SURFAKTAN

Kelompok 8:Axl Maya ManopoYuniYogi HerstiawanYuliza FujiWeni

SURFAKTAN

Surfaktan (surface active agent) adalah zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka.Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Molekul surfaktan mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik)

Karna itu Surfaktan memiliki kemampuan beradaptasi pada lingkungan dimana dia berada seperti memiliki sifat anti air atau minyak atau dua-duanya tetapi bisa sebaliknya

Gliserin monostearat

Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air.

Sabun dapat membentuk misel (micelles), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi dengan mudah akan tersuspensi di dalam air.

Surfaktan sangat dikenal karena keunggulannya dalam pembersihan/pencucian.

Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu: Surfaktan yang larut dalam minyak

Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa silikon.

Surfaktan yang larut dalam pelarut airGolongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lain-lain. Ada empat yang termasuk dalam golongan ini, yaitu surfaktan anion yang bermuatan negatif, surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan, dan surfaktan amfoter yang bermuatan negatif dan positif bergantung pada pH-nya.

Sumber Bahan Mentah Surfaktan

Surfaktan dapat berasal dari surfaktan oleokimia maupun surfaktan petrokimia. Secara umum, kebanyakan rantai hidrokarbon dalam sebagian besar surfaktan dan lain-lain surfaktan istimewa dihasilkan dari bahan mentah berikut:

Lemak dan minyak biasa Petroleum Etilena Propilena

Natural Fats and Oils

Dari minyak nabati dan hewani, trigliserida dipisahkan dan dikonversikan menjadi pokok surfaktan intermedietcoconut oil dan palm kernel oil menghasilkan rantai C12 – C14 sedangkan lemak hewan dan palm oil menghasilkan rantai C16 – C18.Keunggulan:

Berasal dari SDA yang dapat diperbaharui Limbah yang relatif kecil Mudah terdegradasi

Fatty Alcohol dari C12 – C18 diproduksi dari hidrogenasi fatty methyl esters dan fatty acids.fatty alcohol sangat penting dalam dasar oleokimia untuk surfaktan intermediet.saat ini telah diproduksi komersial di india produk alpha olefins dari dehidrasi natural fatty alcohol

Bahan Surfaktan dari Petroleum

Rantai hidrokarbon linear atau n-parafin dapat diekstrak dari fraksi petroleum.Kerosen adalah fraksi petroleum yang mengandung hidrokarbon C10-C16.

Kelemahan: Pencemaran terhadap lingkungan Surfaktan yang dihasilkan sukar terdegradasi Bahan mentah berasal dari sumber daya alam

yang tidak dapat diperbaharui

Benzene

n-paraffin

N-paraffin

PACOL Dehydrogenation

12% Olefin/88% Paraffin

HF Alkylation

Distillation

LAB

Tipe-Tipe Surfaktan

Anionik

Nonionik

Kationik

Amphoterik

Surfaktan Anionik (negatif)Surfaktan ini memiliki bagian hidrofobik yang memiliki ion negatif. Dalam medium air berpisah dengan kation positif menjadi ion negatif.Contoh : Alkyl Benzene Sulfonate (ABS)ABS merupakan surfaktan yang lebih efektif karena memberikan busa yang banyak, haega murah, dan kualitas yang baik.contoh lainnya: Alkohol sulfat dan Ester Sulfonat.

Surfaktan Kation (positif)Sama halnya dengan surfaktan anion, surfaktan kation juga memisahkan diri dalam medium air. Kepala (bagian hidrofilik) sebagai kation yang mana memiliki sifat surface active.Contoh: Senyawa-senyawa Ammonium

Surfaktan Non ionik (tak bermuatan)Surfaktan non ionik tidak memisahkan diri pada medium air. Surfaktan ini memilikikutub polar seperti polyglycol eter atau sebuah polyol.

Surfaktan Amfoterik (positif atau negatif)Surfaktan ini memiliki ion positif dan negatif. Rantai hidrofobik mengikat rantai hidrofilik sehingga tersusun dari ion positif dan negatif. Perlakuannya tergantung pada kondisi medium atau nilai pH.Contoh: Alkil betains.

Proses Pembuatan Surfaktan Produksi Surfaktan Alkohol Lemak Produksi Surfaktan dari Sulfonasi

Metil Ester

A. Produksi Surfaktan dari Alkohol Lemak

Alkohol lemak yang memiliki panjang rantai C12-C18 memiliki formulasi produk detergen sebab memiliki kualitas deterjen yang bagus, sifat pembasahan dan pembusaan, dan biodegradabilitas. Rantai C12-C14 dikenal dengan nama sodium lauryl sulfat (SLS) yang memiliki pembusaan optimum dan sebagai foaming agent dalam produksi pasta gigi. Sedangkan rantai C12-C14 dan C12-C16 digunakan dalam produksi shampoo

Reaksi kimia

RCH2OH + SO3 → RCH2OSO3Halkohol lemak sulfur trioksida fatty

alcohol sulfuric acid 

RCH2OSO3H + NaOH → RCH2OSO3Na + H2O

fatty alcohol sulfuric acid soda kaustik sodium fatty alcohol sulfate air 

Produksi alkohol lemak sulfat terdiri atas lima tahap, yaitu:

1. Proses persiapan udara (Process Air Preparation)

2. Sulfur Trioxide Generation3. Sulfasi4. Netaralisasi5. Perawatan gas lemah (exhaust gas

treatment)

1. Process Air Preparation

Proses pengeringan udaraTujuannya adalah untuk mencegah korosif pada reactor sebab embun dapat bereaksi bila ditambah gas SO3, dan ini juga memekatkan warana produk.

Process Air Preparation

udara Udara keringkompresor dehumdifier

3-5 C

Proses udara harus benar-benar kering dengan titik embun (dewpoint) sekitar 50 °C. Dengan adanya embun akan terjadi korosif (sebab reaksi ini ditambah gas SO3) dan juga meningkatkan warna produk.

Udara dialirkan ke dalam kompresor besar untuk sistem pendinginan, di mana suhu yang digunakan sekitar 3-5 °C dan uap-uap dikondensasikan. Selanjutnya udara dikeluarkan melalui sebuah dehumdifier (pengering udara), seperti silika gel di mana sisa-sisa uap terakhir ditahan/disimpan.

2. Sulfur Trioxide Generation

disini terjadi pengkorversian SO2 menjadi SO3 dengan katalis vanadium pentoksida.

Proses ini ada 2 tahap: Prosesnya, sulfur cair dimasukkan kedalam

pembakar sulfur, sehingga sulfur tadi menguap. Ini dilakukan pada suhu 650 °C .

Perikutnya adalah uap SO2 tadi dikonversi menjadi SO3 dengan katalis vanadium pentoksida.

Sulfur Trioxide Generation

tankSulfur

Kemurnian 99.5%

Sulfur burner

DibakarDengan SO2

Menggunakan udara kering

SO2 cair (6-7%)650 C

Didinginkan430 C

konverter Mist eliminatorSO3 98% Didinginkan dibawah

60CDicairkan hingga vol.

4%

Dalam proses ini, sulfur dengan kemurnian yang tinggi (kemurnian 99,5%) dilarutkan dalam sebuah tangki dan suhu dijaga sekitar 145-150 °C untuk mempertahankan viskositas minimum dan nilai konstan. Sulfur cair dimasukkan ke dalam sulfur burner (pembakar sulfur) dengan pompa meter khusus dan kemudian dibakar dengan SO2 menggunakan udara kering. Gas SO2 cair (6-7%) meninggalkan burner pada suhu 650 °C dan didinginkan pada suhu 430 °C sebelum diumpankan ke dalam konverter.

Katalitik konverter dengan tiga sampai empat katalis vanadium pentoksida mengkonversi SO2 menjadi SO3 dengan efisiensi konversi 98%. Gas SO3 didinginkan di bawah suhu 60 °C, dicairkan hingga 4% volume, dan dikeluarkan melalui mist eliminator untuk memindahkan sisa oleum sebelum diumpankan ke dalam reaktor.

3. SulfasiSulfasi dilakukan di reaktor film multitude untuk mengontrol keakurasian rasio mol antara SO3

dengan umpan organik dalam berbagai pipa. Prosesnya: Umpan di masukkan di bagian atas dan mengalir ke

bawah di samping pipa. Ketika reaksi berlangsung eksotermis, air dingin pada

aliran kontrol dimasukkan ke dalam jaket untuk menjaga temperatur pada 45-50 °C maksimum.

Yield reaksi sebesar 97% dapat dicapai. Proses ini ditunjukkan pada gambar reaktor multitube film.

RCH2OH + SO3 → RCH2OSO3Halkohol lemak sulfur trioksida fatty alcohol sulfuric acid

4. Netralisasi produk dari reaktor harus dinetralisasi segera, dengan

hidrolisis untuk menghindari pengaruh buruk bagi proses dan kualitas produk. Proses ini akan lebih berhasil jika langkah ini dilakukan duakali terhadap unit netralisasi. Dengan pencampuran multibladed maka dihasilkan campuran yang homogen.

Perlu diperhatikan bahwa netralisasi akan memelihara sifat-sifat alkali sekecil apapun untuk menjaga kelancaran dan stabilitas proses. Konsentrasi rata-rata zat aktif sebesar 72% dapat digunakan. Konsentrasi yang terlalu tinggi tidak baik digunakan karena akan menimbulkan kesulitan dalam proses. Jika menginginkan sebuah produk kering, maka proses selanjutnya dengan melewati sebuah wiped film evaporator.

RCH2OSO3H + NaOH → RCH2OSO3Na + H2O

fatty alcohol sulfuric acid soda kaustik sodium fatty alcohol sulfate air

5. Exhaust Gas Treatment Penghilangan Komposisi gas dengan meregulasi

lingkungan. Gas lemah terdiri dari zat-zat organik sisa, SO3 nonreaksi dan gas SO2.

prosesnya:Pertama kedua kotoran dipindahkan dari electrostatic presipitator. Sisa gas SO2 dipindahkan dari reaksi dengan menambahkan soda kaustik yang mengalir dengan arus berlawanan sepanjang scrubbing coloumn. Konsentrasi gas sisa dalam gas lemah SO2 dilepaskan ke dalam atmosfir dengan tekanan maksimum 5 ppm.

B. Sulfonasi Metil Ester Asam lemak Salah satu jenis surfaktan yang banyak

diperlukan di industri, khususnya industri deterjen adalah surfaktan metil ester sulfonat (MES). 

Keunggulannya dalam menghilangkan sifat kekerasan air menjadikannya lebih baik daripada alkohol lemak sulfat. Dengan memproduksi MES dari minyak sawit

Sulfonasi metil ester asam lemak berbeda dari alkohol lemak. Mekanisme reaksi terdiri dari dua tahap. Pada reaksi pertama, gas SO3 bereaksi cepat dengan sulfoanhydride. Langkah kedua (dengan waktu 40-90 menit), sulfoanhydride berubah menjadi agen sulfonasi yang bereaksi dengan still-unreacted ester.

R1 – COCH2

R3 – COCH2

R2 – COCH

O

O

O+ 3CH3OH

HOCH2

HOCH2

HOCH2 +

R1 – C - OCH3

R3 – C – OCH3

R2 – C – OCH3

O

O

O

TRIASILGLISEROL METANOL GLISEROL ESTER METIL

Produksi metil ester sulfonat dalam skala industri terdiri dari 4 (empat) tahap yaitu

Tahap sulfonasi Tahap pemucatan Tahap netralisasi Tahap pengeringan

1. Tahap Sulfonasi MES diproduksi melalui proses sulfonasi metil ester

dengan campuran SO3/udara. Reaksi pengontakkan SO3 dan bahan organik terjadi di dalam suatu falling film reactor. Gas dan organik mengalir di dalam tube secara co-current dari bagian atas reaktor pada temperatur 45oC dan keluar reaktor pada temperatur sekitar 30oC. Proses pendinginan dilakukan dengan air pendingin yang berasal dari cooling 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

2. Tahap Pemucatan (bleaching)

Untuk mengurangi warna sampai sesuai dengan spesifikasi, digested MESA harus diukur di dalam sistem kontinu acid bleaching, di mana 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 Netralisasi

Acid 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. Neutralizer beroperasi secara kontinu, mempertahankan komposisi dan pH dari pasta secara otomatis

4. Tahap Pengeringan

Selanjutnya, pasta netral MES dilewatkan ke dalam sistem TurboTubeTM Dryer di mana metanol dan air proses yang berlebih dipisahkan untuk menghasilkan pasta terkonsentrasi atau produk granula kering MES, di mana 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.

Keunggulan dan kekurangan masing-masing produk:Produksi surfaktan alkohol lemak: Adanya proses netralisasi menghindari pengaruh

buruk bagi proses dan kualitas produk. Proses netralisasi dilakukan sebanyak duakali sehinga dihasilkan campuran larutan yang homogen. Netralisasi akan memelihara sifat-sifat alkali sekecil apapun untuk menjaga kelancaran dan stabilitas proses.

Komposisi gas harus di hilangkan dengan meregulasi lingkungan dengan tekanan maksimum 5 ppm.

b. Produksi surfaktan metil ester sulfat:

Surfaktan ini memiliki keunggulan dalam menghilangkan sifat kekerasan air daripada alkohol lemak sulfat. Produksi MES dari minyak kelapa sawit diharapkan dapat menekan kecenderungan penggunaan bahan baku minyak bumi

Proses pembuatan surfaktan metil ester sulfonat anionik dari CPO dilakukan melalui tiga tahap yaitu: saponifikasi CPO dengan larutan NaOH, proses esterifikasi yang dilanjutkan netralisasi, dan sulfonasi metil ester. Reaktor yang digunakan berkapasitas 500 mL.

Sulfonasi metil ester asam lemak berbeda dari alkohol lemak dimana mekanisme reaksi terdiri dari dua tahap yaitu: pertama, gas SO3 bereaksi cepat dengan sulfoanhydride, kedua, (dengan waktu 40-90 menit), sulfoanhydride berubah menjadi agen sulfonasi yang bereaksi dengan still-unreacted ester.

Langkah netralisasinya memiliki kesamaan dengan langkah netralisasi dalam produksi alkohol lemak sulfat, namun karena adanya reaksi awal dan kondisi selama proses sulfonasi, maka dihasilkan warna gelap pada produk yang dapat dihilangkan dengan proses bleaching. Adanya proses postreaction treatment dengan H2O2 dan NaOCl menghasilkan sebuah produk dengan warna yang baik.

Penggunaan konsentrasi NaOH yang berbeda-beda harus diperhatikan karena memiliki kelemahan masing-masing. Konversi saponifikasi mencapai nilai yang tinggi pada pemakaian larutan NaOH sekitar 0,7 N dan suhu reaksi 70 oC. Pada kondisi itu konversi mencapai 80% dalam waktu 150 menit.

Kesimpulan Berdasarkan berbagai macam proses produksi surfaktan yang

telah dijelaskan sebelumnya, maka disimpulkan bahwa produksi surfaktan oleokimia memiliki keunggulan dibandingkan produksi surfaktan lainnya. Surfaktan ini memiliki rute produksi yang lebih singkat dan lebih pendek. Sifatnya yang lebih ramah lingkungan ditunjang dengan luasnya aplikasi surfaktan oleokimia sehingga dapat menekan ketergantungan penggunaan bahan baku minyak bumi yang tinggi. Surfaktan oleokimia memiliki kinerja yang jauh lebih efektif sebagai zat pembersih bila dalam bentuk cair.

Dari berbagai produksi surfaktan oleokima maka surfaktan metil ester sulfonat lebih baik daripada surfaktan alkohol sulfat. Surfaktan ini memiliki keunggulan dalam menghilangkan sifat kekerasan air daripada alkohol lemak sulfat. Lamanya proses lebih cepat sekitar 150 menit, berkapasitas 500 ml, tekanan atmosferik, dan pada suhu ±70 °C. Surfaktan ini tidak menimbulkan korosif dan menghasilkan warna kualitas baik karena adanya penggunaan proses bleaching.

TERIMA KASIH

Atas perhatiannya