ZEOLIT

SEMINAR NASIONAL II PENERAPAN ILMU PENGETAHUAN DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS TANJUNGPURA, 2016

ESTERIFIKASI ASAM LEMAK DARI LIMBAH MINYAK KELAPA SAWIT (PALM SLUDGE OIL) DENGAN KATALIS Sn/ZEOLIT Yudi Yustira1, Rudiyansyah2, Andi H. Alimuddin2, Yopa E. Prawatya3, Nelly Wahyuni2, Thamrin Usman2 1 Program Pascasarjana Kimia, Fakultas MIPA, UniversitasTanjungpura, Pontianak 2 Progam Studi Kimia, Fakultas MIPA,UniversitasTanjungpura, Pontianak 3 Progam Studi Teknik Industri,Fakultas Tehnik,UniversitasTanjungpura, Pontianak Email Korenpondensi: [email protected]

Abstrak Telah dilakukan esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit (palm sludge oil). Pada proses pengolahan kelapa sawit menjadi CPO (crude palm oil) dihasilkan limbah yang mengandung asam lemak bebas sekitar 10-80%. Esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit sebagai biodiesel dilakukan dengan katalis Sn/zeolit. Beberapa variabel reaksi seperti persen katalis dan rasio molar sampel-reaktan digunakan untuk optimasi reaksi. Persen koversi asam lemak sebesar 96,00% diperoleh pada kondisi reaksi 65ºC, 4 jam, rasio molar sampel-metanol 1:10, dan persen katalis 5% (b/b). Regenerasi katalis dilakukan dengan cara kalsinasi pada suhu 450°C selama 4 jam. Katalis hasil regenarasi dapat digunakan kembali dengan nilai persen konversi asam lemak yang diperoleh mencapai 93,28%. Analisa GC-MS menunjukkan bahwa komposisi metil ester biodiesel yang paling dominan adalah metil elaidat (35,80%), metil palmitat (32,22%), dan metil stearat (11,09%). Metil ester yang dihasilkan memiliki indeks bias 1,45 (29,6°C), kerapatan 0,88 g/mL (25°C) dan viskositas 9,28 cSt (25°C). Kata Kunci: Biodiesel, Esterfikasi, Katalis Sn/Zeolit, Kelapa Sawit, Regenerasi

Umumnya katalis yang banyak digunakan dalam reaksi esterifikasi pembuatan biodiesel adalah katalis homogen asam, akan tetapi katalis homogen sulit untuk dipisahkan dari produk hasil reaksi, bersifat korosif, menghasilkan limbah yang beracun, dan tidak dapat digunakan kembali secara berulang untuk reaksi esterifikasi (Viswanathan dan Ramaswamy, 2007). Katalis heterogen merupakan salah satu alternatif sebagai pengganti katalis homogen yang perlu untuk dikembangkan, misalnya zeolit (Kusuma dkk., 2011; Chung et al., 2008, dan Wirasito dkk., 2014). Zeolit mampu menjadi katalis asam dan dapat digunakan sebagai pendukung logam aktif atau sebagai reagen, serta dapat digunakan dalam katalis oksida. Kinerja zeolit alam aktif dapat ditingkatkan dengan cara mengembankan logam transisi maupun oksida logam transisi (Kusuma dkk., 2011 dan Handoko, 2002). Berkenaan dengan peningkatan kinerja zeolit, senyawaan timah (Sn) menjadi perhatian penting karena

I.

PENDAHULUAN Minyak bumi merupakan sumber energi yang sangat komersial secara global pada saat ini. Setiap tahun kebutuhan akan minyak bumi semakin meningkat, sehingga ketersediaan minyak bumi menjadi berkurang. Hal ini perlu diantisipasi dengan penemuan dan pengembangan sumber energi lain, salah satunya biodiesel (Usman dkk., 2009). Sumber bahan baku minyak nabati yang tersedia dan paling prospektif dikembangkan sebagai bahan baku biodiesel di Indonesia, khususnya di Kalimantan Barat diantaranya kelapa sawit (Elais gueneensis Jacq) karena didukung oleh ketersediaannya yang melimpah. Menurut Choo dan Basiron (1987), proses pengolahan minyak kelapa sawit menghasilkan limbah minyak kelapa sawit (palm sludge oil) dengan kandungan asam lemak bebas (Free Fatty Acid, FFA) sekitar 10-80%. Limbah tersebut dapat digunakan sebagai sumber asam lemak dalam pembentukan senyawa metil ester melalui reaksi esterifikasi.

35


merupakan salah satu senyawa yang borpotensi untuk dikembangkan sebagai katalis heterogen dalam produksi biodiesel. Cadroso et al. (2008) telah menggunakan SnCl2 sebagai katalis dalam reaksi esterifikasi asam oleat dan menunjukan aktivitas katalitik yang sangat mirip dengan H2SO4. Casas et al. (2013) menyebutkan bahwa beberapa senyawaan timah dapat digunakan sebagai katalis asam Lewis untuk reaksi esterifikasi dan menunjukkan aktivitas katalitik yang tinggi, namun tidak dapat diperoleh kembali karena larut dalam metanol dan gliserol. Untuk mengatasi hal tersebut, logam Sn perlu diembankan pada matriks pendukung, misalnya zeolit. Zeolit sebagai pengemban untuk mendispersikan logam Sn karena zeolit di dalam sistem metal-supported catalyst mempunyai aktivitas katalitik yang tinggi, menyebabkan katalis tidak mudah menggumpal, mempunyai porositas yang luas, dan stabil terhadap temperatur tinggi (Khabib, 2013). Penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa logam Sn yang diimpregnasi dalam zeolit telah terbukti mampu mengkonversi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit menjadi metil ester melalui reaksi esterifikasi (Yustira dkk., 2015). Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan kondisi optimum reaksi sehingga diperoleh metil ester dalam jumlah yang maksimum melalui pengukuran beberapa variabel seperti persen katalis dan rasio molar limbah minyak kelapa sawit dan metanol dan produk metil ester yang dihasilkan dianalisa sifat fisik dan komponennya. Kemajuan reaksi diikuti dengan mengukur kadar FFA sebelum dan setelah terjadinya reaksi esterifikasi. Katalis sisa dalam reaksi diregenerasi kembali untuk mengetahui metode regenerasi yang sesuai.

Alat yang digunakan pada penelitian ini meliputi ayakan 100 mesh, mesin sieve shaker, peralatan gelas yang umum dilaboratorium, indikator universal, seperangkat alat refluks, seperangkat alat Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) Shimadzu QP2010 Ultra. Bahan yang digunakan pada penelitian ini meliputi akuades (H2O), asam sulfat (H2SO4), diklorometana (CH2Cl2), etanol (C2H5OH) 95%, indikator fenolftalein, kalium hidroksida (KOH), magnesium sulfat anhidrat (MgSO4), metanol (CH3OH), n-heksan (C6H14), natrium klorida (NaCl), plat silika G F254, sampel limbah minyak kelapa sawit, timah (II) klorida (SnCl2), dan zeolit alam komersil.

Preparasi Material Preparasi sampel zeolit alam dilakukan dengan mencuci zeolit dengan H2O sebanyak 3 kali. Zeolit dalam kondisi basah kemudian dikeringkan dalam oven pada temperatur 110°C. Zeolit kemudian digerus hingga halus, lalu diayak dengan ayakan 100 mesh. Zeolit yang lolos ayakan 100 mesh kemudian disebut zeolit hasil preparasi. Sedangkan preparasi sampel limbah minyak kelapa sawit dengan ditentukan kadar air, bilangan asam, dan kadar FFA. Sintesis Katalis (Yustira dkk.,2015) Sintesis katalis Sn/zeolit dilakukan dengan proses pelarutan SnCl2 ke dalam H2O dan ditambahkan zeolit. Perbandingan massa antara SnCl2 dan zeolit divariasikan dengan perbandingan 4:1. Proses pembuatan katalis dilakukan dalam labu leher tiga dengan kondensor refluks, termometer, dan pengaduk magnet. Proses impregnasi zeolit dengan larutan SnCl2 dilakukan pada suhu 60°C selama 2 jam, kemudian campuran dimasukan ke dalam oven dengan temperatur 60°C selama 24 jam. Setelah proses impregnasi selesai, katalis Sn/zeolit dipisahkan dari larutan SnCl2

II. METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan

36


menggunakan filtrasi vakum. Katalis yang tertahan di kertas saring kemudian dikeringkan dalam oven dengan temperatur 105 ± 5°C selama 24 jam untuk menghilangkan kandungan air. Setelah 24 jam, katalis tersebut kemudian dikalsinasi pada temperatur 450°C selama 4 jam.

Regenerasi Katalis Regenerasi katalis Sn/zeolit dilakukan dengan dua metode regenerasi yang berbeda yaitu regenerasi A dan regenerasi B. Pada regenerasi A yang mengacu pada metode regenerasi katalis oleh Kondamudi et al. (2011), katalis Sn/zeolit yang telah digunakan pada reaksi esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit diambil dan dicuci dengan dengan akuades dan n-heksan masing-masing tiga kali untuk menghilangkan pengotor polar dan non polar yang terserap pada permukaan katalis. Katalis bekas tersebut kemudian dikeringkan dalam oven pada temperatur 120°C selama 24 jam dan dikalsinasi pada temperatur 450°C selama 4 jam. Pada regenerasi B yang mengacu pada metode regenerasi katalis oleh Tadeus dkk. (2013), katalis Sn/zeolit bekas diambil dan dikalsinasi pada temperatur 450°C selama 4 jam. Kemudian katalis Sn/zeolit yang diregenerasi dengan metode A dan metode B tersebut digunakan kembali pada reaksi esterifikasi pada kondisi optimum.

Esterifikasi Limbah Minyak Kelapa Sawit dengan Katalis Sn/Zeolit (Usman dkk.,2009) Esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit dilakukan dengan mencampurkan sampel limbah minyak kelapa sawit dan metanol, serta ditambahkan katalis Sn/zeolit. Reaksi dilakukan pada temperatur +65°C sambil diaduk dengan pengaduk magnet selama 4 jam. Produk hasil esterifikasi disentrifugasi sehingga dihasilkan 3 lapisan yaitu lapisan katalis (bawah), metil ester (tengah), dan metanol sisa (atas). Produk metil ester dicuci dengan larutan NaCl jenuh. Pencucian dilakukan hingga produk yang dihasilkan menjadi netral dan kemudian ditambahkan MgSO4 anhidrat. Produk dievaporasi sehingga dihasilkan produk metil ester yang murni. Selanjutnya ditentukan persen konversi produk dengan menentukan kadar FFA sampel sebelum dan setelah esterifikasi. Untuk mengetahui kondisi optimum katalis, dilakukan variasi terhadap konsentrasi katalis dan rasio molar reaktan. Untuk mengetahui konsentrasi optimum katalis, dilakukan penentuan konsentrasi optimum katalis dengan memvariasikan konsentrasi katalis pada 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, dan 6% (b/b). Dan untuk mengetahui kondisi optimum rasio molar reaktan pada reaksi esterifikasi dari limbah minyak kelapa sawit menggunakan katalis Sn/zeolit, dilakukan variasi rasio molar sampel dan metanol 1:5; 1:10; 1:15; 1:20, dan 1:25. Konsentrasi katalis dan rasio molar optimum adalah konsentrasi katalis dan rasio molar yang memberikan hasil konversi produk paling optimal.

Analisis Produk Esterifikasi Limbah Minyak Kelapa Sawit Produk metil ester yang telah bebas pelarut dan sisa katalis kemudian dikarakterisasi sifat fisik (berat jenis, indek bias, kelarutan, viskositas) dan kimia (fase metil ester diidentifikasi menggunakan GC-MS). III. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Sampel Sampel limbah minyak sawit secara fisik berupa padatan yang bewarna kuning pada suhu kamar dan berbau tidak sedap. Hal ini dikarenakan asam lemak merupakan hidrokarbon berantai panjang yang mudah mengalami oksidasi. Oksidasi terjadi karena adanya kontak asam lemak pada sampel limbah minyak kelapa sawit tersebut dengan sejumlah oksigen. Asam lemak yang mengalami oksidasi akan mengalami perubahan warna dan berbau tidak sedap (berbau tengik) (Sykes, 1989). Sebelum dilakukan 37


reaksi esterifikasi terhadap sampel limbah minyak kelapa sawit dengan menggunakan katalis Sn/zeolit, terlebih dahulu dilakukan preparasi dan karakterisasi sampel limbah minyak kelapa sawit mentah. Karakterisasi sampel terdiri atas penentuan kadar air, bilangan asam, kadar FFA. Hasil analisis dari limbah minyak kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Karakterisasi Limbah Minyak Kelapa Sawit Karakteristik Jumlah Kadar Air 2,07% Bilangan Asam 131,95 g/mol Kadar FFA 60,21%

Logam Sn yang diimpregnasikan pada zeolit menggunakan larutan SnCl2 dengan rasio Sn dan zeolit adalah 4:1. Menurut Yustira dkk. (2015) bahwa pada perbandingan tersebut jumlah Sn yang terserap adalah paling besar dengan efisiensi penyerapan Sn yang mencapai 90,79%. Selain itu, pada perbandingan tersebut juga memberikan keasaman total katalis dan persentase konversi metil ester yang paling besar. Menurut Aziz (2003), semakin tinggi konsentrasi katalis, konversi reaksi semakin besar. Hal ini disebabkan karena dengan naiknya kosentrasi katalis akan semakin menurunkan energi aktivasi, sehingga meningkatkan jumlah molekul yang teraktifkan yang mengakibatkan kecepatan reaksi menjadi naik.

Reaksi Esterifikasi Limbah Minyak Kelapa Sawit dengan Katalis Sn/Zeolit Tingginya kadar asam lemak bebas menyebabkan sampel limbah minyak kelapa sawit tersebut bersifat sangat asam sehingga prosedur yang sesuai dengan sampel limbah minyak kelapa sawit tersebut dalam proses pembentukan biodiesel adalah dengan metode esterifikasi dengan katalis yang juga bersifat asam yaitu katalis Sn/zeolit yang memiliki keasaman total 0,54 mmol/g (Yustira dkk., 2015). Reaksi esterifikasi dilakukan dengan metode refluks yang menggunakan bantuan pengaduk magnet dan pemanas. Hal ini dikarenakan proses refluks dapat mencegah kemungkinan jumlah metanol yang digunakan saat reaksi berlangsung tidak berkurang sehingga volume metanol sebelum dan sesudah reaksi tetap sama (Wirasito dkk., 2014). Dengan adanya proses preparasi, diperoleh zeolit yang halus dan homogen. Ukuran partikel mempengaruhi kinerja zeolit dalam penggunaannya sebagai katalis setelah diimpregnasikan Sn karena dengan ukuran partikel yang halus, maka luas permukaannya akan meningkat. Dengan meningkatnya luas permukaan, memungkinkan terjadinya kontak reaktan dengan partikel katalis semakin besar.

100 85,75

Persentase Konversi Metil Ester (%)

90

87,67

91,21

91,45

96,00

80

64,97

70 60 50 40 30 20 10 0 0

1

2

3

4

5

Konsentrasi Katalis (%)

Gambar 1. Konversi metil ester dengan variasi konsentrasi katalis Sn/zeolit Gambar diatas menunjukan bahwa konsentrasi katalis optimum dalam konversi asam lemak menjadi metil ester dicapai pada konsentrasi katalis 5% yang memberikan persentase konversi metil ester sebesar 96,00%. Penambahan konsentrasi katalis yang lebih tinggi (6% katalis) justru diperoleh persentase konversi produk yang lebih rendah yaitu 64,97% dan juga menyebabkan sebagaian produk metil ester yang telah terbentuk dari reaksi esterifikasi menjadi membeku. Hal ini dikarenakan sejumlah katalis 38

6


berlebih memberikan kecenderungan pada pembentukan emulsi sehingga meningkatkan viskositas dan menimbulkan terbentuknya gel sebelum waktu reaksi yang diinginkan tercapai. Hal ini menyulitkan pada pemisahan, sehingga harus dilakukan pemanasan campuran metil ester dan secara nyata konversi metil ester yang dihasilkan akan berkurang. Reaksi esterifikasi antara asam lemak dan alkohol dengan penambahan katalis akan menghasilkan metil ester dan air yang berkesetimbangan (reaksi berjalan bolak balik/reversible), seperti gambar berikut ini. O OH

R C

+

Asam Lemak

O

Katalis R

R C

OH

Alkohol

menjadi 15 mol justru menurunkan persentase konversi metil ester menjadi 90,74%. Penurunan persentase konversi metil ester terus terjadi seiring dengan bertambahnya jumlah metanol yang direaksikan. Hal ini terjadi karena jumlah metanol yang terlalu banyak mengakibatkan reaksi kembali kereaktan dan mengurangi persentase konversi metil ester. Tingginya persentase konversi metil ester pada rasio mol 1:10 tersebut menujukan bahwa reaksi telah bergeser kearah produk. Adapun tahapan interaksi katalis Sn/zeolit dalam reaksi esterifikasi ini adalah pada Gambar 4 (Fogler 2006).

OR

+

Metil Ester

H2O

Air

Gambar 2. Reaksi Esterifikasi (Hart et al., 2003) Meskipun reaksi berjalan reversible, reaksi dapat digeser kearah produk dengan cara memberikan alkohol (metanol) secara berlebih. 96,00

Persentase Konversi Metil Ester (%)

100

90,74

87,92

Gambar 4. Tahap-tahap reaksi katalis Sn/zeolit 86,53

8071,65 60 40 20 0 5

10

15

20

25

Metanol (mol)

Gambar 3. Konversi metil ester dengan variasi rasio molar reaktan Pada gambar diatas terlihat bahwa rasio mol reaktan yang optimum yaitu pada 1:10 yang mampu menghasilkan persentase konversi metil ester paling tinggi yaitu 96,00%. Hal ini terlihat dengan penambahan jumlah metanol 39

Regenerasi Katalis Sn/Zeolit Katalis yang digunakan dalam periode waktu tertentu dapat menyebabkan terjadinya penurunan aktivitas katalis. Penurunan aktivitas katalis tersebut terjadi karena adanya pengotor yang terdeposit pada permukaan dan pori-pori katalis (Trisunaryanti, 2002). Persentase konversi metil ester dengan katalis Sn/zeolit A dan katalis Sn/zeolit B masing-masing adalah 92,37% dan 93,28%. Ini menunjukkan bahwa metode B lebih efektif untuk meregenerasi katalis Sn/zeolit sehingga memiliki aktivitas yang mendekati aktivitas katalis Sn/zeolit baru. Metode B lebih menguntungkan untuk digunakan dalam meregenerasi katalis Sn/zeolit, selain dari hasil persentase konversi metil ester juga dari segi waktu dan biaya. Hal ini dikarenakan metode B hanya memerlukan


proses pemanasan didalam tanur untuk menghilangkan pengotor. Dari segi warna, katalis Sn/zeolit hasil regenerasi memiliki warna yang lebih gelap dibandingkan dengan katalis Sn/zeolit baru. Hal ini terjadi karena adanya adanya pengotor yang terdeposit pada permukaan dan poripori katalis dan membentuk arang saat dikalsinasi.

(a)

(b)

Gambar 5. Perbandingan warna katalis Sn/zeolit baru (a), Sn/zeolit A (b), dan Sn/zeolit B (c) Karakterisasi Metil Ester Kualitas metil ester yang diperoleh dalam reaksi esterifikasi ditentukan dengan mengkarakterisasi sifat fisiknya yang meliputi indeks bias, kerapatan, viskositas, dan kelarutan. Hasil karakterisasi produk metil ester hasil esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit ditunjukan dalam Tabel 2.

(c)

Tabel 2. Karakteristik Fisik Produk Metil Ester dengan Katalis Sn/Zeolit SNI-04-7182-2006 Produk Karakteristik Min Maks Metil Ester Indeks Bias (29,6°C) 1,435 1,450 1,45 Kerapatan 25°C(g/mL) 0,850 0,890 0,88 Viskositas 25°C (Cst) 2,3 6,0 9,28 Kelarutan : -Air Tidak Larut -Metanol Larut Sebagian -Etanol Larut -Etil Asetat Larut -Aseton Larut -Metilen Klorida Larut -n-heksana Larut Pengukuran terhadap beberapa sifat fisik tersebut memberikan hasil bahwa indeks bias dan kerapatan senyawa metil ester yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi nilai standar. Sedangkan hasil pengukuran viskositas memberikan hasil yang berbeda dari standar yang ditetapkan. Metil ester hasil reaksi esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit dengan katalis Sn/zeolit memiliki nilai viskositas yang lebih besar yaitu 9,28 cSt dibandingkan dengan standar biodiesel yang ditetapkan (2,3-6,0 cSt). Viskositas merupakan ukuran dari tahanan aliran suatu fluida

yang mengalir dan merupakan salah satu ukuran kualitas bahan bakar yang penting serta bergantung pada pada temperatur. Viskositas yang terlalu rendah menyebabkan pelumasan yang buruk dan cenderung menyebabkan kebocoran pada pompa. Viskositas rendah memudahkan bahan bakar mengalir dan teratomisasi sehingga menguntungkan pada putaran mesin yang cepat. Sedangkan viskositas yang terlalu tinggi menyebabkan asap yang kotor karena bahan bakar lambat mengalir dan sulit teratomisasi, serta pembakaran yang kurang sempurna yang selanjutnya akan mengakibatkan 40


terbentuknya deposit karbon dalam ruang mesin maupun piston. Viskositas yang melebihi standar ini disebabkan adanya asam lemak dan komponen minyak seperti trigliserida yang belum terkonversi menjadi metil ester. Hal ini dapat dilihat dari hasil identifikasi dengan kromatografi lapis tipis (KLT) terhadap produk metil ester hasil reaksi esterfikasi limbah minyak kelapa sawit mentah dengan katalis Sn/zeolit pada Gambar 6.

Uji kelarutan metil ester hasil reaksi esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit dengan menggunkaan katalis Sn/zeolit terhadap beberapa pelarut polar dan nonpolar menunjukkan bahwa metil ester hasil reaksi esterifikasi bersifat nonpolar. Metil ester bersifat nonpolar dikarenakan kepolaran gugus esternya tertutupi oleh panjangnya rantai karbon yang bersifat nonpolar. Analisa GC-MS dilakukan terhadap produk reaksi esterifikasi limbah minyak Metil Ester kelapa sawit dengan katalis Sn/zeolit pada kondisi optimum. Hal ini bertujuan untuk Asam Lemak, melihat persen konversi dari asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit pada Trigliserida kondisi yang terbaik dengan kadar FFA terendah sehingga memberikan persentase Gambar 6. Kromatogram KLT metil ester konversi yang tertinggi. Hasil analisis GChasil reaksi esterfikasi MS berupa kromatogram yang dapat dilihat pada Gambar 7.

13 16, 17 20, 21 22 23, 25 28 29

= Metil miristat = Metil palmitat = Metil elaidat = Metil strearat = Metil linoleat = Metil 10-keto stearat = Metil arakhidat

17 20 16

21

25

13

1

2

3

4

5

6 7

22

8

10 12 11

9

14

15

23 18 19 24

29 30 32 31

28 26 27

33

34

Gambar 7. Kromatogram GC produk reaksi esterifikasi dengan katalis Sn/zeolit Tabel 3. Perbandingan Komponen Limbah Minyak Kelapa Sawit dan Produk Reaksi Esterifikasi Limbah Minyak Kelapa Sawit dengan Katalis Sn/Zeolit Limbah Minyak Kelapa Sawit Produk Reaksi Esterifikasi Nama Senyawa Luas Area (%) Nama Senyawa Luas Area (%) Asam kaproat 0,25 Metil kaproat 0,45 Asam kaprilat 0,17 Metil kaprilat 0,28 Asam pelargonat 0,07 Metil pelargonat 0,19 Asam laurat 0,29 Metil laurat 0,41 Asam miristat 2,33 Metil miristat 2,67 Asam pentadekanoat 0,14 Metil pentadekanoat 0,16 41


Asam palmitoleat Asam palmitat Asam margarat Asam linoleat Asam elaidat Asam oleat Asam stearat Asam eikosanoat Asam 10-keto stearat Asam arakhidat

0,21 35,22 0,44 8,33 22,81 13,30 11,49 0,40 0,79 1,68

Berdasarkan hasil analisa GC-MS dapat diketahui bahwa terdapat 23 senyawa metil ester pada produk reaksi esterifikasi dengan katalis Sn/zeolit, dimana persen konversi metil ester yang diperoleh adalah sebesar 96,12% dan senyawa ester yang paling dominan adalah metil elaidat (35,80%), metil palmitat (32,22%), dan metil stearat (11,09%). Bila dibandingkan dengan sampel limbah minyak kelapa sawit sebelum reaksi, kandungan asam lemak terbesar pada sampel tersebut adalah asam palmitat (35,22%), asam elaidat (22,81%), dan asam oleat (13,30%). Tingginya kandungan metil elaidat didalam produk esterifikasi tersebut terjadi karena ikatan cis (metil oleat) terisomerisasi menjadi konfigurasi trans (metil elaidat) yang secara termodinamika sifatnya lebih stabil daripada cis. Hal ini terjadi akibat pemanasan saat reaksi esterifikasi berlansung (Hidayati, 2011).

Metil palmitoleat Metil palmitat Metil margarat Metil linoleat Metil elaidat Metil stearat Metil Eikosenoat Metil 10-keto stearat Metil arakhidat

0,21 32,22 0,46 5,61 35,80 11,09 0,33 1,06 1,78

ester yang paling dominan adalah metil elaidat (35,80%), metil palmitat (32,22%), dan metil stearat (11,09%). Metil ester yang dihasilkan bersifat nonpolar, memiliki indeks bias 1,45 (29,6°C), kerapatan 0,88 g/mL (25°C) dan viskositas 9,28 cSt (25°C). UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kami ucapkan kepada Ditjen Dikti yang telah mendanai penelitian ini melalui skim penelitian PENPRINAS MP3EI dengan Nomor Kontrak 046/SP2H/PL/Dit.Litabmas/II/ 2015. DAFTAR PUSTAKA Aziz, I., 2003, Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak Goreng Bekas, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta, Fakultas Sains dan Teknologi, pp. 19-23. Cardoso, A.L., Neves, S.C.G., dan Silva, M.J.D., 2008, Esterification of Oleic Acid for Biodiesel Production Catalyzed by SnCl2: A Kinetic Investigation, Energies, Volume 1, pp. 79-92. Casas, A., Ramos, M.J., Rodriguez, J.F., dan Perez, A., 2012, Tin Compounds as Lewis Acid Catalysts for Esterification and Transesterification of Acid Vegetable Oils, Fuel Processing Technology, Volume 106, pp. 321– 325.

IV. KESIMPULAN Reaksi esterifikasi asam lemak dari limbah minyak kelapa sawit dengan katalis Sn/zeolit berlansung optimum pada rasio molar sampel dan methanol 1:10, dan persen katalis 5% (b/b). Kondisi tersebut mamapu memberikan persen koversi asam lemak sebesar 96,00%. Katalis Sn/zeolit juga dapat digunakan kembali dalam reaksi esterikasi dengan nilai persen konversinya hingga 93,28% setelah diregenerasi melalui kalsinasi pada suhu 450°C selama 4 jam. Analisa GC-MS menunjukkan bahwa komposisi metil 42


Choo, Y.M., dan Basiron, Y.,1987, Production of Palm Oil Metil Esters dan its Use as Diesel Subtitute, Palm Oil Research Institute of Malaysia (PORIM). Chung, K.W., Chang, D.R., dan Park, B.G., 2008, Removal of Fatty Acid in Waste Frying Oil by Esterification with Methanol on Zeolite Catalysts, J. Bioresource Technology, Volume 99, pp. 74387443. Fogler, H.S., 2006, Elements of Chemical Reaction Engineering, 4th Ed, Pearson Education International, New York. Handoko, D.S.P., 2002, Preparasi Katalis Cr/Zeolit Melalui Modifikasi Zeolit Alam, J. Ilmu Dasar, Volume 3, No. 1, pp. 15-23. Hart, H., Craine, L.E., dan Hart, D.J., 2003, Kimia Organik, Penerjemah : Achmadi S.S., Erlangga, Jakarta. Hidayati, S., 2011, Perubahan Komposisi Metil Ester Akibat Kerusakan Panas pada Metil Ester Sulfonat dari Jarak Pagar, J. Ris. Kim., Volume 5, No. 1, pp. 60-73. Khabib, I., 2013, Studi Deaktivasi dan Regenerasi Katalis Ni/Za pada Reaksi Perengkahan Polipropilena, Universitas Negeri Semarang, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Semarang. Kondamudi, N., Mohapatra, S. K., Misra, M., 2011, Quintinite as a Bifunctional Heterogeneous Catalyst for Biodiesel Synthesis, Applied Catalysis A: General, Volume 393, pp. 36-43. Kusuma, I, R., Hadinoto, P, J., Ayucitra, A., dan Ismadji, S., 2011, Pemanfaatan Zeolit Alam sebagai Katalis Murah dalam Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit, Prosiding Seminar Nasional Fundamental dan Aplikasi Teknik Kimia 2011, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.

Standar Nasional Indonesia (SNI), 2006, Biodiesel, SNI-04-7182-2006. Sykes, P., 1989, Penuntun Mekanisme Reaksi Kimia Organik, Penerjemah: Drs. Anton J. Hartomo, PT. Gramedia, Jakarta. Tadeus, A., Silalahi, I.H., Sayekti, E., dan Sianipar, A., 2013, Karakterisasi Katalis Zeolit-Ni Regenerasi dan Tanpa Regenerasi dalam Reaksi Perengkahan Katalitik, Jurnal Kimia Khatulistiwa, Volume 2, No. 1, pp. 24-29. Trisunaryanti, W., 2002, Optimasi Waktu dan Rasio Katalis/Umpan Pada Proses Perengkahan Katalitik Fraksi Sampah Plastik Menjadi Fraksi Bensin Menggunakan Katalis Cr/Zeolit Alam, Indonesian Journal of Chemistry, Volume 2, No. 1, pp. 26-34. Usman, T., Ariani, L., Rahmalia, W., dan Advant, R., 2009, Esterifikasi Asam Lemak dari Limbah Kelapa Sawit (Sludge Oil) Menggunakan Katalis Tawas, Indonesian Journal of Chemistry, Volume 9, No. 3, pp. 474– 478. Viswanathan, B. dan A.V. Ramaswamy, 2007, Selection Of Heterogeneous Catalysts For Trans-Esterification Reaction, Indian Institute Of Technology, Madras, Chennai 600036. Wirasito, Usman, T., dan Harlia, 2014, Transesterifikasi Minyak Goreng Bekas dengan Menggunakan Katalis Zeolit Termodifikasi Abu Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Jurnal Kimia Khatulistiwa, Volume 3, No. 1, pp. 32-36. Yustira, Y., Usman, T., dan Wahyuni, N., 2015, Sintesis Katalis Sn/Zeolit dan

Uji Aktivitas pada Reaksi Esterifikasi Limbah Minyak Kelapa Sawit (Palm Sludge Oil), Jurnal Kimia Khatulistiwa, Volume 4, No. 1, pp. 58-66

43


44

ZEOLIT

Recommend Documents