktanmerupakanmolekul molekulamfipatikyangterdiridaribagianhidrofobikyangnonpolar,biasanyarantaihidrokarbonatauflorokarbonlurusataupun bercabangberatomkarbon8hingga18,yangberikatandenganbagianhidrofilikyangpolaratauionik.Bagianhidrofiliktersebutdapatbersifatnonionik,ionikatauzwitterionik(Tadros,2005).Beberapasifatsurfaktansecaraumumantaralain:Aktifpadaantarmuka(interface)antaraudara-airatauair-minyak.Mengurangiketeganganduapermukaanyangtidaksalingbercampur.Memungkinkanterjadinyareaksi.Memungkinkanterjadinyapencampuran.Struktursurfaktanterdiridari2bagian:1.Bagianhidrofilik(kepalagugus):bagianpolaryangberikatandenganair.2.Bagianhidrofobik(ekor):bagiannonpolaryangtidakberikatandenganair(Ahmad,2006)Adapun4jenissurfaktanberdasarkanmuatankepalagugusnyayaitu:1.Surfaktananionik:bagianhidrofiliknyamerupakangugusbermuatannegatif.Jenissurfaktaninimerupakanyangpalingluaspenggunaannyadalamaplikasiindustrikarenabiayaproduksinyayangrelatifrendah.Surfaktananionikdigunakandalamhampirsemuajenisdetergen.Contoh:karboksil(RCOO-M+),sulfonat(RSO3-M+),sulfat(ROSO3-M+)danfosfat(ROPO3-M+)2.Surfaktankationik:bagianhidrofiliknyamengandungmuatanpositif.Surfaktankationikmulaimenarikperhatianketikasifatbakteriostatiknyaditemukanpada1938.Kegunaanutamasurfaktankationikadalahkecenderungannyauntukmengadsorpsipermukaan-permukaanbermuatannegatifsepertisebagaiagenanti-karatuntukbaja,pengumpulflotasiuntukbijihmineral,pendispersipigmeninorganik,agenanti-statikuntukplastik,pelembutkain,kondisionerrambut,agenanti-kerakuntukpupuk,antiseptikkosmetikdansebagaibakerisida,fungisidadangermisida.Contoh:halidaamoniumkuarterner(R4N+X-)dengankeempatgugusRbiasanyadarikelompokyangsama.3.Surfaktannonionik:bagianhidrofiliknyatidakbermuatan,namunmendapatkankelarutandalamairdarigugusyangsangatpolar.Kelebihansurfaktaniniadalahsensitivitasyangrendahterhadapelektrolit,pengaruhpHlarutanyanglebihrendahdanfleksibilitaspenentuantingkatkelarutandengankontrolterhadapukurangugushidrofilik.

Contoh:polioksietilen(ROCH2CH2O)dangugusR-poliol.

4.Surfaktanamfoterik(zwitterionik):molekulnyamengandung,atauberpotensimemilikibaikmuatannegatifmaupunpositif.Dalamlarutanyangbersifatasam,surfaktaniniakanbersifatsepertisurfaktankationikdandalamlarutanbersifatbasa,bersifatsepertisurfaktananionik.Selainitu,surfaktanamfoterikmemperlihatkansinergiyangbaikbiladigabungkandengansurfaktanjenislain.Surfaktaninibanyakdiaplikasikanuntuktujuankontakbiologis,misalnyadalamshampobayinotears.Contoh:sulfobetain(RN+(CH3)2CH2SO3-)(Myers,2006;Tadros,2005).Jenissurfaktanyangpalingbanyakdikonsumsiadalahsurfaktananionikdenganbagian70-75%daritotalkonsumsisurfaktanglobal.Saatini,surfaktananionikyangpalingbanyakdigunakanadalahlinearalkylbenzenesulfonates(LABS)karenaaplikasinyayangluas,biayanyayangrendahdantingkatkonsumsinyasecarakeseluruhan.Hanyasaja,LABSbersifatmengiritasikulitdanberdampakburukterhadapekologikarenasulitterbiodegradasidalamkondisianaerobik.(Myer, 2006). Rata-ratakonsumsiberbagaijenissurfaktandalamduniaindustripadatahun2000dapatdilihatpadaTabel2.1berikutini.

Tabel2.1KonsumsiSurfaktandalamIndustripadaTahun2000(Myers,2006)JenisSurfaktanJumlah(x103metrikton)Persentase(%)Anionik428465Nonionik184528Amfoterikdankationik4617Total6590100

2.2 KelebihanMES(MetilEsterSulfonat)SebagaiSurfaktanMetilestersulfonat(MES),ataudinamakanjugasebagaisodiumalpha-sulfomethylester(SASME)merupakansurfaktananionikyangberasaldarilemakdanminyakalami,termasukminyakkelapasawit,melaluisulfonasimetilesterasamlemak(GhazalidanAhmad,2004).Gambar2.2dibawahinimenunjukkanrumusmolekulmetilestersulfonat.

ORCHCOCH3

|

SO3NaGambar2.2RumusmolekulMES(Hovda,1996)

Beberapakelebihanyangdimilikimetilestersulfonatsebagaisurfaktanantaralain:1.Metilestermerupakanprodukyangberasaldarisumberdayaalamyangdapatdiperbaharui,yaknitumbuhan(sepertikelapa,kelapasawit,kedelai)maupunlemakhewan.2.Ketersediaanbahanmentahyangcenderungmeningkatdariwaktukewaktu.3.MESlembutdantidakmengiritasikulit.4.MESmemilikidetergencyyangbaikuntukairsadahsehinggamengurangipenggunaanagenpelunakair.Halinidikarenakansifattidaksensitifnyaterhadapionkalsiumlebihbaik.5.MESbersifatramahlingkungankarenamudahterurai(biodegradable).(Anonim,2005)Menurut Watkins (2001), jenis minyak yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan MES adalah kelompok minyak nabati seperti minyak kelapa, sawit, inti sawit, stearin sawit, kedelai, atau tallow. Menurut Matheson (1996) dalam Hapsari (2003), MES ini memperlihatkan karakteristik disperse yang baik, sifat penyabunan yang baik terutama pada air dengan tingkat kesadahan yang tinggi, bersifat mudah didegradasi. Kelebihan dari MES ini yaitu pada konsentrasi MES yang lebih rendah daya penyabunannya sama dengan petroleum sulfonat, dapat mempertahankan aktifitas enzim. MES dari minyak nabati dengan ikatan atom karbon C10, C12, C14 biasa digunakan untuk light duty diwashing detergent, sedangkan MES yang mempunyai ikatan atom karbon C16-C18 biasa digunakan untuk detergen bubuk dan cair (Watkins,2001).2.2 Teknologi Proses ProduksiProses produksi surfaktan Metil Ester Sulfonat dilakukan dengan mereaksikan metil ester dengan pereaksi sulfonasi. Menurut Ghazali (2002), pereaksi tersebut antara lain oleum (larutan S03 di dalam H2S04) dan sulfur trioksida (S03). Untuk menghasilkan kualitas produk terbaik, beberapa perlakuan penting yang harus dipertimbangkan adalah rasio mol, waktu netralisasi, suhu reaksi, konsentrasi gugus sulfat yang ditambahkan , jenis dan konsentrasi katalis, serta pH dan suhu netralisasi.Proses pertama dilakukan dengan proses sulfonasi metil ester. Proses sulfonasi dilakukan pada skala laboraturium (500 ml), dengan reaktor untuk mereaksi metil ester minyak inti sawit sebagai bahan baku utama dengan reaktan natrium bisulfit. Selanjutnya proses produksi dilakukan secara batch, dengan rasio mol metil ester dan natrium bisulfit 1:1,5, suhu reaksi 100C dan lama reaksi 4,5 jam. Proses dilanjutkan dengan pemurnian menggunakan methanol 30% pada suhu 50C dengan lama reaksi 1,5 jam. Proses yang terakhir adalah netralisasi menggunakan NaOH 20% (Pore, 1976) dan modifikasi (Hidayat, 2005). Namun, yang harus diperhatikan setelah proses netralisasi dengan NaOH adalah terbentuknya produk samping reaksi sulfonasinya yang akan menghasilkan garam alkali sehingga dapat menurunkan biodegradabilitas dari surfaktan MES ini.2.2 Teknologi Proses Produk TurunanHasil turunan dari surfaktan Metil Ester Sulfonat ini salah satunya adalah sebagai Oil Well Stimulation Agent. Komposisi Oil Well Stimulation Agent ini terdiri dari bahan aktif Surfaktan MES, pelarut, Surfaktan nonionic (DEA), dan buthyl cellosolve. Pembuatan Oil Well Stimulation Agent ini berdasarkan perbedaan jenis pelarut dan konsentrasi MES. Formulasinya merujuk pada komposisi Oil Well Stimulation Agent yang telah ada yaitu Stimsol, Tiorco, dan EOR 2095 yang diproduksi oleh Witco Coorporation yaitu 50% surfaktan (bahan aktif), 40% pelarut, dan 10% bahan aditif (7% surfaktan nonionic, 3% buthyl cellosolve).

Pelarut Oil Well Stimulation Agent ini merupakan suatu bahan yang melarutkan bahan lain untuk membentuk suatu larutan. Zat yang dilarutkan dalam pelarut disebut zat terlarut. Sebagian besar pelarut membentuk larutan yang berupa cairan, namun ada juga yang berupa gas atau padatan. Dalam pembuatan Oil Well Stimulation Agent digunakan pelarut nonpolar untuk melarutkan bahan aktif dan bahan aditif. Menurut Allen dan Roberts (1993), pelarut yang digunakan sebagai campuran Oil Well Stimulation Agent ini adalah minyak tanah, solar, bensin, dan minyak mentah.

BAB IIPEMBAHASANProduksi metil ester sulfonat dalam skala industri terdiri dari 4 (empat) tahap yaitu tahap sulfonasi, tahap pemucatan, tahap netralisasi, dan tahap pengeringan.1.Tahap SulfonasiMES diproduksi melalui proses sulfonasi metil ester dengan campuran SO3/udara. Reaksi pengontakkan SO3 dan bahan organik terjadi di dalam suatufalling film reactor. Gas dan organik mengalir di dalam tube secaraco-currentdari bagian atas reaktor pada temperatur 45oC dan keluar reaktor pada temperatur sekitar 30oC. Proses pendinginan dilakukan dengan air pendingin yang berasal daricooling tower. Air pendingin ini mengalir pada bagian shell dari reaktor. Hal ini bertujuan untuk menjaga kestabilan temperatur reaksi akibat reaksi eksoterm yang berlangsung di dalam reaktor. Agar campuran MESA mencapai waktu yang tepat dalam reaksi sulfonasi yang sempurna, MESA harus dilewatkan kedalamdigesteryang memilki temperature konstan (~80oC) selama kurang lebih satu jam. Efek samping dari MESA digestion adalah penggelapan warna campuran asam sulfonat secara signifikan. Sementara itu, gas-gas yang meninggalkan reaktor menuju sistem pembersihan gas buangan (waste gas cleaning system).2.Tahap Pemucatan (Bleaching)Untuk mengurangi warna sampai sesuai dengan spesifikasi, digested MESA harus diukur didalam sistem kontinuacid bleaching, dimana dicampurkan dengan laju alir metanol yang terkontrol dan hidrogen peroksida sesudahnya. Reaksi bleaching lalu dilanjutkan dengan metanol reflux dan pengontrolan temperatur yang presisi.3.Tahap NetralisasiAcid ester yang terbentuk dalam proses sulfonasi bersifat tidak stabil dan mudah terhidrolisis. Oleh karena itu, pencampuran yang sempurna antara asam sulfonat dan aliran basa dibutuhkan dalam proses netralisasi untuk mencegah lokalisasi kenaikan pH dan temperatur yang dapat mengakibatkan reaksi hidrolisis yang berlebih.Neutralizerberoperasi secara kontinu, mempertahankan komposisi dan pH dari pasta secara otomatis.4.Tahap PengeringanSelanjutnya, pasta netral MES dilewatkan ke dalam sistemTurboTubeTMDryerdimana metanol dan air proses yang berlebih dipisahkan untuk menghasilkan pasta terkonsentrasi atau produk granula kering MES, dimana produk ini tergantung pada berat molekul MES dan target aplikasi produk. Langkah akhir adalah merumuskan dan menyiapkan produk MES dalam komposisi akhir, baik itu dalam bentuk cair, batangan semi-padat atau granula padat, dengan menggunakan teknologi yang tepat.

Gambar Reaksi Umum Sulfonasi pada Metil Ester Sulfonat