Laporan Penelitian

LAPORAN PENELITIAN

ESTERIFIKASI MINYAK JELANTAH DENGAN ETANOL MENGGUNAKAN KATALIS PADAT ZIRKONIA SULFAT HALAMAN JUDUL

Disusun oleh : Agus Adhiatma

I 0508024

Chahyo Purbo Anshory

I 0508029

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 i i

LEMBAR PENGESAHAN Penelitian UNIVERSITAS SEBELAS MARET FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA

Nama Judul Penelitian Dosen Pembimbing

: 1. Agus Adhiatma (I0508024) 2. Chahyo Purbo A (I0508029) : Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat : Wirawan Ciptonugroho, S.T., M.Sc.

Surakarta,

Januari 2012

Dosen Pembimbing

Wirawan Ciptonugroho, S.T., M.Sc. NIP. 19831223 200912 1 004

ii

LEMBAR KONSULTASI Penelitian

Nama

: Agus Adhiatma

(I 0508024)

Chahyo Purbo A (I 0508029) Judul Penelitian

: Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Zirkonia Sulfat

Tanggal Mulai No.

Tanggal

: 3 Maret 2011 Konsultasi

Paraf Mhs Dosen

iii

Ket.

iv



Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai dan diperkenankan mengikuti seminar.

Dinyatakan selesai Tanggal : Dosen Pembimbing

Wirawan Ciptonugroho, S.T., M.Sc. NIP. 19831223 200912 1 004

iv

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan nikmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan laporan penelitian ini. Laporan ini kami susun sebagai bentuk pertanggungjawaban atas kegiatan penelitian yang telah kami lakukan. Laporan ini memuat beberapa tahapan penelitian yang dilakukan terhadap minyak jelantah dan katalis zirkonia sulfat. Adapun tahapan yang telah dilakukan adalah proses presipitasi, sulfatsi, kalsinasi, analisis XRD,

SEM, FTIR dan BET,

analisis keasaman, analisis bilangan asam minyak jelantah, reaksi esterifikasi, analisis hasil esterifikasi. Kami berharap program penelitian ini dapat dikembangkan demi kemajuan industri Indonesia dan kesadaran masyarakat tentang bahaya dan manfaat dari minyak jelantah. Dalam penelitian ini tak lupa kami mengucapkan terimakasih sebesar – besarnya – besarnya kepada: 1. Direktorat Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang telah memberi kesempatan dan pendanaan kepada kami untuk melakukan melakukan kegiatan penelitian penelitian ini. 2. Wirawan Ciptonugroho, S.T, M.Sc selaku dosen pembimbing yang senantiasa membimbing kami. 3. Seluruh dosen pengajar, karyawan dan staf laboratorium di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Laboratorium Pusat Penelitian Terpadu UGM, Laboratorium Elektrokimia dan Korosi ITS, Laboratorium MIPA Pusat UNS, dan Laboratorium Jurusan MIPA Fisika UNS. 5. Kedua orang tua, yang tiada henti memberi dukungan serta doa. 6. Teman-teman mahasiswa angkatan 2008, atas dukungan dan kebersamaannya. 7. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah membantu terlaksananya kegiatan ini.

v

vi

Kami menyadari kemungkinan laporan ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Semoga laporan ini dapat digunakan sebagaimana sebagaimana mestinya.

Surakarta, Januari 2012

Penyusun

vi

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................. ....................................................... ............................................ ......................................... ................... i LEMBAR PENGESAHAN ............................................ .................................................................. ........................................ .................. ii LEMBAR KONSULTASI ......................................... ............................................................... ........................................... ..................... iii KATA PENGANTAR ............................................................... ..................................................................................... ............................. ....... v DAFTAR GAMBAR ............................................................. ................................................................................... ................................ .......... ix DAFTAR TABEL ...................... ............................................ ............................................ ............................................ ................................. ........... x INTISARI............................................................. ................................................................................... ............................................ ............................. ....... 1 BAB I ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ ............................. ....... 2 PENDAHULUAN ........................................... ................................................................. ............................................ ................................. ........... 2 1. Latar Belakang ........................................................... .................................................................................. ..................................... .............. 2 2. Perumusan Masalah.......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 3 3. Tujuan Penelitian .......................................... ................................................................ ............................................ ............................. ....... 4 4. Manfaat Penelitian ........................................... .................................................................. ............................................. ......................... ... 4 BAB II ............................................... ...................................................................... ............................................. ............................................ ......................... ... 5 LANDASAN TEORI .............................................. ..................................................................... ............................................. ......................... ... 5 1. Tinjauan Pustaka ........................................................ ............................................................................... ..................................... .............. 5 1.1 Minyak Jelantah ....................... ............................................. ............................................ ............................................ ...................... 5 1.2 Reaksi Pembuatan Biodisel .......................................... ................................................................. ............................. ...... 5 1.3 Katalis Padat dan Pembuatannya Pembuatannya ......................................... ............................................................... ...................... 7 2. Kerangka Pemikiran ..................................... ........................................................... ............................................ ............................. ....... 8 BAB III ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ......................... ... 9 METODE PENELITIAN ............................. .................................................... ............................................. .................................... .............. 9 1. Bahan dan Alat ................................................ ....................................................................... ............................................. ......................... ... 9

vii

2. Lokasi Penelitian ................................................. ....................................................................... .......................................... .................... 14 3. Cara Penelitian ......................................... ............................................................... ............................................ ............................... ......... 14 BAB IV ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ........................ 17 HASIL DAN PEMBAHASAN........................................... ................................................................. .................................. ............ 17 1. Karakterisasi XRD ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ 17 2. Analisis BET ........................................................... ................................................................................. ...................................... ................ 18 3. Analisi keasaman .......................................... ................................................................ ............................................ ........................... ..... 19 4. Analisis SEM ................................. ....................................................... ............................................ .......................................... .................... 20 5. Analisis FT-IR .............................................. .................................................................... ............................................ ........................... ..... 20 6. Reaksi esterifikasi .......................... ................................................ ............................................ .......................................... .................... 21 BAB V .................................... .......................................................... ............................................. ............................................. .................................. ............ 25 PENUTUP............................................................... ...................................................................................... ............................................. ........................ 25 1. Kesimpulan ............................ ................................................... ............................................. ............................................ ........................... ..... 25 2. Saran .............................................. .................................................................... ............................................ .......................................... .................... 25 Daftar Pustaka .................................................. ........................................................................ ............................................ ............................... ......... 26

viii

DAFTAR GAMBAR Gambar IV 1 Pengaruh suhu kalsinasi terhadap kristalinitas katalis zirkonia tersulfatasi 0,5M: (a) tanpa kalsinasi, (b) 500°C, (c) 600°C, (d) 700°C ......................................... ............................................................... ............................................ ............................... ......... 17 Gambar IV 2 Gambar Hasil BET Zirkonia Tersulfatsi 0,5M H 2SO4 Pada Suhu 600 °C ............................................... ...................................................................... ............................................. ........................ 19 Gambar IV 3 Foto SEM Dari Zirkonia Yang Disulfatasi 0,5 M dan Dikalsinasi pada 600°C ........................................... ................................................................. .......................................... .................... 20 Gambar IV 4 Hasil Pembacaan FT-IR Katalis SO42-/ZrO 0,5 M H 2SO4 ............ 21 Gambar IV 5 Konversi FFA sebagai fungsi waktu pada T= 60°C , rasio berat reaktan = 1:1 ............................................. ................................................................... ...................................... ................ 22 Gambar IV 6 Konversi FFA sebagai fungsi waktu pada rasio berat reaktan = 1:1, katalis SO42-/ZrO 0,5 M H 2SO4 dengan penambahan jel silika 4% berat reaktan ....................................................... ................................................................... ............ 23 Gambar IV 7 Konversi FFA sebagai fungsi waktu pada T= 60°C, rasio berat reaktan = 1:1, katalis SO42-/ZrO 0,5 M H 2SO4 ............................. ............................. 23 Gambar IV 8 Perbandingan hasil konversi FFA tanpa katalis dan dengan katalis yang berbeda pada T=60°C ............................................ ................................................. ..... 24

ix

DAFTAR TABEL Tabel IV 1 Hasil analisis BET BET pada sulfatasi sulfatasi 0,5 M H 2SO4 ................................ ................................ 18 Tabel IV 2 Hasil analisis keasaman katalis .......................................... .......................................................... ................ 19

x

INTISARI Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat Chahyo Purbo Anshory, Agus Adhiatma, Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta 2-

Katalis asam padat ZS zirkonia tersulfatasi (SO 4 /ZrO2) dibuat dengan metode presipitasi menggunakan ZrOCl 2.8H2O sebagai prekursor. Hasil XRD menunjukkan katalis yang dikalsinasi pada suhu 600°C memiliki intensitas kristal tetragonal tertinggi. Dari analisis BET, zirkonia yang dikalsinasi pada suhu 600°C 2 memiliki luas permukan terbesar yaitu 109,15 m /g. Titrasi penukar ion dilakukan untuk mengetahui keasaman dari katalis. Katalis yang direndam pada 0,5 M menunjukkan kekuatan asam 200 µmol/gram, peningkatan konsentrasi H 2SO4 tidak memberi peningkatan signifikan terhadap kekuatan asam. Reaksi esterifikasi dengan katalis ZS tanpa penambahan jel silika hanya didapat konversi 56%, sedangkan yang ditambah jel silika didapat konversi 80%. Kondisi suhu reaksi esterifikasi yang menghasilkan konversi tertinggi ialah 60°C. Untuk berat jel silika, penambahan 4% menghasilkan konversi yang paling tinggi dibanding penambahan 8% dan 12%. Jika dibandingkan dengan katalis asam sulfat, katalis ZS yang ditambah dengan jel silika menunjukkan hasil yang lebih baik pada kondisi reaksi yang sama.

1 i

Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat

2

BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang

Minyak bumi merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui sehingga jumlahnya terbatas. Penggunaan minyak bumi cenderung meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk dan industri menyebabkan menipisnya jumlah minyak bumi. Bahan bakar minyak bumi juga menimbulkan polusi terhadap udara sehingga tidak ramah lingkungan (Suirta, 2009). Untuk mengatasi persoalan tersebut perlu diadakan diadakan diversifikasi energi dengan cara mencari energi yang dapat diperbaharui ( renewable), salah satunya adalah biodisel. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif pengganti minyak diesel yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau lemak hewan (Ozbay, Oktar, & Tapan, 2008). Menurut (Lopez, Suwannakarn, Bruce, & Goodwin Jr, 2007), pada proses produksinya, biodisel dapat dihasilkan melalui transesterifikasi dan esterifikasi. Pada

proses

transesterifikasi

alkohol

direaksikan

dengan

trigliserida

menggunakan katalis basa. Sedangkan untuk esterifikasi, alkohol direaksikan dengan asam lemak bebas

(FFA) menggunakan katalis asam (Suwannakarn, .

Ngaosuwan, & Goodwin, 2009) Katalis asam yang digunakan biasanya bersifat homogen seperti asam sulfat, asam para-toluena sulfonat atau asam fosfat. Akan tetapi, katalis homogen tersebut beracun, korosif, berbahaya terhadap lingkungan, dan sulit dipisahkan dari media reaksi. Untuk mengatasi masalah tersebut, asam padat sebagai katalis ramah lingkungan dengan tigkat korosifitas rendah, aman, serta lebih mudah dalam pembuangan limbah, pemisahan, dan regenerasi (Hu, Zhou, Sun, Wang, & Zhang, 2009). Lebih jauh, esterifikasi dengan katalis asam padat lebih mudah dipisahkan dan konversi FFA yang tinggi bisa didapat (Ozbay, Oktar, & Tapan, 2008). Biodisel dapat dibuat dari

crude palm oil (CPO) (Petcmala, Laosiripojana, Laosiripojana,

Jongsomjit, Goto, Panpranot, & Mekasuwandumrong, 2010), minyak kacang kedelai (Garcia, Teixeira, Marciniuk, & Schuchardt, 2008), minyak jarak Program Studi S1 Reguler Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta

2


3

(Achten, Franken, & Singh, 2008), minyak wijen, minyak dedak padi dan lainlain. Bahan- bahan tersebut mempunyai harga yang relatif mahal. Sebagai alternatif lain, minyak jelantah yang merupakan limbah domestik dapat digunakan sebagai bahan baku biodisel. Biodisel dari minyak jelantah sudah di uji coba untuk performa mesin dan menunjukkan hasil yang sama jika dibandingkan dengan biodiesel dari minyak nabati segar (Wu, Foglia, Marmer, Dunn, Goering, & Briggs, 1998). Minyak jelantah ( waste

cooking oil ) merupakan limbah yang berasal dari

proses penggorengan. Akibat reaksi kimia yang terjadi selama penggorengan, komposisi kimia minyak min yak jelantah mengandung senyawa-senyawa senyawa-senyawa yang bersifat karsinogenik. Minyak jelantah yang dipakai berulang-ulang akan meningkatkan gugus radikal peroksida yang mengikat oksigen, sehingga mengakibatkan oksidasi terhadap jaringan sel tubuh manusia. Jika hal ini terus berlanjut, maka akan mengakibatkan kanker, dan memengaruhi kecerdasan pada keturunan (Ketaren, 1975). Untuk itu perlu penanganan yang tepat agar limbah minyak jelantah ini dapat bermanfaat dan tidak menimbulkan kerugian dari aspek kesehatan manusia. Salah satu bentuk pemanfaatan minyak jelantah adalah dengan mengubahnya menjadi ester melalui proses esterifikasi. Ester sebagai produk reaksi dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif (biodiesel). Esterifikasi antara alkohol dan asam karboksilat menggunakan katalis homogen asam kuat seperti asam sulfat, asam para-toluena sulfonat atau asam fosfat membutuhkan penanganan dan pemisahan yang sulit (Romp, 1995). Sebagai pengganti katalis homogen yang memerlukan penanganan khusus tersebut, dan sistem reaktor yang rumit maka digunakan katalis padat yang bersifat asam (Haerudin, Kusuma, & Komalasari, 2005). Dalam penelitian ini 2-_

katalis padat yang digunakan adalah zirkonia tersulfatasi (SO 4 ZrO2 ). 2. Perumusan Masalah

Penelitian ini direncanakan sebagai bagian dari penelitian secara berkelanjutan tentang pengolahan limbah minyak jelantah. Melalui proses esterifikasi, minyak jelantah yang mempunyai nilai ekonomis rendah dapat

Program Studi S1 Reguler Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta


4

diubah menjadi bahan yang mempunyai nilai ekonomis yang lebih tinggi. Pembuatan ester dengan katalis homogen (asam kuat cair) memerlukan penanganan khusus dan membuat proses produksi semakin panjang. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan katalis heterogen (katalis asam padat) untuk memperpendek rangkaian proses. Penggunaan katalis padat ini juga bisa digunakan berulang-ulang, apabila mengalami deaktivasi dapat diregenerasi kembali. 3. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah : 1. Membuat katalis asam padat zirkonium tersulfatasi tersulfatasi untuk reaksi reaksi esterifikasi melalui metode presipitasi. 2. Memberikan alternatif proses dalam pembuatan biodiesel dari limbah miyak goreng . 3. Mengetahui pengaruh penambahan jel silika dalam reaksi esterifikasi minyak jelantah menjadi biodiesel. 4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini memiliki beberapa manfaat manfaat 1. Bagi Iptek Memberikan alternatif lain penggunaan katalis padat (katalis heterogen) dalam reaksi esterifikasi. 2. Bagi masyarakat umum Meningkatkan/ mendorong pola hidup masyarakat menjadi lebih sehat dan tidak menggunakan minyak goreng secara berulang-ulang. 3. Bagi industri Memberikan solusi yang lebih ekonomis dan lebih sederhana dalam proses produksi senyawa ester.



5

BAB II LANDASAN TEORI 1. Tinjauan Pustaka 1.1 Minyak Jelantah

Minyak jelantah ( waste cooking oil ) merupakan limbah yang berasal dari proses penggorengan. Minyak jelantah tergolong sebagai limbah organik yang banyak mengandung senyawa hidrokarbon, yang jika terdegradasi di lingkungan lingkungan akan meningkatkan keasaman lingkungan, lingkungan, menimbulkan menimbulkan yang

tidak

bau

sedap, akibatnya banyak tumbuh mikroorganisme mikroorgani sme yang

merugikan bagi manusia (Suirta, 2009). Penggunaan minyak goreng secara berulang-ulang pada suhu tinggi dan dalam waktu yang lama menyebabkan perubahan komposisi kimia akibat oksidasi dan hidrolisis. Hal ini dapat mengakibatkan mengakibatkan kerusakan pada minyak min yak goreng tersebut karena oksidasi asam lemak tidak jenuh yang kemudian membentuk gugus peroksida dan monomer siklik (Hui, 1996). Minyak yang teroksidasi ini mengakibatkan kanker dan memengaruhi memengaruhi kecerdasan pada keturunan (Ketaren, 1975). Untuk itu, perlu penanganan penanganan yang tepat agar limbah minyak jelantah dapat bermanfaat dan tidak merugikan dari aspek kesehatan manusia dan lingkungan. Salah satu bentuk pemanfaatan minyak jelantah adalah dengan mengubahnya menjadi ester melalui proses esterifikasi. Ester sebagai produk reaksi atau dikenal sebagai fatty acid ethyl ester (FAEE) dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif (biodisel). 1.2 Reaksi Pembuatan Biodisel

Salah satu produksi biodisel dari minyak jelantah merupakan pendekatan pendekatan untuk mengurangi biaya produksi biodisel. Bagaimanapun juga, minyak jelantah memiliki kadar FFA tinggi. tinggi. Adanya kandungan kandungan FFA pada trigliserida akan menurunkan performa reaksi transesterifikasi trigliserida karena FFA akan bereaksi dengan katalis basa yang digunakan dalam reaksi tersebut membentuk senyawa sabun. Oleh sebab itu, pra-perlakuan FFA harus Program Studi S1 Reguler Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta

5


6

dilakukan untuk menghindari konsumsi katalis basa selama proses transesterifikasi berlangsung. Pada tahap pra-perlakuan, FFA direaksikan dengan alkohol dengan bantuan katalis asam, menghasilkan ester dan air. Berikut adalah reaksi esterifikasi menurut (Park, Kim, & Lee, 2010):

             Tahapan reaksi esterifikasi asam lemak bebas dalam minyak jelantah dapat dapat digambarkan sebagai sebagai berikut: 1. Tahap pertama merupakan proses gugus karbonil karbonil diprotonasi oleh katalis. katalis.

2. Tahap kedua merupakan suatu proses dimana metanol menyerang gugus karbonil yang telah terprotonasi.

3. Proses terakhir yang terjadi adalah pembentukan produk metil ester serta sekaligus lepasnya H + yang bersumber dari katalis.

Tahap-tahap reaksi di atas merupakan tahapan yang terjadi dalam reaksi esterifikasi esterifi kasi asam lemak bebas menggunakan katalis asam yang berdasarkan berdasark an penelitian sebelumnya yang berjudul

Structure and Mechanism in Organic

Chemistry yang dilakukan oleh (Ingold, 1969) Laporan Park, dkk (2010) menyebutkan efek dari air pada reaksi esterifikasi dengan katalis dan level konsentrasi air. Dalam laporan yang sama Park juga menyebutkan bahwa penurunan aktifitas reaksi berdasar naiknya kandungan air. Ketika efisiensi dari reaksi esterifikasi rendah, FFA membentuk sabun bersama katalis alkali. Hadirnya sabun membuat pemisahan antara alkohol dan biodisel menjadi sulit, sementara itu


yield


7

biodisel akan menurun. Dapat disimpulkan, konsentrasi air yang ada dalam reaksi sangat berpengaruh terhadap performa esterifikasi. Semakin banyak air yang terbentuk maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaktan, hal ini sesuai dengan asas Le Catlier. Pada penelitian ini, upaya untuk meminimisasi konsentrasi air dalam sistem reaksi dilakukan dengan menambahkan jel silika untuk mengadsorp air yang dihasilkan. 1.3 Katalis Asam Padat Zirkonia dan Pembuatannya

Menurut (Lopez, Suwannakarn, Bruce, & Goodwin Jr, 2007), zirkonia adalah oksida logam yang memiliki karakteristik bifungsional asam dan basa lemah. Kapasitas penukar ion yang tinggi dan aktifitas redoks memungkinkan untuk digunakan dalam banyak proses katalitik sebagai pembantu, dan pemercepat reaksi. Lebih jauh, zirkonia oksida juga memiliki beberapa kelebihan antara lain: stabilitas kimia, Tahan terhadap paparan suhu yang tinggi, ketahanan mekanik yang signifikan, memiliki kapasitas penukar ion yang baik. Hal ini menjadikan zirkonia cocok untuk keramik, pelapis tanur tinggi pada pengolahan biji besi, bahan elektronik, dan sensor oksigen (Liu, Lu, & Yan, 2004). Hino dan Arata orang pertama yang melaporkan zirkonia yang dimodifikasi melalui penambahan ion sulfat pada permukaannya memiliki sifat asam kuat dan aktifitas katalitik asam yang tinggi. Semenjak laporan tersebut, studi tentang penggunaan zirkonia tersulfatasi telah banyak dilakukan. Temperatur aktifasi yang rendah untuk isomerisasi hidrokarbon kerap didokumentasikan dan memperkuat bukti bahwa zirkonia adalah padatan super asam atau setidaknya asam padat yang sangat kuat (Drago & Kob, 1997). Beberapa reaksi yang memakai aplikasi katalitik dari zirkonia adalah transesterifikasi, esterifikasi, dan asilasi. Menurut (Reddy & Patil, 2009), zirkonia sulfat dapat dibuat dengan dua cara, yaitu: 1.

Two-Step Precipitation and Impregnation Method



8

Tahap awal pada metode ini adalah presipitasi, yaitu prekursor zirkonia dilarutkan dalam akuabides kemudian ditambahkan amonia pekat tetes demi tetes. Pada tahap ini akan diperoleh endapan Zr(OH) 4 yang selanjutnya dikeringkan pada suhu 120°C. Tahap kedua adalah impregnasi (sulfatasi), endapan yang telah kering direndam dalam larutan NH 4OH lalu 2-

dikeringkan kembali. Pada tahap ini diperoleh padatan SO 4 /Zr(OH)4 yang 2-

selanjutnya dikalsinasi pada suhu 650°C. Padatan SO 4 /ZrO2 diperoleh pada proses kalsinasi ini.

2. One-Step Sol-Gel Method Metode

sol-gel

menggunakan

prekursor-prekursor

organik

seperti

zirconium alkoxside. alkoxside. Prekursor kemudian dilarutkan dalam larutan alkohol seperti n-propanol. Selanjutnya campuran tersebut ditetesi larutan H 2SO4 tetes demi tetes (pada setiap tetesnya akan diperoleh endapan zirkonium sulfat). Endapan yang diperoleh dikeringkan pada suhu 120°C. Endapan yang telah kering dikalsinasi pada suhu 650°C. Pada metode ini akan diperoleh luas permukaan katalis yang tinggi, tetapi kandungan asam sulfat tidak dapat dikontrol (divariasi). 2. Kerangka Pemikiran

Penggunaan Penggunaan katalis padat zirkonia sulfat diharapkan bisa memberikan tambahan alternatif katalis untuk esterifikasi.Penggunaan katalis homogen selama ini telah memberikan efek kurang bagus baik terhadap alat dan keselamatan.Oleh sebab itu dengan dipublikasikan penelitian ini dapat memberikan solusi pada katalis esterifikasi. Daripada itu pemakaian minyak goreng secara berulang-ulang kurang baik bagi kesehatan (karsinogenik). Dengan dipublikasikan penelitian ini diharapkan akan timbul ide kreatif dari pembaca untuk memanfaatkan minyak jelantah terutama untuk untuk biodisel.


Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat BAB III METODE PENELITIAN 1. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan : a.

Biomassa minyak jelantah

b.

Etanol 96 %

c.

Zirkonium (IV) oksiklorida oktahidrat (ZrOCl 2.8H2O)

d.

Akuabides

e.

Akuades

f.

NaOH

g.

NaCl

h.

H2SO4

i.

Larutan amoniak 25 %

j.

Indikator PP (Phenol Phtealine)

k.

Karbon aktif

Sifat-sifat bahan: 1. Akuades (H 2O) / Akuabides Sifat fisika akuabides (Perry & Green, 1997): 

Berat molekul : 18 g/mol



Berat jenis

: 1 g/mol



Titik didih

: 100°C



Titik beku

: 0°C



Tidak berwarna



Berwujud cair pada suhu kamar

Sifat kimia akuabides (Pudjaatmaka, (Pudjaatmaka, 1984): 

Merupakan kovalen polar



Elektrolit sangat lemah



pH netral



Dapat bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida


9

9

Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat 

Merupakan pelarut universal

2. Zirkonium (IV) oksiklorida oktahidrat (ZrOCl 2.8H2O) Sifat fisika ZrOCl2.8H2O (chemicalland21.com, 2011): 

Berat molekul

: 322,25 g/mol



Spesifik gravity

: 1,91



Titik lebur

: 2700°C



Berwana putih



Berbentuk serbuk

Sifat kimia ZrOCl2.8H2O (chemicalland21.com, 2011): 

Mudah larut dalam air



Membentuk asam apabila terlarut dalam air



Banyak digunakan sebagai katalis reaksi organik

3. Jel silika Sifat fisika jel silika (Herawati & Indarto, 2010): Bentuk : padat 

3



Density

: 2,634 g/cm



Spesific gravity

:2

Sifat kimia jel silika (Herawati ( Herawati & Indarto, 2010): 

Bersifat mudah menyerap air



Dapat diregenerasi apabila telah jenuh dengan cara dipanaskan

4. Karbon aktif Sifat fisika karbon aktif (Djatmiko & Ketaren, 1985): 

Bentuk padat



Berwarna hitam

Sifat kimia karbon aktif (Djatmiko & Ketaren, 1985): 

Dapat digunakan sebagai adsorben warna dari larutan



Merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon

5. Etanol (C2H5OH) Sifat fisika etanol (Riawan, 1961): 

Berwujud cair pada suhu kamar


10


Titik didih normal pada 78°C



Terbakar dengan nyala kuning

Sifat kimia etanol (Riawan, 1961): 

Larut dalam air



Menunjukkan reaksi umum dari alkohol



Higroskopis

6. Asam sulfat (H2SO4) Sifat fisika asam sulfat (Perry & Green, 1997): 

Berat molekul

: 98,08 g/mol



Spesifik gravity

: 1,834 g/mL



Titik leleh

: 10,49°C



Terdekokmposisi pada 340°C

Sifat kimia asam sulfat (Sax & Lewis, 1987): 

Sangat korosif



Larut dalam air



Sangat reaktif



Dapat melarutkan sebagian logam

7. Natrium hidroksida (NaOH) Sifat fisika natrium hidroksida (Perry & Green, 1997): 

Berat molekul

: 40 g/mol



Spesifik gravity

: 2,13



Titik leleh

: 318,4°C



Titik didih

: 1390°C



Beerwujud kristal pada suhu kamar



Berwarna putih

Sifat kimia natrium hidroksida (Sax & Lewis, 1987): 

Mudah larut dalam air



Tidak larut dalam aseton



Higroskopis


11


12

8. Indikator PP Sifat fisika indikator PP (Perry & Green, 1997): 

Berat molekul

: 318,31 g/mol



Berat jenis

: 1,299 g/mL



Titik lebur

: 261,2°C



Tidak berwarna

Sifat kimia indikator PP (Underwood & Day, 1982): 

Merupakan asam diprotik



Berwarna merah muda pada suasana basa dan tidak berwarna pada suasana asam

9. Natrium klorida (NaCl) Sifat fisika natrium klorida (Perry & Green, 1997): 

Berat molekul

: 58,5 g/mol



Titik didih

: 109,512°C



Titik beku

: 1,69°C

Sifat kimia natrium klorida (Perry & Green, 1997): 

Dalam air mengalami ionosasi sempurna



Merupakan elektrolit kuat



Jumlah ion dalam larutan besar

10. Larutan ammonia (NH4OH) Sifat fisika larutan ammonia (Perry & Green, 1997): 

Berat molekul : 25,05 g/mol



Tidak berwarna

Sifat kimia larutan ammonia Menurut (Perry & Green, 1997): 

Berbau tajam



Bersifat basa


Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat Alat yang digunakan adalah: a. Kertas saring b. Labu leher tiga c. Termometer d. Gelas beker e. Labu ukur f.

Gelas ukur

g. Pemanas Stirer h. Erlenmeyer i.

Corong kaca

j.

Pipet tetes, ukur, volume

k. Klem l.

Cawan porselen

m. Pendingin balik n. Statif o. Pengaduk kaca p. Pemisah sentrifugal q. Buret r.

Kertas pH

s.

Furnace

Karakterisasi katalis

Brunauer Emmer Emmer Teller ) a. BET ( Brunauer Quantachrome NovaWin dengan adsorpsi gas nitrogen pada suhu 77 K.

Difraktometri) b. XRD (X-Ray Difraktometri) Siemens D500 dengan sumber sinar radiasi yang berasal dari CuK α c. FTIR (Foto transmitter infra red) Merk ABB, tipe MB 3000. d. SEM (Scanning

Electron Microscope)

Dengan coating menggunakan platina.


13


14

2. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratoritum Aplikasi Teknik Kimia, Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium DTK, Lab Pros TK di Jurusan Teknik Kimia UNS. Analisa difraksi sinar-X (XRD) dilakukan di Lab. MIPA, Jur Fisika UNS. Karakteristik pori

diuji di Lab.Elkim Lab.Elkim & Korosi,

Jurusan TK ITS, Analisa morfologi (SEM) dan karakteristik permukaan (surface

properties ) dengan FTIR dilakukan di LPPT UGM.

3. Cara Penelitian

a. Pembuatan katalis Zirkonia Sulfat Proses pembuatan katalis dilakukan untuk mendapatkan sifat katalis

Oxide Chloride(ZrOCl2) yang diinginkan. Katalis dibuat dari Zirconium (IV) Oxide dengan cara precipitation precipitation, yaitu Zirconium dilarutkan dalam aquabides, aquabides, kemudian

(IV) Oxide Chloride(ZrOCl2)

ditetesi larutan larutan amoniak amoniak pekat

sampai pH sekitar 9 (yang ditunjukan oleh perubahan warna kertas pH indikator) dan dan diaduk selama satu jam sampai diperoleh endapan berwarna putih. Endapan Zr(OH)4 yang diperoleh kemudian disaring menggunakan kertas saring, selanjutnya dioven pada suhu 110°C selama 18 jam (Turapan, Yotkamchornkun, & Nuithitikul, 2010). Endapan yang telah kering disulfatasi dengan dengan

merendamnya dalam larutan asam sulfat pada suhu

kamar dengan dengan perbandingan perbandingan tertentu (16,5 mL/gram) antara serbuk serbuk dan larutan dan distirrer selama 1 jam (Ardizzone, Bianchi, Ragaini, & Vercelli, 1999). Zirkonia yang telah tersulfatasi selanjutnya disaring dan dikeringkan dalam oven pada suhu 110°C selama 18 jam. Setelah kering dikalsinasi dengan menggunakan furnace tanpa aliran udara selama 4 jam (Turapan, Yotkamchornkun, & Nuithitikul, 2010). Pembuatan katalis ini dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi H 2SO4 dan suhu kalsinasi. b. Tahap analisis katalis Tahap ini dilakukan untuk mendapatkan data katalis terbaik yang akan dipakai pada tahap esterifikasi. Diantaranya dengan analisis

XRD (X-Ray

Diffractometry) Diffractometry), yaitu untuk peneraan struktur kristal pada sampel



15

berdasarkan suhu kalsinasi. Setelah didapatkan suhu kalsinasi terbaik, langkah selanjutnya ialah analisis keasaman katalis pada suhu kalsinasi terbaik yang telah didapat dengan penambahan variabel konsentrasi asam sulfat untuk sulfatasi. Pada analisis keasaman digunakan 0.1 gram katalis aktif yang dicampur dalam 10 mL larutan NaCl 0.01 N dan diaduk selama 1 jam. Katalis dipisahkan dengan sentrifugasi, bagian cair kemudian dititrasi dit itrasi dengan larutan NaOH 0,01 N dan ditambahkan indikator phenol phtealin (Satyarthi, Srinivas, & Ratnasamy, 2010). Setelah mendapatkan kondisi sulfatasi terbaik katalis dibuat pada kondisi ini namun dikalsinasi pada suhu yang berbeda-beda. Katalis tersebut akan dianalisis dengan BET

(Brunaeur

Emmet Teilet) untuk mengetahui pengaruh suhu kalsinasi terhadap luas permukaan katalis. Sebagai tambahan katalis juga dianalisa menggunakan SEM

(Scanning electron mycroscopy) dan FTIR (Foto Transmiter Infra

Red). c. Persiapan bahan ZrOCl2 didapat dengan membeli dari Laboratorium Pusat MIPA UNS secara eceran. Sedangkan minyak jelantah didapatkan dari kantin kampus, rumah, dan warung beserta restoran di sekitar pasar Turisari. Untuk etanol didapat dengan membeli dari toko kimia. Sebelum

melakukan

test

katalitik,

minyak

jelantah

dikenakan

praperlakuan terlebih dahulu dengan memanaskannya pada suhu 70 °C. Selanjutnya karbon aktif 7,5%

(wt/wt) disuspensikan ke dalam minyak,

kemudian campuran tersebut diaduk selama 1 jam sehingga didapatkan minyak yang jernih. Minyak yang telah jernih disaring dengan kertas saring untuk memisahkan suspensi karbon aktif . Sebelum digunakan untuk test katalitik, jel silika granula digerus dahulu sampai menjadi menjadi serbuk kemudian diayak diayak dengan ayakan ayakan 100 mesh. Jel silika kemudian dioven sampai menjadi warna biru. Jel silika digunakan untuk menjerap air yang merupakan hasil samping reaksi esterifikasi. Penjerapan air dimaksudkan untuk mendorong kesetimbangan ke arah pembentukan produk. Program Studi S1 Reguler Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta


16

d. Esterifikasi Esterifikasi dilakukan dalam reaktor (labu leher tiga) 100 ml yang dipasang pendingin balik dan termometer. Minyak jelantah dimasukkan ke dalam reaktor terlebih dahulu, kemudian dipanaskan dengan menggunakan pemanas berpengaduk sampai mencapai suhu reaksi. Kemudian katalis dan jel silika dimasukkan secara secara bersama- sama sambil sambil diaduk dengan kecepatan kecepatan 4 mot. Selanjutnya etanol dimasukkan dan waktu reaksi mulai dihitung. Reaksi ini dilakukan pada berbagai macam katalis, suhu, dan berat jel silika . e. Analisis produk Mengambil 5 ml sampel (minyak jelantah yang telah bereaksi dengan alkohol), kemudian dimasukkan ke dalam air dingin untuk menghentikan reaksi yang terjadi. Setelah dingin, meneteskan indikator PP kemudian menitrasi dengan NaOH 0,1 N sampai terjadi perubahan warna dan mencatat volume NaOH 0,1 N yang dibutuhkan. Pada tahap inilah data setelah reaksi didapat dan kemudian dihitung konversinya.



17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Karakterisasi XRD

Efek suhu kalsinasi dapat dilihat pada Gambar IV 1. Katalis yang tidak dikenakan kalsinasi

(blanko) menunjukkan profil kurva yang melebar

(broad), sehingga bisa dikatakan masih dalam bentuk amorf. Setelah dikalsinasi pada suhu 600°C, ZS mempunyai struktur kristal tetragonal yang lebih dominan ditunjukkan pada 2θ = 30° daripada struktur kristal monoklinik (ditunjukkan

pada

2θ=43°). 2θ=43°).

Bahkan

hampir

tidak

ditemukan

kristal

monoklinik. Peningkatan suhu kalsinasi pada ZS dari 500°C-700°C akan meningkatkan kekristalan dari ZS tersebut. Kalsinasi pada suhu rendah yaitu 500°C, memberikan struktur amorf. Suhu paling optimum untuk kalsinasi adalah 600°C. Kalsinasi ZS pada temperatur tinggi (700°C) memberikan fase tetragonal yang dominan, tetapi spesies sulfat yang terdapat pada permukaan ZrO2 dapat terdesorp (Satyarthi, Srinivas, & Ratnasamy, 2010).

(a) (b)

(c)

(d) 15

30

45

60

75

2 Theta (°)

Gambar IV 1 Pengaruh suhu kalsinasi terhadap kristalinitas kristalinit as katalis zirkonia tersulfatasi 0,5M: (a) tanpa kalsinasi, (b) 500°C, (c) 600°C, (d) 700°C


17


18

2. Analisis BET

Tabel IV 1 menunjukkan bagaimana bagaimana pengaruh suhu kalsinasi terhadap luas permukaan katalis. Katalis tanpa kalsinasi memiliki luas permukaan terbesar dibanding katalis lain karena tidak ada spesies sulfat dipermukaannya. Kalsinasi yang dilakukan pada suhu 600°C menunjukkan luas permukaan yang paling besar dibandingkan dua suhu kalsinasi yang lain karena spesies sulfat yang teradsorpsi di dalam pori katalis memberikan kestabilan struktur katalis (Mejri, Younes, & Ghorbel, 2006). Selain memiliki kristalinitas tetragonal tertinggi, katalis ini juga masih dapat menahan spesies sulfat. Kalsinasi pada suhu 600°C memberikan luas permukaan yang terbesar, maka untuk selanjutnya pada suhu kalsinasi 600°C katalis lain akan dibuat. Tabel IV 1 Hasil analisis BET pada sulfatasi 0,5 M H 2SO4

Volume pori

Diamater

(cc/g)

pori(Å)

134,160

0,049

30,420

94,445 109,151 39,543

0,044 0,079 0,051

33,776 34,078 37,946

T ( °C)

S BET (m2 /g)

Tanpa kalsinasi 500 600 700

Gambar IV 2 menunjukkan grafik adsorpsi-desorpsi N 2 isotermal. Kurva BJH adalah kurva distribusi ukuran diameter pori katalis zirkonium tersulfatasi 0,5 M H2SO4 dan dikalsinasi pada suhu 600°C. Grafik ini merupakan adsorpsi jenis IV yang memiliki kurva histerisis jenis ke dua (H2). Pada pembacaan grafik ini dapat diketahui bahwa katalis tersebut mempunyai pori model celah kerucut. Hasil ini sama dengan foto di literatur yang telah dipublikasikan (Gregg & Sing, 1982).



19

80 70 P T60 S g /

3

m50 c i s p r 40 o s d a r e T30 e m u l o20 V

Adsorpsi Desorpsi

10 0 0

0 .2

0. 4

0 .6

0. 8

1

1. 2

Tekanan Relatif (P/Po)

Gambar IV 2 Gambar Hasil BET Zirkonia Tersulfatsi 0,5 M H 2SO4 Pada Suhu 600 °C 3. Analisis keasaman

Tabel IV 2 menunjukkan menunjukkan bahwa katalis katalis paling asam ialah ialah katalis dengan dengan molaritas asam sulfat untuk sulfatasi 1 M. Namun, kami menggunakan menggunakan molaritas sulfatasi asam sulfat 0,5 M untuk tahap selanjutnya karena karena lebih efisien dari segi penggunaan asam sulfat. Dapat dilihat dari selisih volume NaOH 0,01 N yang digunakan lebih kecil dapat dilihat dil ihat pada lampiran perhitungan keasaman. Tabel IV 2 Hasil analisis analisis keasaman katalis

Sampel Zirkonia

Kekuatan asam

(Molaritas H 2SO4)

µmol/ µ mol/ gram

0

0

0,5

200

1

220



20

4. Analisis SEM

Gambar IV 3 memperlihatkan foto SEM dari katalis. Partikel- partikel berbentuk seperti jarum, serpihan ( flakes) dan granular yang relatif kecil (15μm) menempel pada permukaan serpihan dan partikel bentuk jarum, yang teraglomerisasi, tidak telalu berdistribusi homogen dan memiliki pori. Hasil ini sama dengan foto di literatur yang telah dipublikasikan (Muthu & Subramanian, 2010).

Gambar IV 3 Foto SEM Dari Zirkonia Yang Disulfatasi 0,5 M dan Dikalsinasi pada 600°C 5. Analisis FT-IR

Aktifitas katalitik tertinggi untuk zirkonia tersulfatasi dapat dihubungkan dengan kuatnya keasaman permukaan dan besarnya pori-pori. Zirkonia tersulfatasi memiliki keasaman permukaan yang kuat tidak lain karena mengikat sulfat . Karakteristik asimetris dan simetris meregangkan frekuensi dari ikatan rangkap S=O dan ikatan tunggal S-O pada bagian 1200-900 cm

-1

(Tyagi, Mishra, & Jasra, 2010). Hal ini membuktikan bahwa pembuatan zirkonia tersulfatasi sukses dilakukan.



21

2-

Gambar IV 4 Hasil Pembacaan FT-IR Katalis SO 4 /ZrO2 0,5 M H 2SO4 Dikalsinasi Pada 600 °C 6. Reaksi esterifikasi

Konversi FFA dari minyak jelantah tanpa katalis, dengan penambahan katalis, dan penambahan katalis serta jel silika terhadap waktu disajikan oleh Gambar IV.5. Dari Gambar IV.5 IV.5 dapat dapat dilihat, reaksi esterifikasi

tetap

berlangsung sampai mencapai konversi ± 20% tanpa katalis. Hal ini disebabkan oleh efek autokatalitik dari FFA minyak jelantah yang bersifat 2-

asam. Penambahan katalis SO 4 /ZrO2 dapat meningkatkan konversi hingga 2-

56%. Reaksi esterifikasi yang menggunakan katalis SO 4 /ZrO2 dan ditambah jel silika mnghasilkan konversi 81%. Hal ini membuktikan bahwa penambahan jel silika dapat mengadsorp air yang merupakan hasil samping reaksi esterifikasi, sehingga kesetimbangan bergeser kearah produk. Pengaruh variasi suhu suhu reaksi reaksi dapat diamati pada pada gambar IV 6.

Gambar IV 6 ini

menunjukkan suhu terbaik untuk reaksi esterifikasi minyak jelantah dengan etanol adalah 60°C. Pada suhu 70°C memperlihatkan konversi yang semakin tinggi pula tetapi berlangsung sangat sangat lama (ditandai dengan grafik yang masih linear). Hal ini dikerenakan etanol menguap sehingga reaksi akan berbalik ke


Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat arah reaktan.

22

Pengaruh variasi berat adsorben SiO 2 dapat diamati pada

gambar IV 7. Gambar ini memerlihatkan bahwa kinerja katalis relatif sama untuk berbagai macam berat silika, namun berat silika sili ka yang terbaik adalah 4% dari berat reaktan karena lebih menghemat dalam pemakaian jel silika. Sedangkan Gambar Gambar IV 8 memerlihatkan kinerja ZS 0,5 ditambah jel silika 4% adalah yang terbaik. Dibuktikan dengan konversi

FFA (80%) paling tinggi

diantara kedua data yang lain baik asam sulfat 0,5 M (70%) dan tanpa katalis (22%). 0.9 0.8 0.7 0.6 A F F i s r e v n o K

0.5

Tanpa Katalis

0.4

ZS 0,5

0.3

ZS 0,5 & Jel Silikal 8%

0.2 0.1 0 0

50

10 0

150

Waktu (menit)

Gambar IV 5 Konversi FFA sebagai fungsi waktu pada T= 60°C , rasio berat reaktan = 1:1



23

0.9 0.8 0.7 0.6 A F F i s r e v n o K

0.5 0.4 0.3

50°C

0.2

60°C

0.1

70°C

0 0

50

100

150

Waktu (menit)

Gambar IV 6 Konversi FFA sebagai fungsi waktu pada rasio berat 2-

reaktan = 1:1, katalis SO 4 /ZrO2 0,5 M H2SO4 dan penambahan jel silika 4% berat reaktan 0.9 0.8 0.7 0.6 A F F i s r e v n o K

0.5 Silika 4% 0.4 Silika 8% 0.3 Silika 12% 0.2 0.1 0 0

50

10 0

150

Waktu (menit)

Gambar IV 7 Konversi FFA sebagai fungsi waktu pada T= 60°C, rasio 2-

berat reaktan = 1:1, katalis SO 4 /ZrO2 0,5 M H2SO4 Program Studi S1 Reguler Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta


24

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 A F F i s r e v n o K

0.4 0.3 0.2 0.1 0

Tanpa katalis

ZS 0,5

ZS 0,5 & jel silika 4%

Asam sulfat 0,5 M

Gambar IV 8 Perbandingan hasil konversi FFA tanpa katalis dan dengan katalis yang berbeda pada T=60°C



25

BAB V PENUTUP 1. Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : a) Pada pembuatan katalis zirkonia tersulfatasi suhu kalsinasi paling bagus pada percobaan ini adalah 600°C. Hal ini dibuktikan dengan analisis kristalinitas menggunakan XRD dan ditunjukkan dengan intensitas kristal tetragonal paling tinggi. Sedangkan konsentrasi asam sulfat paling baik untuk sulfatasi adalah pada 0,5 M, karena lebih hemat untuk penggunaan asam sulfat. b) Suhu terbaik untuk reaksi adalah pada 60°C, dibuktikan dengan konversi

FFA paling tinggi pada variabel suhu. c) Dari reaksi yang telah dilakukan, katalis katalis paling baik adalah adalah ZS 0,5 & jel silika 4%. Walaupun secara hasil menunjukkan konversi relatif sama pada variabel berat silika gel. Namun, secara keseluruhan lebih menghemat dalam pemakaian silika gel. d) Reaksi esterifikasi dapat dilakukan dengan katalis heterogen (padat), sehingga tidak hanya dapat dilakukan dengan katalis homogen (cair). 2. Saran

Pemanfaatan minyak jelantah masih dirasa belum banyak dilakukan. Oleh sebab itu perlu langkah serius untuk kedepannya. Diantaranya kampanye sehat untuk tidak menggunakan minyak jelantah secara berulang, dan kampanye pemanfaatan agar minyak jelantah tidak hanya dibuang percuma. Selain itu

juga harus dilakukan penelitian tentang katalis padat padat untuk

esterifikasi sehingga biaya operasi untuk esterifikasi dapat ditekan.


25


26

Daftar Pustaka Achten, V., Franken, M., & Singh, A. M. (2008). Jatropha biodiesel production and use. Biomass and Bioenergy , 1063-1084. Ardizzone, S., Bianchi, C. L., Ragaini, V., & Vercelli, B. (1999). SO4-ZrO2 catalysts for the esterification of benzoic acid to methylbenzoate.

Catalysis

Letters 62 62 , 59-65. chemicalland21.com. (2011, April 4). Zirconia. Retrieved November 30, 2011, from chemicalland: http://www.chemialland21.com/Zirconia http://www.chemialland21.com/Zirconia Djatmiko, R. S., & Ketaren, S. (1985).

Pemurnian Minyak. Bogor: Agroindustri

Press. Drago, R. S., & Kob, N. (1997). Acidity and Reactivity of Sulfated Zirconia and Metal-Doped Sulfated Zirconia. Journal

of Physical Chemistry , 3360-

3364. Garcia, C. M., Teixeira, S., Marciniuk, L. L., & Schuchardt, U. (2008). Transesterification of soybean oil catalyzed by sulfated zirconia.

Bioresource Bioresource Technology Technology , 6608-6613. Adsorption, Gregg, S. J., & Sing, K. S. (1982). Adsorption,

Surface Area, and Porosity (2nd

Edition ed.). New York: Academic Press. Haerudin, H., Kusuma, D. S., & Komalasari, E. (2005). Pembuatan dan Karakterisasi Asam Padat Dari Bentonit Berpilar Termodifikasi untuk

Teknik Kimia Indonesia Indonesia . Katalis Esterifikasi. Jurnal Teknik Herawati, & Indarto, D. N. (2010).

Pabrik Silika dari Abu Ampas Tebu dengan

Proses Presipitasi. Surabaya: ITS. Hu, X., Zhou, Z., Sun, D., Wang, Y., & Zhang, Z. (2009). Esteriﬁcation of Fatty Acid by Zirconic Catalysts.

Catalyst Letters , 90-96.

Hui, Y. H. (1996). Bailey's Industrial Oil & Fat

Product: Prosessing Prosessing Technology

(5th ed., Vol. IV). New Jersey: John Willey & Sons. Ingold, C. K. (1969).

Structure and Mechanism in Organic Chemistry (2nd

Edition ed.). New York: Cornell University Press.


Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat Ketaren, S. (1975).

27

Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: UI

Press. Liu, X. M., Lu, G. Q., & Yan, Z. F. (2004). Synthesis and Stabilization of Nanocrystalline Zirconia with MSU Mesostructure. Journal

of Physical

Chemistry C , 15523-15528. 15523-15528. Lopez, D. E., Suwannakarn, K., Bruce, D. A., & Goodwin Jr, J. G. (2007). Esterification and transesterification on tungstated zirconia: Effect of calcination temperature. Journal of Catalysis 247 247 , 43-50. Mejri, I., Younes, M. K., & Ghorbel, A. (2006). Comparative Study of The Textural and Structural Properties of The Aerogel and Xerogel Sulphated

of Sol-Gel Technology Technology , 3-8. Zirconia. Journal of Muthu, S. V., & Subramanian, K. N. (2010). Synthesis of Biodiesel From Neem Oil Using Sufated Zirconia.

27 .

Ozbay, N., Oktar, N., & Tapan, N. A. (2008). Esterification of free fatty acids in the waste cooking oils (WCO): Role of ion-exchange resins.

Fuel 87 ,

1789-1798. Park, J.-Y., Kim, D.-K., & Lee, J.-S. (2010). Esterification of free fatty acid using water-tolerable Amberlyst as a heterogeneous catalyst.

Bioresource Bioresource

Technology 101 , 562-565. Perry, R. H., & Green, D. W. (1997).

Perry's Chemical Engineer Handbook. New

York: Mc Graw Hill. Petcmala, A., Laosiripojana, N., Jongsomjit, B., Goto, M., Panpranot, J., & Mekasuwandumrong, O. (2010). Transesterification of palm oil and esterification of palm fatty acid in near- and super-critical methanol with SO4-ZrO2 catalysts. Fuel , 2387-2392. Pudjaatmaka, A. H. (1984).

Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.

Reddy, B. M., & Patil, M. K. (2009). Organic Syntheses and Transformation

Chemical Society Society , 2187. Catalyzed by Sulfated Zirconia. American Chemical Riawan, S. (1961).

Kimia Organik. Jakarta: Erlangga.

Romp, C. D. (1995).

Chemie Lexilkon Version 1.0. Stuttgart/New York: George

Thieme Verlag. Program Studi S1 Reguler Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta


28

Satyarthi, J. K., Srinivas, D., & Ratnasamy, P. (2010). Influence of Surface Hydrophobicity on the Esterification of Fatty Acids over Solid Catalysts.

Energy & Fuel 24 , 2154-2161. Sax, N., & Lewis, R. (1987). Hawley's

Condensed Chemical Dictionary (11th

ed.). New York: Van Nostrand Reinhold Company. Company. Suirta, I. W. (2009). Biodiesel Preparation of Waste Cooking Oils.

Chemistry

Journal 3 , 1-6. Suwannakarn, Ngaosuwan, & Goodwin. (2009). Simultaneous Free Fatty Acid Esterification and Trilyceride Transesterification Using a Solid Acid Catalyst with Removal of Water and Unreacted Methanol.

Industrial

Engineering of Chemistry Research , 2810. Turapan, S., Yotkamchornkun, C., & Nuithitikul, K. (2010). Esterification of Free Fatty Acids in Crude Palm Oil With Sulphated Zirconia: Effect of Calcination Temperature.

World Academy of Science, Engineering and

Technology 65 , 520-524. Tyagi, B., Mishra, M. K., & Jasra, R. V. (2010). Solvent free synthesis of acetyl salicylic acid over nano-crystalline sulfated.

Journal of Molecular Molecular

Catalysis A: Chemical , 41-45. Underwood, A. L., & Day, R. A. (1982).

Analisa Kimia Kualitatif. Kualitatif. Jakarta:

Erlangga. Wu, W. H., Foglia, T. A., Marmer, W. N., Dunn, R. O., Goering, C. E., & Briggs, T. E. (1998). Low-temperature Property and Engine Performance Ealuation of Ethyl and Isoprophyl Esters of Tallow and Gease. Journal of

American Oil Chemist Society , 1173.


i1


2

A. Perhitungan kekuatan asam katalis

(  )  (   )    (  )        (   )        (   )   (untuk 0,1 gram katalis)    (   )  (untuk 1 gram katalis) Keterangan : amol asam = Kekuatan asam katalis (µmol/ gram katalis) NNaOH

= Normalitas NaOH untuk titrasi titr asi keasaman katalis (grek/ L)

VNaOH = Volume NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi tit rasi keasaman katalis (ml) n

= Elektron valensi NaOH (grek/mol) = 1 grek/ grek/ mol

Sampel Zirkonia

N NaOH

Volume NaOH

Kekuatan asam

(Molaritas H2SO4)

(grek/ L)

(mL)

(µmol/ gram)

0

0,01

0,5

0,01

2

200

1

0,01

2,2

220


0

*)

0

Esterifikasi Minyak Jelantah Dengan Etanol Menggunakan Katalis Padat Zirkonia Sulfat B. Perhitungan konversi

    Keterangan: VNaOH = Volume NaOH yang digunakan untuk titrasi asam lemak bebas NNaOH = Normalitas NaOH yang digunakan untuk titrasi asam lemak bebas b

= Berat sampel yang dititrasi

     



        

            bmula-mula = bsisa NNaOH mula-mula = NNaOH sisa

   

 [(    )  ( ) ]  (    )

 ()     ()(  )  

Keterangan : VNaOH mula-mula = Volume NaOH yang digunakan untuk titrasi asam lemak bebas sebelum bereaksi (pada menit ke- 0) VNaOH sisa

= Volume NaOH yang digunakan untuk titrasi asam lemak l emak bebas setelah bereaksi (pada menit ke- 10, 30,60, 120)


3


Ragam katalis tanpa katalis waktu

Volume

ZS 0,5 Volume

Konversi

NaOH



ZS0,5 & silika 4% Konversi

NaOH

Volume NaOH

Konversi

0

7.1

0

7.1

0

7.1

0

10

6.4

0.0985915

5.1

0.28169

3.6

0.492958

30

6

0.1549296

4.1

0.422535

2.3

0.676056

60

5.7

0.1971831

3.6

0.492958

1.8

0.746479

120

5.5

0.2253521

3.1

0.56338

1.4

0.802817

Variasi suhu reaksi 50°C waktu

Volume

60°C Volume

Konversi

NaOH



4

NaOH

70°C Konversi

Volume NaOH

Konversi

0

6.6

0

7.1

0

6.5

0

10

5.6

0.1515152

3.6

0.492958

3.9

0.4

30

5

0.2424242

2.3

0.676056

3.1

0.523077

60

4.6

0.3030303

1.8

0.746479

2.6

0.6

120

4.1

0.3787879

1.4

0.802817

1.8

0.723077

Variasi berat jel silika 4% waktu

Volume NaOH

8%

12%

Konversi

Volume NaOH

Konversi

Volume NaOH

Konversi

0

6.4

0

7.1

0

6.6

0

10

3.1

0.515625

3.6

0.492958

3.5

0.469697

30

1.9

0.703125

2.3

0.676056

2.1

0.681818

60

1.5

0.765625

1.8

0.746479

1.8

0.727273

120

1.2

0.8125

1.4

0.802817

1.4

0.787879


Laporan Penelitian

Recommend Documents