Karakterisasi dan Uji Aktivitas Katalis Mordenit dan Zeolit-Y Pada Hidrorengkah Ban Bekas menjadi Fraksi Bahan Bakar

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012

Karakterisasi dan Uji Aktivitas Katalis Mordenit dan Zeolit-Y Pada Hidrorengkah Ban Bekas menjadi Fraksi Bahan Bakar Characterization and Activity Test of Mordenite and Y-zeolite Catalysts In Hydrocracking of Tire Waste To Fuel Fractions Wega Trisunaryanti, Triyono, Karna Wijaya, Arief Budiawan Majid, Yoga Priastomo, Erna Febriyanti, Syafitri, Hasyyati dan Again Nugroho

Jurusan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada , Yogyakarta 55281; Phone & Fax: 0274-545188

Abstrak - Telah dilakukan karakterisasi dan uji aktivitas katalis Mordenit dan Zeolit-Y pada hidrorengkah ban bekas menjadi fraksi bahan bakar, bensin dan diesel. Proses hidrorengkah dilakukan dalam reaktor semi alir (semi flow-fixed bed reactor) berbahan stainless steel (i.d = 3,75 cm, o.d = 4,50 cm, length = 30 cm). Laju alir gas hidrogen 20 mL/menit. Hidrorengkah dilakukan pada variasi suhu 350 0C, 300 0C atau 4500C selama 30 menit. Karakterisasi katalis meliputi analisis kristalinitas katalis menggunakan X-Ray Difraction (XRD). Penentuan jumlah situs asam dilakukan dengan adsorpsi uap basa amoniak atau piridin secara kuantitatip dengan metode gravimetri dan kualitatip menggunakan spektrofotometer infra merah (IR). Aktivitas katalis meliputi konversi total, produk cair, dan selektivitas terhadap fraksi bensin atau diesel. Konversi total hidrorengkah dihitung sebagai (100 – residu)%. Cairan produk hidrorengkah ditampung dan dianalisis dengan kromatografi gas (GC). Hasil penelitian menunjukkan Zeolit-Y memiliki kristalinitas yang lebih tinggi dibanding mordenit. Jumlah situs asam (mmol/g) Zeolit-Y adalah 12,4 (amoniak); 3,0 (piridin) dan Mordenit adalah 11,8 (amoniak); 4,6 (piridin). Situs asam Bronsted tampak pada Mordenit tetapi tidak tampak pada zeolit-Y. Konversi total tertinggi menggunakan katalis Zeolit-Y atau Mordenit berturut-turut sebesar 55,14 % pada suhu 4000C atau 71,62% pada suhu 3500C. Konversi total hidrorengkah tanpa katalis (termal) sebesar 9,39% pada suhu 450 0C. Produk cair hidrorengkah terdiri dari fraksi bensin dan diesel. Produk cair tertinggi yang dicapai Zeolit-Y sebesar 9,14% (selektivitas fraksi bensin 99%) pada suhu 3500C, Mordenit sebesar 11,13% (selektivitas fraksi bensin 53%) pada suhu 4000C, tanpa katalis sebesar 1,48% (selektivitas fraksi bensin 91%) pada suhu 4500C. Kata kunci : ban bekas, zeolit-Y, mordenit, hidrorengkah, fraksi bensin, fraksi diesel.

Abstract - Characterizations and activity test of mordenite and Y-zeolite catalysts in hydrocracking of tire waste to fuel fractions had been conducted. The hydrocracking process was performed in a stainless steel reactor (i.d = 3.75 cm; o.d = 4.50 cm; length = 30 cm) of a semi flow-fixed bed system. Hydrogen gas flow rate was 20 mL/min. The hydrocracking was evaluated under temperature variation of 350, 400, and 450 ºC for 30 min. Characterization of catalysts consisted of crystallinity was analyzed using x-ray diffraction (XRD). The amount of acid site was determinated by adsorption of ammonia or pyridine vapour base quantitatively by gravimetric method and qualitatively using infra red spectrophotometer (IR). Catalytic activity included total conversion, liquid product and selectivity towards C - 102


gasoline and diesel fractions. The total conversion was calculated as (100 – residue) %. The liquid product was analyzed by gas chromatograph (GC). The research results showed that the Y-zeolite had higher crystallinity than that of the mordenite. The acid amount (mmol/g) of Y-zeolite was 12.4 (ammonia); 3.0 (pyridine) and mordenite was 11.8 (ammonia); 4.6 (pyridine), respectively. The Bronsed acid site was observed in Mordenite but not in Yzeolite. The highest total conversion using Y-zeolite or mordenite catalyst was 55.14 wt.% at 400 ºC or 71.62 wt.% at 350 ºC. The total conversion without catalyst (thermal hydrocracking) was 9.39 wt.% at 450 ºC. The liquid product consisted of gasoline and diesel fractions. The highest liquid product achieved by Y-zeolite catalyst was 9.14 wt.% (selectivity to the gasoline was 99%) at 350 ºC, that for mordenite was 11.13 wt.% (selectivity to the gasoline was 53%) at 400 ºC, and that for the thermal was 1.48 wt. % (selectivity to the gasoline was 91%) at 450 ºC. Key words: waste tire, Y-zeolite, mordenite, hydrocracking, gasoline fraction, diesel fraction.

PENDAHULUAN Berdasarkan data Asosiasi Pengusaha Ban Indonesia (APBI), produksi ban mobil hingga April 2010 mencapai 16 juta unit. Sementara produksi ban motor sebesar 12 juta unit (Aprilia, 2010). Sejalan dengan itu, keberadaan ban-ban bekas yang sudah tidak terpakai tentu menjadi masalah sendiri untuk ditangani. Ban – ban bekas ini akan mencemari lingkungan sekitarnya dikarenakan ban bekas tidak dapat terurai dengan mudah apabila hanya dibiarkan begitu saja. Oleh karena itu, perlu dilakukan suatu usaha untuk dapat mengubah limbah ban bekas menjadi sesuatu yang lebih bemanfaat. Usaha- usaha pemanfaatan ban bekas selama ini baru terbatas pada penggunaan kembali menjadi produkproduk rumah tangga seperti ayunan, tempat duduk, pemberat genteng, pembatas tanggul di sungai, bahkan tidak sedikit yang hanya menumpuk ban bekas tersebut di depan rumah mereka. Namun, ada pula yang mengubah ban bekas tersebut menjadi uang dengan menjualnya kepada pengusaha jasa tambal ban. Ban bekas yang berbahan dasar C - 103

karet tersebut sebenarnya dapat diolah menjadi produk lain yang memiliki nilai ekonomis jauh lebih tinggi. Karet yang memiliki struktur hidrokarbon dari jenis polistirena dapat dikonversi menjadi bentuk hidrokarbon lain yang lebih sederhana melalui proses hydrocracking (hidrorengkah). Salah satunya menjadi fraksi bensin dan diesel yang memiliki rantai hidrokarbon C5 – C12 untuk fraksi bensin dan C12 – C20 untuk fraksi diesel. Sayangnya proses ini memerlukan energi yang cukup besar. Untuk menurunkan jumlah energi ini diperlukan katalis guna meningkatkan laju reaksinya. Salah satu jenis katalis yang banyak digunakan saat ini adalah zeolit. Zeolit-Y dan Mordenit merupakan jenis zeolit dengan ukuran mulut pori yang cukup besar dengan rerata jejari pori sekitar 0,75 nm untuk zeolit-Y dan 0,5 x 0,6 nm untuk mordenit. Mulut pori yang relatif besar ini mampu dilewati oleh molekul senyawa hidrokarbon rantai panjang dan besar seperti yang terdapat di dalam ban karet. Sifat zeolit yang penting sebagai katalis heterogen adalah keasamannya sebagai situs aktif katalitik. Situs asam yang tersapat di dalam kerangka zeolit adalah situs asam


Bronsted dan Lewis. Situs asam Bronsted dapat dikonversi menjadi situs asam Lewis melalui pemanasan pada temperature di atas 500 ºC (Trisunaryanti, 2009). Sifat keasaman zeolit juga dipengaruhi oleh rasio Si/Al di dalam kerangka zeolit (Sawa, et al., 1990). Pemanfaatan zeolit sebagai katalis pada proses hydrocracking fraksi berat minyak bumi (Miyatani, et al., 2003; ) dan aspalten (Usui, et al., 2004) menjadi fraksi hidrokarbon yang lebih ringan menunjukkan konversi yang tinggi. Untuk menghilangkan senyawa heteroatomik di dalam struktur poliaromatik, misalnya senyawa sulfur telah dilakukan oleh peneliti dan kelompok penelitiannya (Nugrahaningtyas, et al., 2009) menggunakan katalis berbasis zeolit-Y (ultra stable Y-zeolite) yang menunjukkan karakter katalis yang baik pada proses hidrorengkah ban bekas. Proses hidrorengkah tersebut di atas kebanyakan menggunakan sistem katalis logam/pengemban. Logam yang diembankan berupa Ni, Pd, Pt, Co, Mo atau gabungan dua logam pada pengemabn zeolit-Y. Untuk aplikasi skala industry, penggunaan katalis system logam/pengemban dinilai kurang ekonomis dan melalui prosedur preparasi katalis yang memakan waktu lama dan beberapa tahap. Shah (Shah, et al., 2008) melakukan pirolisis ban bekas menjadi bahan bakar diesel. Arabiourrutia (Arabiourrutia et al., 2008) membuat bahan bakar dari ban bekas dengan katalis HY-zeolit dan ZSM-5 menghasilkan konversi total sebesar 10,87 g ban bekas/g katalis. Namun ke dua proses ini dilakukan pada temperatur yang relatif tinggi yaitu 500 sampai 700 ºC. Hal ini juga dianggap tidak ekonomis untuk diaplikasikan pada skala industri. Berdasarkan latar belakang di atas dan untuk memenuhi kebutuhan industri yang menuntut

proses sederhana dan lebih ekonomis, maka pada penelitian ini akan dilakukan kajian karakter zeolit sintetis yaitu mordenit dan zeolit-Y pada proses konversi limbah ban bekas menjadi fraksi bahan bakar bensin dan diesel. Untuk mengetahui kondisi temperatur reaksi optimum maka dilakukan variasi temperatur reaksi pada 350, 400 dan 450 ºC. Kajian ini belum dipelajari secara mendalam oleh peneliti lain. Katalis dipilih zeolit-Y dan mordenit untuk dipelajari aktivitas katalitiknya karena keduanya memiliki ukuran diameter pori yang cukup besar untuk mengakomodasi ukuran molekul yang terkandung di dalam ban karet bekas. METODE PENELITIAN Preparasi Katalis Zeolit-Y (ZY) dan Zeolit Mordenit (ZM) Zeolit-Y dan Mordenit berukuran 100 mesh di oven dengan suhu 1200C selama 3 jam. Penentuan jumlah situs asam Krus porselen dipanaskan dalam oven pada temperatur 120oC selama 2 jam, setelah itu didinginkan dan ditimbang massanya. Kemudian 0,5 gram untuk masing-masing zeolit dimasukkan kedalam krus porselen. Krus dan zeolit dimasukkan ke dalam desikator dan divakumkan sambil dialiri gas amoniak dan piridin selama 24 jam kemudian ditimbang. Karakterisasi Katalis Karakterisasi zeolit menggunakan Difraktometer Sinar X dengan panjang gelombang 1,5Å dan Spektrofotometer Inframerah (λ = 400-4400 cm-1 ). Uji aktivitas katalis Zeolit-Y (ZY) dan Zeolit Mordenit (ZM) pada reaksi hidrorengkah Sampel limbah ban bekas dibersihkan dari pengotor, dikeringkan, lalu dipotong kecil kecil. Dilakukan perengkhan dengan perbandingan (katalis : umpan) 1:3. Perengkahan dilakukan dengan suhu 350°C, 400°C, 450°C dan C - 104


dialiri gas hidrogen 20 mL/menit secara kontinyu dengan kecepatan 20 ml/menit. Produk cair ditampung, katalis dan kokas, ditimbang. Produk cair diukur

beratnya dan dianalisis dengan Kromatografi Gas - kolom Rtx-1310 pada temperatur 40 – 300oC dengan laju 5oC/menit .

Keterangan : 1. Kolom reaktor 2. Tempat sampel 3. Sampel 4. Kawat kasa 5. Thermolyne 6. Kawat thermocouple 7. Regulator gas 8. Thermocouple 9. Pengukur tekanan tabung 10. Reaktor Gambar 1. Reaktor untuk Proses Kalsinasi

11. flowmeter Keterangan : 1.

Katalis

2.

Umpan

3.

Pendingin berisi es

4.

Selang pembuangan

5.

Saluran gas

6.

Tempat sampel

7.

Katup

8.

Detektor panas

9.

Thermolyne

10. Flowmeter 11. Flowmeter tabung gas Gambar 2. Reaktor untuk Proses Hidrorengkah

C - 105

12. Regulator pengukur tekanan tabung


HASIL DAN PEMBAHASAN Kristalinitas Hasil karakterisasi kristalinitas Zeolit-Y dan Mordenit ditunjukkan pada Gambar 3.

(a)

(b)

Gambar 3. Difraktogram XRD katalis (a) Zeolit-Y dan (b) Zeolit Mordenit

Berdasarkan data difraktogram pada Gambar 3 terlihat bahwa baik zeolit-Y maupun Mordenit memiliki kristalinitas yang baik dengan intensitas total tertinggi ditunjukkan oleh Zeolit-Y. Puncak - puncak yang dimiliki oleh Zeoit-Y lebih rapat dengan base line lebih rata dibanding Mordenit. Base line yang rata menunjukkan jumlah fasa impuritas yang bersifat amorpus sangat minim atau kemurnian kristal tinggi. Apabila terdapat fasa amorpus sebagai impuritas, maka base line dari puncak -

puncak pada difraktogram tidak rata, membentuk lengkungan (bukit). Penentuan Rasio Si/Al dan Jumlah Situs Asam Hasil penentuan rasio Si/Al dan jumlah situs asam sampel zeolit ditampilkan pada Tabel 1. Hasil penentuan Jumlah situs asam Zeolit-Y dan Mordenit ditentukan dengan metode gravimetri menggunakan uap basa amoniak dan piridin sebagai adsorbat.

Tabel.1 Rasio Si/Al dan Keasaman Zeolit Katalis

Zeolit-Y

Rasio Si/Al (mol/mol)

Jumlah situs asam (mmol/gram)

5,4 C - 106

Total (ammonia)

Permukaan (piridin)

12,4

3,0


Mordenit

5,5

11,8

Tabel 1 menunjukkan bahwa rasio Si/Al zeolit-Y dan mordenit tidak berbeda secara signifikan. Jumlah situs asam total Mordenit lebih rendah dari zeolit-Y. Sebaliknya, jumlah situs asam permukaan Mordenit lebih tinggi dari Zeolit-Y. Jumlah situs asam ditentukan dengan adsorpsi uap basa amoniak lebih tinggi dibandingkan uap basa piridin. Hal ini disebabkan karena amoniak merupakan basa yang lebih kuat dibandingkan piridin. Di samping itu, ukuran molekul basa amoniak relative lebih kecil dibanding piridin sehingga basa amoniak teradsorpsi sampai ke permukaan dalam (pori-pori) sementara piridin hanya teradsorpsi pada permukaan luar (mulut pori). Basa amoniak yang merupakan basa relative kuat dan memiliki ukuran molekul relative kecil, dapat masuk hingga ke dalam pori-pori zeolit dihitung sebagai jumlah situs asam total. Jumlah situs asam permukaan ditentukan oleh jumlah piridin yang teradsorpsi pada permukaan luar. Secara kualitatip, interaksi molekul basa pada situs asam zeolit terjadi pada situs asam Bronsted dan Lewis. Pada adsorpsi zeolit menggunakan basa amoniak tidak tampak munculnya puncak-puncak pada situs asam Bronsted maupun Lewis. Di

4,6

lain pihak, adsorpsi basa piridin pada permukaan zeolit menunjukkan adanya situs asam Bronsted. Interaksi uap basa piridin dengan permukaan zeolit hasil analisis dengan Spektrofotometer Infra merah (IR) ditunjukkan pada Gambar 4.1 dan 4.2. Menurut Tanabe (1981), puncak serapan interaksi piridin dengan situs asam Bronsted muncul pada daerah bilangan gelombang 1485-1500, 1540, ~1620, dan ~1640 cm-1, interaksi piridin dengan situs asam Lewis muncul di 1447-1460, 1488- 1503, ~1580, dan 1600-1633 cm-1 dan interaksi piridin dalam bentuk ikatan hidrogen, muncul di 1400-1447, 1485-1490 dan 1580-1600 cm-1. Gambar (4.1)menunjukan adanya interaksi uap piridin terhadap permukaan katalis Zeolit-Y yaitu muncuk puncak baru pada daerah bilangan gelombang 1404.18 cm-1 dan 1442.75 cm-1, hal ini menunjukan adanya interaksi uap piridin dalam bentuk ikatan hidrogen pada permukaan Zeolit-Y. Pada katalis Mordenit yang ditunjukkan oleh gambar (4.2) terjadi pemunculan puncak baru pada daerah 1485-1500 cm-1 dan 1540 cm-1 yang dalam hal ini menunjukan bahwa terjadi interkasi uap piridin dengan situs asam Bronsted pada permukaan Mordenit.

C - 107


Gambar.4.1 Spektra IR sampel Zeolit-Y sebelum (a) dan Sesudah (b) Adsorpsi Uap Piridin

Gambar.4.2 Spektra IR katalis Zeolit Mordenit sebelum (a) dan Sesudah (b) Adsorpsi Uap Piridin Produk Hidrorengkah Ban Bekas Distribusi produk hidrorengkah dan residu ban bekas ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel.2 Distribusi produk hidrorengkah dan residu ban bekas No

Ket:

Katalis

Sampel

Residu(

Distribusi produk (% b/b)

Berat Gas

Cair

Kokas

Total

%)

9,39

90,61

11,13

48,51

51,49

7,45

4,96

55,14

44,86

42,03

7,14

2,49

51.66

48,34

6,06

57,92

9,74

3,96

71,62

28,38

6,02

50,01

11,13

2,15

63,29

36,71

1

Termal 450

4,05

7,91

1,48

2

ZY 350

6,02

28,24

9,14

3

ZY 400

6,04

42,73

4

ZY 450

6,02

5

ZM 350

6

ZM 400

-

ZY atau ZM 350, 400, 450 menunjukkan katalis zeolit-Y atau Mordenit digunakan pada temperatur 350, 400, atau 4500C dalam proses hidrorengkah ban bekas

C - 108


Produk hidrorengkah seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 2 terdiri dari produk cair, gas dan padat. Produk cair adalah cairan berwarna kuning yang dihasilkan dalam proses hidrorengkah melalui proses kondensasi. Produk padat berupa kokas. Kokas merupakan deposit yang terdapat pada katalis setelah proses hidrorengkah karena pengaruh temperatur proses hidrorengkah yang sangat tinggi. Terbentuknya kokas ini dapat memberi pengaruh terhadap katalis yaitu dapat menutup situs aktif katalis yang lambat laun menyebabkan deaktivasi katalis. Data pada Tabel 2 menunjukkan bahwa perengkahan tanpa katalis (perengkahan termal) memberikan hasil konversi total paling sedikit, yaitu hanya 9,39% dan produk cair hanya 1,48%. Uji aktivitas katalis Zeolit-Y pada reaksi hidrorengkah dalam menghasilkan produk cair memiliki nilai tertinggi pada suhu 350 oC yaitu sebesar 9,14%. Untuk Zeolit Mordenit menghasilkan produk cair tertinggi pada suhu 400 0C dengan nilai sebesar 11, 13 %. Konversi tersebut

dipengaruhi oleh keasaman katalis. Zeolit Mordenit yang memiliki jumlah situs asam yang lebih banyak mampu mengkonversi lebih banyak produk cair daripada Zeolit-Y yang jumlah situs asamnya lebih sedikit. Hal tersebut dapat dilihat juga pada konversi total. Zeolit Mordenit memiliki nilai konversi total yang lebih tinggi dari Zeolit-Y. Selektivitas Produk Selektivitas produk cair hidrorengkah ban bekas dianalisis dari kromatogram GC secara kualitatip dan kuantitatip. Klasifikasi fraksi bensin dan diesel pada penelitian ini didasarkan pada waktu retensi dari senyawa pada kromatogram. Fraksi bensin (C5-C12) muncul pada waktu retensi sebelum 10 menit (waktu retensi n-dodekana). Fraksi diesel dengan jumlah karbon >12 memiliki waktu retensi di atas 10 menit. Hasil analisis produk cair menggunakan GC ditampilkan pada Gambar 5.1 dan 5.2.

C - 109


Gambar.5.1. Kromatogram produk cair hasil hidrorengkah (a) Termal, katalis Zeolit-Y suhu : (b) 350 0C, (c) 400 0C dan (d) 450 0C

dengan

Gambar.5.2. Kromatogram produk cair hasil hidrorengkah (a)Termal, dengan katalis Zeolit Mordenit (b) 350 0C, dan (c) 4000 C.

Dari Gambar 5.1 dan 5.2 terlihat bahwa perengkahan pada temperatur yang lebih tinggi, menghasilkan jumlah senyawa yang lebih banyak daripada temperatur yang lebih rendah. Temperatur yang lebih tinggi menyebabkan energi kinetik molekul meningkat. Dengan demikian pergerakan molekul menjadi lebih dinamis. Dalam kondisi tersebut, tumbukan yang terjadi lebih banyak. Karena itulah perengkahan dapat menghasilkan macam senyawa yang lebih banyak. Pada penggunaan katalis ZeolitY puncak kromatogram lebih banyak terlihat pada area bensin sementara pada

area diesel cenderung sedikit. Namun pada penggunaan katalis Mordenit, kromatogram pada kedua area baik diesel maupun bensin hampir terlihat sama banyak. Hal ini menunjukan bahwa Zeolit-Y lebih selektif terhadap fraksi bensin. Di lain pihak, Zeolit mordenit memiliki selektivitas terhadap fraksi diesel yang lebih tinggi daripada ZeolitY. Distribusi produk bensin dan diesel dalam fraksi cair hasil hidrorengkah ban bekas ditampilkan pada Tabel 3. Dari Tabel 3 terlihat bahwa Zeolit-Y memiliki selektivitas produk fraksi bensin yang C - 110


relatif lebih tinggi dari Zeolit Mordenit. Selektivitas zeolit-Y terhadap fraksi bensin tertinggi dicapai pada temperatur 350 oC sebesar 99,04 % dan untuk Zeolit Mordenit memiliki selektivitas fraksi bensin tertinggi sebesar 53,32 % pada temperatur 400 oC. Untuk hidrorengkah tanpa katalis pada temperatur 450 oC selektivitas produk fraksi bensin sebesar

91,23 %. Selektivitas terhadap fraksi bensin dipengaruhi oleh keteraturan kristal (kristalinitas) katalis. Semakin tinggi kristalinitasnya, maka katalis tersebut semakin selektif dalam menghasilkan fraksi bensin. Selektivitas katalis terhadap fraksi bensin (% area GC) digambarkan pada Gambar 6.

Tabel.3 Komposisi fraksi bensin dan diesel dalam produk cair Bensin (% area)

Diesel (% area)

Termal 450oC

91,23

8,77

ZY 350

99,04

0,96

ZY 400

97,81

2,20

ZY 450

82,18

17,83

ZM 350

19,72

80,83

ZM 400

53,32

46,68

Selektivitas %area GC

Suhu Perengkahan

120 100 80 60 40 20 0

350⁰C 400⁰C 450⁰C Zeolit Y

Zeolit termal Mordenit

Gambar 6. Selektivitas terhadap fraksi bensin (% area)

Gambar 6 menunjukkan bahwa Zeolit-Y menghasilkan fraksi bensin yang lebih tinggi dibandingkan mordenit. Menurut Htay (Htay, 2008) Zeolit-Y memiliki pori yang lebih besar (7 Å) daripada Zeolit Mordenit (4 - 5 Å )

(Simoncic, 2004). Dengan ukuran pori yang lebih besar, memungkinkan molekul polistirena yang berukuran besar masuk ke permukaan dalam zeolit-Y, sehingga proses katalitik berlangsung secara optimal. Didukung dengan keteraturan C - 111


kristal yang lebih baik, zeolit-Y memiliki selektivitas produk fraksi bensin yang tinggi (99,036%). Zeolit mordenit karena ukuran porinya lebih kecil, molekul stirena sulit untuk masuk ke dalam pori katalis. Dengan adanya jumlah situs asam permukaan yang tinggi pada mordenit, dan ukuran mulut pori yang lebih kecil, molekul polistirena lebih banyak berinteraksi pada permukaan katalis, sehingga selektivitas produk fraksi cair lebih banyak dihasilkan oleh katalis mordenit dibanding zeolit-Y.

padatan ban bekas yang langsung direngkah, sehingga konversi cairnya sedikit. Sebaiknya umpan dipreparasi terlebih dahulu melalui pirolisis (polistiren dari ban yang dijadikan umpan).

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian proses hidrorengkah ban bekas menggunakan katalis Zeolit-Y dan zeolit Mordenit, dapat disimpulkan sebagai berikut: Hasil karakterisasi jumlah situs asam Zeolit-Y dan Zeolit Mordenit berturut turut adalah 2,353 dan 11,765 mmol/g. Situs asam Bronsted dan Lewis tampak pada katalis Zeolit-Y tetapi tidak tampak pada katalis Mordenit. Rasio Si/Al zeolit-Y dan Mordenit tidak berbeda secara signifikan. Zeolit-Y memiliki kristalinitas yang lebih baik daripada Zeolit mordenit. Konversi total tertinggi dari Zeolit-Y sebesar 55,14 % pada suhu 4000C dan konversi total tertinggi Zeolit Mordenit sebesar 71,62% pada suhu 3500C. Konversi total hidrorengkah tanpa katalis sebesar 9,39% pada suhu 4500C. Produk cair terdiri dari fraksi bensin dan diesel. Produk cair tertinggi Zeolit-Y sebesar 9,14% pada suhu 4500C dan Zeolit Mordenit sebesar 11,13% pada suhu 4000C. Produk cair hidrorengkah tanpa katalis sebesar 1,48% pada suhu 4500C. Selektivitas produk fraksi bensin untuk Zeolit-Y tertinggi sebesar 99,036% pada suhu 3500C dan Zeolit Mordenit sebesar 53,32% pada suhu 400 0C.

DAFTAR PUSTAKA

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Jurusan Kimia Fakultas MIPA UGM yang telah memberikan bantuan dana Penelitian melalui Proyek Hibah Penelitian Dosen Kimia Tahun 2011.

Arabiourrutia, M., Olazar, M., Aguado, R., Lopez, G., Barona, A., and Bilbao, J., 2008, “HZSM-5 and HY Zeolite Catalyst Performance in the Pyrolysis of Tires in a Conical Spouted Bed Reactor”, Ind. Eng. Chem. Res., 47, 7600-7609. Aprilia, E. A., 2010, Industri Ban Kebanjiran Investasi Rp 5,7 Triliun, www. Tempointeraktif.com/hg/bisnis/2010/ 06/02/brk,20100602-252261,id.html [11 Oktober 2010] Htay,

M. M., Oo, M. M., 2008, “preparation of Zeolite Y Catalyst for Petroleum Cracking”, World Academy of Science, Engineering and Technology 48, 114-120

Miyatani, T., Yasuda, S., Su, Y., Kaneda, K., Murata, S., and M. Nomura, 2003, Hydrocracking of Heavy Petroleum Oils over Transition Metal- loaded Y-Type Zeolites, J. Jpn. Petrol. Inst., 42, 4, 246-251. Nugrahaningtyas, D., Trisunaryanti, W., Triyono, Nuryono, dan Wijanarko, D.N., 2009, Preparation and characterization the Non-sulfided Metal Catalyst: Ni/USY and NiMo/USY, Indo. J. Chem., 9, 2,

Saran Untuk mendapatkan produk cair yang optimal, perlu diperhatikan wujud umpan, dalam penelitian ini umpan berupa C - 112


177-183. Trisunaryanti, W, 2009, Zeolit Alam Indonesia: Sebagai Absorben dan Katalis Dalam Mengatasi Masalah Lingkungan Dan Krisis Energi, Pidato Pengukuhan Guru Besar Kimia MIPA UGM, Gadjah Mada Press, Yogyakarta.

Sawa, M., Niwa, M., and Murakami, Y., 2000, Relationship between acid amount and framework aluminum content in mordenite, Int.J. Mol. Siev., 10, 6, 532-538. Shah, J., Jan, M. R., and Mabood, F., 2008, “Catalytic Pyrolysis of Waste Tyre Rubber into Hydrocarbons Via Base Catalysts”, Iran Journal Chem. Chem. Eng.Vol. 27, No. 2, 103-109.

Usui, K., Kidena, K., Murata, S., Nomura, M., and Trisunaryanti, W., 2004, Catalytic hydrocracking of petroleum-derived asphaltenes by transition metal-loaded zeolit catalysts, FUEL, 83, 1899-1906.

Simoncic, P., and Armbruster, T., 2004, “Peculiarity and Defect Structure of The Natural and Synthetic Zeolite Mordenite : A single-Crystal X-Ray Study”, American Mineralogist Volume 89, 421-431.

Williams, P. T., Elbaba, I. F., Wu, C., Onwudili, J. A., 2010, “High Yield Hydrogen from The PyrolysisCatalytic Gasification of Waste Tyres”, Proceedings Third International Symposium on Energy from Biomass and Waste, Venice, Italy

Tanabe, K., 1981, "Solid Acid and Base Catalyst in Catalysis Science and Technology", John R Anderson and Michael Boudart (eds) Vol. 2, Springer-Link Berlin, 231-273.

C - 113

Karakterisasi dan Uji Aktivitas Katalis Mordenit dan Zeolit-Y Pada Hidrorengkah Ban Bekas menjadi Fraksi Bahan Bakar

Recommend Documents