PENGGUNAAN CANGKANG BEKICOT SEBAGAI KATALIS UNTUK REAKSI TRANSESTERIFIKASI REFINED PALM OIL Imroatul Qoniah (1407100026) Pembimbing: Dr. Didik Prasetyoko, M.Sc. Kamis, 14 Juli 2011 @ R. J111
LATAR BELAKANG Kelangkaan sumber energi
Shafiee (2009) : minyak ± 35 thn, batubara 107 thn & gas 37 thn. Cadangan batubara tersedia s/d thn 2112, & mnjd satu-satunya bahan bakar fosil setelah thn 2042
Alternatif sumber energi
keuntungan
Dapat diperbaharui, biodegradable, tidak beracun, rendah emisi, ramah lingkungan (Krawczyk, 1996)
BIODIESEL Proses produksi
KATALIS
Metanol +
Refined Palm Oil
Reaksi Transesterifikasi FFA< 2.5%
PERMASALAHAN KATALIS…?? Heterogen Padatan oksida logam
CaO Basa kuat, mudah larut dalam metanol, murah, ramah lingkungan (Zabeti dkk, 2009)
Homogen Sumber kalsium alam
kekurangan
energi cukup tinggi, terbentuknya sabun, pemisahan yang rumit, adanya limbah basa (Zabeti dkk, 2009)
Cangkang telur, moluska (Wei dkk, 2009; Boey dkk, 2009; Viriya dkk, 2010)
Cangkang bekicot sebagai katalis
Limbah cangkang Bekicot (Achatina fulica), Phylum : Molluska, komposisi CaCO3 (89-99%),
METODOLOGI 1. Persiapan katalis dari cangkang bekicot dan kalsium oksalat Larutan Ca(CH3COO)2.H2O 0.1 M
Cangkang bekicot
•Dibersihkan dan dicuci dengan aquades •Dibilas dengan aqua DM lalu dikeringkan •Ditumbuk sampai halus •Dikeringkan dalam oven Serbuk CaCO3 - Dikalsinasi pada variasi suhu 900, 800, dan 7000C masing-masing selama 4 jam dalam muffle furnace
Sampel BC 900, 800, 700
Larutan H2C2O4. 2H2O 0.15 M - diaduk sampai homogen - padatan dipisahkan dengan disentrifuse -dicuci dengan aqua DM kemudian aseton - dikeringkan dalam oven -dikalsinasi pada suhu 800oC selama 4 jam Sampel CaO sint
Uji Katalis
•XRD •FTIR Data
AKTIVITAS KATALIS Metanol + katalis CaO 3% berat minyak
Refined Palm Oil -dimasukkan dalam reactor dengan rasio metanol dan minyak = 30:1 -diaduk dan dipanaskan suhu 65˚C selama 3 jam -ditambahkan HCl beberapa tetes
Campuran
-Dimasukkan dalam corong pisah -Didiamkan sehingga terbentuk 3 lapisan -Diambil lapisan organik Lapisan organik
Lapisan aqueous
-Diekstrak dengan diklorometan sampai terbentuk 2 lapisan -Diambil lapisan atas yaitu metil ester Metil ester
Analisa GC
Data
HASIL DAN PEMBAHASAN Persiapan katalis dari cangkang bekicot
Reaksi dekomposisi termal : CaCO3 (s) → CaO (s)+ CO2(g) ∆
Persiapan katalis dari kalsium oksalat
Ca(CH3COO)2.H2O(aq) + H2C2O4.2H2O(aq) ↔ CaC2O4 (s) + 2CH3COOH(aq)+ 3H2O(l) Reaksi dekomposisi termal : CaC2O4 (s) → CaO (s)+ CO2 (g) + CO (g) ∆
HASIL DAN PEMBAHASAN Difraktogram XRD CaO CaCO3 Ca(OH)2
Tabel Intensitas puncak sampel pada difraksi sinar X 2θ (˚)
BC 700
BC 800
CaO sint
28.6 29.4 32.2 34.1 37.3 39.4 43.2 47.1 47.4 48.5 50.8 53.8 64.1 67.3
Intensitas puncak pada tiap sampel* BC 900 BC 800 BC 700 CaO sint 19.09 41.47 59.88 72.90 77.56 499.37 431.34 251.41 400.40 13.62 57.42 1459.86 1302.28 813.97 1248.68 7.88 14.58 13.05 13.23 9.66 12.90 17.03 11.73 46.03 9.14 23.78 33.23 15.33 8.90 11.94 19.39 13.54 29.03 1015.16 800.65 484.76 808.27 322.56 257.66 140.49 247.55 342.44 260.19 136.10 295.83
BC 900
20
30
40
50
2
60
70
*intensitas yang tertinggi dari tinggi puncak tiap sampel yang diduga sebagai fasa sampel
DIFRAKSI SINAR X Tabel Komposisi fasa dan rasio persentasi molar sampel Nama Sampel
Komposisi fasa
BC 900 BC 800 BC 700 CaO sint
CaO, CaCO3 CaO, CaCO3, Ca(OH)2 CaO, CaCO3, Ca(OH)2 CaO, CaCO3, Ca(OH)2
Rasio persentasi molar* CaO CaCO3 95,78 4,22 92,59 7,41 89,74 10,26 92,52 7,48
Ket :* perhitungan dilakukan dengan program Rietica
Spektroskopi Inframerah Tabel Panjang BC 700
gelombang (cm-1) karakteristik puncak gugus pada sampel BC dan CaO sint Nama sampel
BC 800
% Transmitan
BC 900
CaO sint
BC 800 BC 900
BC 700
CaO sint 4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500 -1
Panjang gelombang (cm )
1000
500
Panjang gelombang (cm-1) karakteristik puncak gugus CH CO CaO OH 3641.73; 2924.18; 1793.86; 405.06 3448.84; 2854.74; 1739.85; 1647.26 2515.26; 1415.80; 2376.38; 1080.17; 875.71 3641.73; 2924.18; 1793.86; 405.06 3448.84; 2874.03; 1739.85; 1639.55 2515.26; 1415.80; 2376.38; 1080.17; 2314.66; 713.69 875.71 3645.58; 2924.18; 1793.86; 405.06 3433.41; 2854.74; 1415.80; 1616.40 2515.26; 1103.32; 2376.38; 713.69 875.71 3645.58; 2924.18; 1797.72; 405.06 3433.41; 2854.74; 1778.43; 2515.26; 1523.82; 2376.38; 1411.94; 875.71 1157.33; 1118.75; 713.69
AKTIVITAS KATALIS Gambar Kromatogram produk hasil reaksi transesterifikasi RPO/ methanol dengan katalis BC 900
AKTIVITAS KATALIS Tabel Komposisi hasil gliserol bebas, mono-, di-, trigliserida, total gliserida dan metil ester perhitungan pada reaksi transesterifikasi sampel BC dan CaO sint Tipe katalis BC 900
Gli 0.25
BC 800
M-G 1.08
Komposisi hasil (% berat) D-G T-G Tot gli 0.89 0.57 0.71
ME 93.16
0.23
3.56
5.19
0.63
1.97
81.09
BC 700
0,60
0.53
0.53
0.04
0.76
92.83
CaOsint
0.00
0.32
1.39
0.75
0.37
96.48
Ket.: Gli= gliserol bebas, M-G= monogliserida, D-G= digliserida, T-G=trigliserida, tot gli= total gliserol, ME= metil ester
KESIMPULAN Sampel katalis yang disiapkan dari cangkang bekicot melalui
dekomposisi termal dengan kalsinasi suhu tinggi menunjukkan aktivitas katalitik yang baik untuk reaksi transesterifikasi Refined Palm Oil dalam produksi metil ester (biodiesel). Nilai metil ester yang didapat dari tiap aktivitas sampel BC 900, 800, 700, dan CaO sintesis berturut-turut adalah 93,16%; 81,09%; 92,83% dan 96,48%.
TERIMA KASIH
Perhitungan katalis
Persiapan katalis kalsium oksalat
Diketahui:
MR kalsium asetat (Ca(CH3COO)2.H2O), MRkal = 176 gram/mol Molar kalsium oksalat, Mkal= 0.1 M Volum larutan kalsium oksalat, Vkal= 50 mL MR asam oksalat (C2H2O4.2H2O ), MRoks =126 gram/mol Volum larutan kalsium oksalat, Voks= 200 mL Molar kalsium oksalat, Moks= 0.15 M Ditanya : mkal dan mok yang harus ditimbang
Jawab : Molar kalsium oksalat, Mkal=molkal/ Vkal 0.1 M = molkal/ 50 mL molkal= 5 mmol = 5 x10-3 mol mkal= molkal x MRkal = 5 x10-3 mol x 176 gram/mol = 880 x10-3 gram = 0.880 gram Molar asam asetat, Moks=moloks/ Voks 0.15 M = moloks/ 200 mL Moloks = 30 mmol = 30 x10-3 mol Moks= moloks x MRoks = 30 x10-3 mol x 126 gram/mol = 3780 x10-3 gram = 3.780 gram
Persiapan katalis untuk reaksi transesterifikasi
Diketahui :
Jawab :
berat katalis 3% dari berat minyak (mo) yang diinginkan (mk)= 0.2 gram
mk = 3% mo
massa jenis minyak (ρo) = 0.8970 gram/mL
massa relatif metanol (MRm)= 32 gram/mol
Vo = mo/ ρo = 6.667 gram / 0.8970 gram/mL = 7.433 mL
massa realtif minyak (MRo)= 256 gram/mol
molo= mo/ MRo
massa jenis metanol (ρm) = 0.7860 gram/mL
rasio metanol/minyak=30:1 Ditanya :
Volum minyak (Vo) dan metanol (Vm)
0.2 =3% mo → mo=6.667 gram
= 6.667 gram/256 gram/mol = 0.026 mol molm-=30/1 x molo = 30/1 x 0.026 mol = 0.780 mol mm = molm x MRm = 0.780 mol x 32 gram/mol = 24.96 gram
Vm = mm/ ρm = 24.96 gram/ 0.7860 gram/mL = 31.756 mL
Gambar mekanisme reaksi CaO dalam reaksi transesterifikasi CaO ↔ Ca2+ + O2O2- + CH3OH ↔ CH- + CH3O-
OH- + CH3OH ↔ H2O + CH3O-
Kouzu dkk, (2008)
Perhitungan GC pada sampel BC 900 (data pada lampiran)
Diketahui:
berat sampel (M)=102 mg
Jawab :
% G =[ag(Ag/Aei1) + b] x (Mei1/m) x 100 =[0.906(135918/42167) + 0.03]x (0.086/102) x 100
luas puncak gliserol bebas (Ag)=135918
= 0.2488
luas puncak internal standar 1(Aei1)= 42167 luas puncak internal standar 2 (Aei2)= 288675
= [0.9137(472443/288675) - 0.1204]x (0.8/102) x 100
berat internal standar no. 1(Mei1)= 0.086 mg
= 1.0784
berat internal standar no.2 (Mei2)= 0.8 mg luas puncak monogliserida (Ami) = 472443
= 0.8870
luas puncak trigliserida (Ati)= 296859
% T = [at(∑Ati/Aei2) + bt] x (Mei2/m) x 100 = [0.6994 (296859/288675) + 0.0019]x (0.8/102) x 100
y=0.906x + 0.03, R = 0.976
= 0.5656
Slope monogliserida (M), y= 0.9137x - 0.1204, R = 0.995 Slope digliserida (D), y= 0.7591x – 0.0041, R = 0.999
% D = [ad(∑Adi/Aei2) + bd] x (Mei2/m) x 100 = [0.7591 (431623/288675) – 0.0041]x (0.8/102) x 100
luas puncak digliserida (Adi)= 431623 Slope gliserol bebas (G) (sesuai data kalibrasi),
% M = [am(∑Ami/Aei2) + bm] x (Mei2/m) x 100
% GT = G + 0.225 M + 0.146 D + 0.103 T
Slope trigliserida (T), y= 0.6994x + 0.0019, R = 0.997
= 0.2488 + 0.225 (1.0784) + 0.146 (0.8870) + 0.103 (0.5656)
Slope total gliserol (GT),
= 0.7115
y= G + 0.255 M + 0.146 D + 0.103 T
Ditanya:
% G, % M, % D, % T, % GT, dan % ME (metil ester)
% ME = (10.4- GT)/10.4 x 100 = (10.4 - 0.7115)/10.4 x 100 = 93.1587
Perhitungan ester dari metil palmitat
Perhitungan luas area OH/CaO sampel BC 900 BC 800 BC 700 CaO sint
Nilai X (λ) daerah gugus
Area
Peak at
Width
Height
OH
19.53847
3641.72544
11.57328
0.15372
CaO
15.04821
405.0648
81.01296
0.12869
OH
16.06515
3641.72544
11.57328
0.11834
CaO
14.48323
405.0648
88.72848
0.1239
OH
13.7025
3645.5832
11.57328
0.05091
CaO
7.44
405.0648
192.888
0.03986
OH
13.68807
3645.5832
798.55632
0.02585
CaO
9.66381
451.35792
146.59488
0.05683
Gugus OH pada x = 3201.9408 --> 4000.49712 Gugus CaO pada x = 397.34928 --> 698.25456
Rasio OH/CaO
1.298391636
1.109224255 1.841733871 1.41642582
Data TGA (Ngamcharussrivichai dkk, 2010)
Kromatogram GC sampel BC 800
Kromatogram GC sampel BC 700
Kromatogram GC sampel CaO sint
1. Persiapan katalis dari cangkang bekicot
2. Persiapan katalis dari kalsium oksalat Larutan Ca(CH3COO)2.H2O 0.1 M
Cangkang bekicot
•Dibersihkan dengan air hangat •Dicuci dengan aquades •Dibilas dengan aqua DM •Dikeringkan •Ditumbuk sampai halus dan diayak < 1 mm •Dikeringkan dalam oven 105˚C sekitar 24 jam •Dimasukkan dalam desikator
Serbuk CaCO3 - Dikalsinasi pada variasi suhu 900, 800, dan 7000C masing-masing selama 4 jam dalam muffle furnace
Sampel BC 900, 800, 700
Larutan H2C2O4. 2H2O 0.15 M - diaduk sampai homogen (v = 160 rpm) selama 12 jam pada suhu kamar - padatan dipisahkan dengan disentrifuse - dicuci dengan aqua DM sampai pH netral - dicuci dengan aseton - dikeringkan dalam oven pada suhu 120 oC selama 24 jam - dikalsinasi pada suhu 800oC selama 4 jam
Sampel CaO sint Uji Katalis
•XRD •FTIR Data
AKTIVITAS KATALIS Metanol + katalis CaO 3% berat minyak
Refined Palm Oil
-ditambahkan dengan rasio metanol dan minyak = 30:1 -dimasukkan dalam reactor -diaduk 1000 rpm, dipanaskan suhu 65˚C selama 3 jam -ditambahkan HCl beberapa tetes setelah reaksi berhenti Campuran
-Dimasukkan dalam corong pisah -Didiamkan sehingga terbentuk 3 lapisan -Diambil lapisan organik Lapisan organik
Lapisan aqueous
-Dimasukkan dalam corong pisah -Diekstrak dengan diklorometan terbentuk 2 lapisan -Diambil lapisan atas yaitu metil ester Metil ester
Metil ester -dihilangkan methanol dan diklorometan dengan sampai rotary evaporator
Analisa GC Data
