BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Tingginya permintaan terhadap bahan bakar yang terbarukan dan rendah polusi telah membuat biodiesel menjadi pilihan yang sangat menarik bagi beberapa negara di dunia. Hal ini menyebabkan peningkatan produksi gliserol, karena gliserol merupakan produk samping yang terbentuk dengan proporsi berat 1 : 10 selama produksi biodiesel [1]. Tingginya jumlah produksi gliserol sebagai produk samping, mengakibatkan penurunan harga pasar gliserol yang kemudian telah membangkitkan minat untuk mengembangkan lebih jauh lagi aplikasi gliserol. Penggunaan gliserol sebagai bahan baku telah menjadi perhatian khusus dalam pengembangan berbagai proses sintetis baru yang ramah lingkungan serta berkelanjutan [2]. Salah satu metode yang banyak digunakan untuk memproduksi produk turunan gliserol adalah melalui esterifikasi gliserol. Dalam reaksi esterifikasi dihasilkan bermacam-macam ester yang mempunyai banyak kegunaan dan bernilai lebih tinggi. Produk dari konversi gliserol ini bersifat ramah lingkungan dan terbarukan karena bukan merupakan turunan dari minyak bumi [3] Salah satu turunan gliserol yang banyak dikembangkan adalah gliserol tribenzoat. Produk gliserol tribenzoat ini digunakan untuk aplikasi bahan plasticizer untuk industri polimer, bahan tambahan pada makanan, bahan anti air pada tinta printer, bahan pada pewarna kuku, dan sebagai tambahan pada minyak citrus untuk menaikkan nilai specific gravity minyak [4] [5] [6]. Adapun beberapa penelitian sebelumnya yang mendukung penelitian ini terangkum pada Tabel 1.1. Tabel 1.1 Penelitian Penelitian Terdahulu No Penulis Penelitian Sebelumnya 1. Tamayo et al, 2011 :Esterification of Benzoic Acid and Glicerol to α- Monobenzoate Glycerol in Solventless Media Using an Industrial Free Candida antartica lipase B : Gliserol murni (99%), Asam benzoat 1
2. Prasetyo, dkk., 2012 3. Abdurrakhman, dkk.,2013 4. Khayoon et al, 2014 Enzim : - : Candida antartica lipase B : Esterifikasi dengan Perlakuan Enzim : Konversi 90% dengan konsentrasi gliserol 20, Temperatur= 60 o, kecepatan pengadukan 450 rpm, konsentrasi enzim 30 g/liter, konsentrasi benzoate 30 g/liter, dan gliserol 20 g/l : Proses Reaksi Gliserol dan Asam Benzoat Dengan Menggunakan Katalis Asam Sulfat : Gliserol 90% dan Asam Benzoat : Metanol : Esterifikasi dengan katalis asam sulfat : Yield tertinggi sebesar 64,165 % diperoleh pada rasio mol gliserol dan asam benzoat 1:3, temperatur 60 o C, kecepatan pengaduk 200 rpm : Studi Awal Proses Pembuatan Glycerol Tribenzoat Dari Gliserol Dan Asam Benzoat Dengan Menggunakan Katalis Asam Klorida : Gliserol 90% dan Asam Benzoat : Metanol : Esterifikasi dengan katalis asam klorida : Yield tertinggi sebesar 71,87 % pada rasio mol asam benzoat : gliserol (3,5 :1), katalis 7 %, dan suhu 65 o C, kecepatan pengaduk 100 rpm : Improved production of Fuel Oxygenates Via Glycerol Acetylation with Acetic Acid. : Gliserol kemurnian tinggi (>99%) dan Asam Asetat : Esterifikasi dengan katalis 3%Y/SBA- 3 : 1.Konversi gliserol 100%, dengan suhu 110 o C, waktu reaksi 2,5 jam, 0,05 gram katalis (1%), rasio mol glycerol : asam asetat (1:4) 2.Katalis 3%Y/SBA-3 stabil hingga pemakaian yang ketiga kalinya Berdasarkan penelitian sebelumnya, pembuatan gliserol tribenzoat dilakukan melalui proses esterifikasi, yang menggunakan katalis asam homogen 2
dan enzim. Pada penelitian ini akan digunakan katalis heterogen yang diaktivasi dengan menggunakan asam klorida sehingga membentuk H- zeolit. Proses aktivasi ini dilakukan untuk membersihkan pori, membuang senyawa pengotor, modifikasi luas permukaan serta keasaman [7]. Pada penelitian ini ingin diperoleh persen berat optimum katalis H-zeolit dalam reaksi pembuatan gliserol tribenzoat. Pengaktivasian katalis heterogen (zeolit) dengan HCl digunakan bertujuan untuk memperoleh sifat-sifat unggul dari zeolit dan HCl. Asam klorida dipakai karena merupakan satu - satunya katalis asam homogen yang dapat dipertimbangkan untuk dipulihkan kembali dan digunakan kembali karena bersifat tidak terlarut dan terdistribusi dalam produk [8]. Pemilihan penggunaan katalis padat berupa zeolit dikarenakan reaksi dengan produk samping air mendeaktivasi katalis asam padat selama reaksi. Sehingga, zeolit yang tinggi kandungan silika, yang bersifat hidrofobik, diharapkan untuk menunjukkan aktivitas katalitik yang tinggi untuk reaksi ini [9]. Pada penelitian ini digunakan pelarut metanol karena pelarut metanol memiliki keunggulan dalam hal viskositas, dimana viskositas metanol satu orde lebih rendah dibanding pelarut lain, dan memiliki tegangan permukaan rendah yang mencegah terjadinya foaming, serta metanol dapat bersifat sebagai pelarut polar dan non polar [10]. Pada penelitian ini diperlukan pelarut yang bersifat nonpolar agar sistem tetap dalam keadaan homogen dan tidak terbentuk fasa solid liquid. Pada penelitiannya, Khayoon et al (2014) juga meneliti mengenai kemampuan katalis heterogen untuk direcycle. Khayoon et al (2014) menggunakan katalis 3%Y/SBA-3 pada esterifikasi gliserol dan asam asetat, dan katalis tersebut memiliki performa yang stabil hingga pemakaian yang ke -3. Maka pada penelitian ini ingin dilihat pengaruh recycle katalis asam H-Zeolit pada hasil esterifikasi gliserol dengan asam benzoat. Dengan dilakukannya penelitian ini, diharapkan diperoleh informasi mengenai pengaruh penggunaan katalis H Zeolit yang diaktivasi dengan HCl dalam meningkatkan yield dari gliserol tribenzoat melalui reaksi esterifikasi gliserol dengan asam benzoat, karena sejauh ini belum ada penelitian mengenai 3
pembuatan gliserol tribenzoat dengan menggunakan katalis heterogen, serta melihat kemampuan katalis tersebut untuk digunakan kembali (recycle). 1.2 PERUMUSAN MASALAH Adapun perumusan masalah dari penelitian ini adalah 1. Bagaimana pengaruh rasio persen berat (% wt) katalis H- Zeolit yang diaktivasi dengan HCl dalam esterifikasi gliserol dengan asam benzoat dengan pelarut metanol 2. Bagaimana pengaruh penggunaan kembali (recycle) katalis H-Zeolit terhadap yield gliserol tribenzoat 1.3 TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh rasio persen berat (% wt) katalis H- Zeolit yang diaktivasi dengan HCl dalam esterifikasi gliserol dengan asam benzoat dengan pelarut metanol 2. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan kembali (recycle) katalis H-Zeolit terhadap yield gliserol tribenzoat 1.4 MANFAAT PENELITIAN Adapun manfaat dari penelitian ini adalah 1. Meningkatkan yield dari gliserol tribenzoat dengan menggunakan metode esterifikasi gliserol dengan asam benzoat. 2. Menambah informasi mengenai performansi penggunaan katalis H Zeolit yang diaktivasi dengan HCl dalam reaksi pembuatan gliserol tribenzoat melalui proses esterifikasi 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Proses Industri Kimia dan Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,, Medan. Penelitian ini memiliki ruang lingkup atau batasan sebagai berikut: 4
1. Sampel yang digunakan adalah gliserol 90% 2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah esterifikasi dengan katalis asam 3. Variabel penelitian adalah Persen berat (%w/w) katalis H Zeolit terhadap gliserol, dan penggunaan kembali (recycle) H- Zeolit: Persen berat (%w/w) katalis H Zeolit (5% ; 6% ; 7%; 8%) Penggunaan kembali (recycle) H- Zeolit (katalis segar ; katalis cucian 1 ; katalis cucian 2; katalis cucian 3) 4. Pengujian menggunakan : Fourier Transform InfraRed (FTIR) untuk mengetahui ada tidaknya kemiripan spectra sampel produk dengan gliserol tribenzoate Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) untuk mengetahui kadar silika dan aluminium pada katalis zeolite baik sebelum maupun sesudah aktivasi 5