BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Konsumsi bahan bakar minyak (BBM) saat ini terus mengalami peningkatan, baik bensin (gasoline), minyak solar (diesel), maupun minyak mentah (kerosene). Peningkaan konsumsi BBM ini seiring dengan peningkatan kegiatan industri, transportasi, dan penggunaan bahan bakar untuk rumah tangga. Minyak bumi merupakan sumber energi yang tak terbarukan, sehingga diperkirakan cepat atau lambat akan habis. Hal ini dapat dilihat terjadinya penurunan produksi eksplorasi minyak bumi nasional maupun dunia, sehingga mendorong upaya untuk pencarian bahan bakar alternatif sebagai pengganti suplai energi berbasis minyak bumi. Salah satunya adalah konversi minyak kulit mette atau Cashew Nut shell Liquid (CNSL) dari kulit biji jambu mette. Negara Indonesia kaya akan sumber daya alam baik sumber daya yang tak terbarukan maupun sumber daya alam yang terbarukan. Tanaman jambu mette (Anacardium occidentale) merupakan salah satu contoh sumber daya alam yang tak terbarukan dimana pengolahan dan pemanfaatanya masih sangat terbatas. Dalam pengolahannya jambu mette akan menghasilkan kacang mette dan hasil samping berupa kulit biji mette. Kulit biji mette mengandung minyak kulit mette (CNSL) yang tidak dapat digunakan sebagai bahan pangan tetapi dapat dipergunakan untuk berbagai keperluan industri antara lain sebagai bahan baku oli rem mobil dan pesawat terbang, perekat kayu pada industri kayu lapis, dan bahan pestisida alami (Andriyanti, 2008). Tanaman jambu mette (Anacardium occidentale) termasuk famili Anacardiaceae (Ketaren, 1986). Biji jambu mette terdiri dari biji (kernel) dan kulit (shell), kedua bagian tanaman jambu mette ini mengandung minyak. Biji jambu mette terdiri dari 70% kulit biji dan 30% daging biji. Kulit (shell) mengandung minyak sekitar 50% yang dikenal dengan CNSL. Produksi biji mette

2 2 secara nasional mengalami peningkatan signifikan yaitu ton (2012) menjadi ton (2015) dalam bentuk biji mette (Departemen perdagangan, 2015). Berdasarkan data dari Departemen Perdagangan tersebut kulit biji mette yang dihasilkan sebagai hasil samping pengolahan mette gelondongan cukup melimpah dan sangat potensial sebagai bahan baku pengganti suplai energi berbasis minyak bumi, melalui reaksi konversi katalitik diharapkan akan dihasilkan senyawa hidrokarbon setaraf bensin dan diesel. Beberapa penelitian terdahulu terkait dengan konversi katalitik minyak nabati sebagai berikut: Sang (2003) dan Twaig (2004) telah melakukan konversi minyak sawit menjadi hidrokarbon setaraf bensin dengan menggunakan katalis berpori mikro-meso dalam reaktor sistem fixed bed yang dioperasikan pada 450 o C menghasilkan senyawa hidrokarbon cair rantai lurus. Konversi minyak sawit menjadi biogasoline melalui perengkahan katalitik juga telah berhasil dilakukan oleh Wijanarko dkk. (2006) dengan menggunakan katalis γ- alumina menghasilkan senyawa hidrokarbon (C 6 C 11 ) sebesar 45,35% pada kondisi temperatur 340 o C dengan perbandingan umpan/katalis 100:1 dan waktu reaksi 90 menit. Selektivitas katalis tersebut pada proses perengkahan katalitik masih rendah dan membutuhkan biaya tinggi. Upaya mengatasi hal tersebut yaitu dengan mencari solusi alternatif lain menggunakan zeolit sebagai katalis. Zeolit alam banyak tersebar di beberapa daerah di Indonesia, oleh karena itu pada penelitian ini akan digunakan zeolit alam yang harganya relatif murah dan mudah diperoleh serta juga didasarkan atas rasio Si/Al yang tinggi yaitu sebesar 8 sampai 25 (Khairinal dan Trisunaryanti, 2000). Rasio Si/Al yang tinggi dapat meningkatkan stabilitas termal, kekuatan asam dan konversi hidrokarbon yang sangat berpengaruh pada proses perengkahan katalitik. Zeolit-Y telah digunakan sebagai katalis di industri perminyakan mobile company sejak tahun 1962, zeolit-y juga memiliki aktivitas yang tinggi dalam perengkahan minyak bumi (Gates, 1995). Ketersediaan zeolit-y di indonesia cukup melimpah namun harganya cukup mahal dibandingkan zeolit alam, karena zeolit-y telah mengalami tahapan aktivasi untuk meningkatkan aktivitas katalisnya. Dengan alasan tersebut

3 3 maka sebagai pembanding pada penelitian ini digunakan zeolit sintetik yaitu zeolit-y. Salah satu proses dalam pengolahan yang melibatkan katalis adalah proses hidrorengkah. Hidrorengkah merupakan suatu perengkahan (reaksi pemutusan rantai karbon dari fraksi berat yaitu rantai panjang, aromatis, atau rangkap menjadi fraksi yang lebih ringan) dengan menggunakan gas H 2, dengan menggunakan katalis dalam pengoperasiannya. Katalis yang dibutuhkan dalam hidrorengkah adalah katalis bifungsional dengan aktivitas yang besar terhadap proses perengkahan dan hidrogenasi. Fungsi perengkahan dilakukan oleh material yang dapat berfungsi sebagai pengemban dan hidrogenasinya oleh logam (Gates dkk., 1979). Selain itu logam juga berfungsi untuk mengatomkan molekul diatomik atom-atom (dalam hal ini H 2 ) dan selanjutnya mendistribusikannya pada reaktan atau intermediate (Caterine, 2001). Pemilihan katalis dalam suatu reaksi didasarkan pada aktivitas, selektivitas, dan stabilitasnya. Jenis katalisator yang paling banyak digunakan pada industri kimia adalah logam-logam transisi seperti Fe, Co dan Ni (Al-qathani, 1997). Akan tetapi penggunaan logam-logam tersebut sebagai katalis secara langsung dapat menyebabkan terjadinya proses sintering logam. Hal ini menyebabkan katalis kehilangan permukaan aktif dan umur katalis menjadi lebih pendek. Menurut Agustine (1996), salah satu solusi yang cukup efektif untuk mengatasi permasalahan ini adalah dengan cara impregnasi logam-logam tersebut ke dalam bahan pengemban seperti zeolit, karbon aktif maupun silika alumina. Bahan pengemban yang dapat digunakan pada reaksi hidrorengkah salah satunya adalah zeolit, baik zeolit alam maupun zeolit sintesis. Zeolit merupakan zat pengemban yang baik karena mempunyai pori-pori yang cukup besar dan luas permukaan yang cukup tinggi (Miyatani, Y., dkk. 1999). Ciri yang terpenting dari zeolit adalah adanya ruang kosong yang akan membentuk saluran-saluran di dalam strukturnya yang berperan penting karena reaksi katalitik yang spesifik dan selektif (Sawa, M., dkk, 1999). Bahan pengemban berupa zeolit alam banyak bercampur dengan materi pengotor, baik yang bersifat kristalin maupun amorpous, sehingga zeolit alam

4 4 perlu diaktivasi dan dimodifikasi untuk meningkatkan aktivitasnya sebagai katalis. Salah satu sifat yang perlu dimodifikasi adalah keasaman zeolit. Keasaman zeolit dapat ditingkatkan dengan cara dealuminasi atau pun dengan menambahkan logam atau oksida logam tertentu. Pada penelitian ini dealuminasi zeolit alam dilakukan dengan metode pengasaman dengan menggunakan larutan HCl. Hal ini didasarkan pada penelitian yang telah dilakukan oleh Khairinal dan Trisunaryanti (2000) yang menyimpulkan bahwa dealuminasi dengan perlakuan asam akan meningkatkan keasaman zeolit, sedangkan dealuminasi dengan proses hidrotermal akan menurunkan keasaman zeolit. Berbagai penelitian zeolit sebagai katalis telah banyak dilakukan. Logamlogam transisi seperti Cr, Co, Ni, Pt, Pd, dan Mo telah banyak diteliti sebagai logam yang diembankan pada zeolit alam dengan hasil yang baik (Trisunaryanti, 1991). Penelitian serupa juga telah dilakukan oleh Miyatani, Y., dkk (1999) bahwa jenis logam yang biasanya diembankan pada pengemban dan digunakan secara luas pada industri minyak bumi adalah logam-logam transisi seperti Cr, Co, Pt, Ni dan Pd pada pengemban zeolit-y (Miyatani, Y., dkk. 1999) atau zeolit sintetis (Sawa, M., dkk, 1999). Sistem katalisnya disebut sebagai katalis bifunctional, yaitu melibatkan fungsi logam dan pengembannya sebagai katalis. Katalis seperti ini harganya sangat mahal dan Indonesia sampai saat ini masih mengimpor dari negara lain. Luengo dan Yates (1995) telah melakukan penelitian mengenai penggunaan zeolit-y sebagai katalis. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa penggunaan zeolit-y dapat menghasilkan produk 25% lebih banyak dan menghasilkan lebih sedikit kokas dibandingkan dengan γ-alumina yang sebelumnya telah digunakan. Untuk proses perengkahan menghasilkan fraksi bensin, katalis dengan menggunakan pengemban zeolit-y memiliki aktivitas yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan zeolit alam dan MCM-41 (Corma., dkk, 1995). Upaya mengatasi kelangkaan sumber bahan bakar berupa minyak mentah dan penyediaan katalis yang baik bagi industri pengolahan minyak bumi dan proses-proses konversi lainnya untuk menghasilkan material baru yang lebih

5 5 bermanfaat perlu dikembangkan. Penelitian tentang uji coba pembuatan bahan bakar berbahan minyak kulit mette (CNSL) dari kulit biji jambu mette sebagai sumber bahan bakar alternatif terbarukan penting dilakukan. Reaksi hidrorengkah dengan katalis CoO/Zeolit alam aktif dan CoO/Zeolit-Y pada berbagai kondisi temperatur, variasi rasio umpan/ katalis dan laju alir H 2 merupakan parametter penting dalam mempelajari aktivitas serta selektivitas katalis untuk hidrorengkah minyak kulit mette (CNSL) dari kulit biji jambu mette menjadi fraksi bensin dan diesel. Dari penelitian ini diharapkan akan diperoleh suatu kondisi reaksi yang optimum untuk memperoleh konversi fraksi bahan bakar yang optimum. I.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Sintesis dan karakterisasi katalis CoO/Zeolit alam aktif (CoO/ZAA) dan CoO/Zeolit-Y (CoO/ZY). 2. Mempelajari aktivitas dan selektivitas katalis CoO/Zeolit alam aktif dan CoO/Zeolit-Y pada reaksi hidrorengkah minyak kulit mette (CNSL) menjadi bahan bakar. 3. Mempelajari kondisi reaksi optimum yang dapat menghasilkan konversi produk cair dan fraksi bahan bakar tertinggi hasil hidrorengkah katalitik minyak kulit mette (CNSL). I.3 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangsih pada perkembangan ilmu kimia terutama dalam pemanfaatan katalis dalam reaksi hidrorengkah minyak kulit mette atau Cashew Nut Shell Liquid (CNSL) dari kulit biji jambu mette, serta mengetahui efektivitas dan efisiensi minyak kulit mette (CNSL) dari kulit biji jambu mette untuk dapat dikonversi menjadi senyawa hidrokarbon fraksi ringan, terutama fraksi bensin melalui reaksi hidrorengkah secara katalitik sehingga diharapkan dapat memberikan informasi dan nilai tambah untuk pemanfaatan sebagai sumber bahan bakar alternatif terbarukan.