Karakteristik dan Uji Aktivitas Katalitik CaO/SiO2 Dari Limbah Cangkang Telur dan Abu Sekam Padi Pada Reaksi Transesterifikasi Biodiesel
- Fokus Riset: Energi
- Ketua Peneliti: Dr.Eng.Lusi Ernawati, S.T.,M.Sc. | Anggota : Fadhil Muhammad Tarmidzi, S.T.M.T. dan Riza Alviany, S.T., M.T.
- Tahun Penelitian: 2023
Deskripsi
Kajian tentang sumber daya biomassa untuk menemukan bahan bakar alternatif terus dilakukan. Hal ini, sebagai salah satu upaya penanggulangan krisis energi terutama bahan bakar cair. Proses pembuatan biodiesel masih perlu terus dikembangkan agar proses produksi komersial aman, murah, dan ramah lingkungan. Setiap proses produksi biodiesel mempunyai kekurangan dan kelebihan. Untuk itu dalam penelitian ini dipilih proses katalitik dengan temperatur reaksi yang relatif rendah (bila dibandingkan dengan kondisi proses sub-critical dan super-critical) dan berlangsung pada tekanan atmosfir. Proses katalitik ini dipilih karena relatif murah dan aman bila dibandingkan dengan proses produksi biodiesel lainnya. Pada penelitian ini dipelajari modifikasi proses sintesa CaO/SiO2 menggunakan bahan baku limbah cangkang telur dan limbah abu sekam padi dengan teknik ultrasonic-assisted hydrothermal method yang diimpregnasi untuk dijadikan sebagai katalis heterogen pada reaksi transesterifikasi biodiesel. Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah dengan memodifikasi pembentukan katalis ini, akan meningkatkan performance katalis yang dihasilkan sehingga dapat meningkatkan yield biodiesel. Selain itu dilakukan pengkajian hasil riset untuk mengetahui pengaruh penambahan methanol dan dosis katalis terhadap perubahan nilai konstanta kecepatan reaksi transesterifikasi biodiesel.
Pada penelitian ini sintesis katalis CaO/SiO2 dilakukan dengan komposisi massa tetap, yakni 1:10. SiO2 yang digunakan pada penelitian ini bersumber dari sekam padi dan CaO bersumber dari dari cangkang telur yang memiliki kandungan Ca sebesar 98%. Proses pembentukan CaO dilakukan dengan cara kalsinasi pada kisaran suhu 1100°C. Pada penelitian ini akan dikaji pengaruh suhu kalsinasi pada suhu kalsinasi 900℃ terhadap aktivitas CaO/SiO2 sebagai katalis pada reaksi transesterifikasi minyak biodiesel dengan variasi rasio molar CaO/SiO2 (1:1); (1:3); (1:5); dan (1:7). Proses transesterifikasi minyak jelantah dilangsungkan dalam reaktor berukuran 250 mL. Reaktor dilengkapi dengan kondensor, thermometer, magnetic stirrer, dan sebuah oil batch. Minyak ditimbang sebanyak 50 gr dan metanol dengan rasio 1:9 (minyak/metanol, rasio mol). Katalis sebanyak 7% dari berat minyak ditambahkan kedalam reaktor, selanjutnya dipanaskan pada variasi suhu (50oC; 60 oC; 70 oC; 80 oC; dan 90 oC). Transesterifikasi berlangsung selama 4 jam sambil diaduk menggunakan magnetic-stirrer. Setelah 4 jam reaksi, campuran disentrifugasi selama 30 menit, kemudian campuran dimasukkan ke dalam corong pisah dan diendapkan selama 24 jam untuk dipisahkan antara gliserol dan metil ester. Setelah 24 jam terbentuk 2 lapisan, yaitu lapisan atas corong merupakan metil ester dan lapisan bawah corong adalah gliserol. Terbentuk dua lapisan, dimana metil ester (lapisan atas) diambil dan dicuci memakai air panas ± 80 oC, sedangkan lapisan bawah di buang. Biodiesel yang terbentuk dipanaskan pada suhu 90oC menggunakan hot-plate, lalu didinginkan pada suhu kamar. Metil ester (biodiesel) selanjutnya dianalisis densitas, viskositas, dan kemurniannya. Rendemen merupakan perbandingan berat biodiesel dengan berat minyak awal. Adapun Tingkat kesiapan Teknologi Penelitian ini adalah TKT-3 diuraikan bahwa telah ditentukan asumsi dan prinsip dasar teknologi berdasarkan penelitian terdahulu, serta formulai konsep dasar sintesa. Hasil penelitian dipublikasikan pada jurnal internasional (Q4) terindeks scopus.
Gambar 1. Konsep Penelitian Heterogeneous Catalyst CaO/SiO2 untuk Produksi biodiesel
Gambar 2. Photograph transesterifikasi minyak biodiesel menggunakan katalis komposit CaO/SiO2 dengan kondisi: (a) MeOH konsentrasi rendah, (b) MeOH konsentrasi tinggi
Gambar 3. Pengaruh dosis katalis terhadap yield produk biodiesel.
Manfaat
a) Mensintesis katalis CaO/SiO2 menggunakan batu kapur sebagai bahan baku CaO dan sekam padi sebagai bahan baku SiO2.
b) Mempelajari pengaruh suhu kalsinasi terhadap aktivitas katalitik CaO/SiO2 dengan komposisi massa pada reaksi transesterifikasi minyak kelapa sawit dengan metanol.
c) Mengkaji pengaruh variabel kinetis pada reaksi transesterifikasi minyak kelapa sawit meliputi nisbah metanol terhadap minyak, jumlah katalis dan waktu reaksi.
d) Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai dasar untuk pengembangan lebih lanjut katalis heterogen dari bahan baku yang lebih murah serta meningkatkan pemanfaatan silika sekam padi dan batu kapur menjadi produk yang bernilai ekonomis.
e) Menambah pengetahuan bahan bakar alternatif serta memberi kontribusi terhadap masalah kebutuhan pemenuhan energi terbarukan. Hasil dari penelitian tersebut diharapkan mendapat biodiesel yang optimal
