A. Latar Belakang Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan BAB I PENGANTAR Dalam era globalisasi, penting bagi indonesia sebagai negara yang sedang berkembang untuk meningkatkan pembangunan di segala bidang termasuk dari sektor industri. Salah satu diantaranya adalah industri kimia. Perkembangan industri kimia oleh pemerintah ditandai dengan adanya pendirian pabrik-pabrik kimia baru, yang dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan bahan-bahan industri dalam negeri. Salah satu jenis bahan kimia yang masih diperoleh dengan cara impor dari negara-negara produsen termasuk diantaranya adalah metil salisilat. Oleh sebab itu, muncul konsep pemikiran bahwa masa depan pendirian pabrik metil salisilat mempunyai peluang yang baik guna menunjang berbagai industri lain disamping dapat menghemat devisa negara melalui pengurangan impor metil salisilat dari luar negeri. Metil salisilat yang memiliki rumus kimia C 8 H 8 O 3 merupakan senyawa organik dengan cincin aromatik yang termasuk dalam golongan ester. Senyawa ini merupakan turunan dari asam salisilat yang paling penting secara komersial, disamping asam asetil salisilat (aspirin). Metil salisilat atau asam 2-hidroksi benzoat metil ester sering juga dikenal sebagai 2- carbomethoxyphenol; methyl 2-hydroxybenzoate; salicylic acid methyl ester; synthetic sweetbirch oil; synthetic teaberry oil atau synthetic wintergreen oil (Lapczynski, 2007). Struktur kimia metil salisilat dapat dilihat pada gambar 1.1 Gambar 1.1 Struktur Kimia Metil Salisilat (Sigmaaldrich, 2014) 1
Di alam metil salisilat dapat ditemukan pada daun tanaman Gandapura (Gaultheria punctata), batang tanaman Betula Lenta L atau Sweet Birch, minyak ylang-ylang, cassia, polianthes tuberose, buah-buahan seperti strawberry dan peach serta berupa glucosida pada bermacam tanaman lainnya. Metil salisilat mempunyai aroma yang khas dan berfasa cair dalam suhu ruang serta kelarutannya dalam air sedikit. Metil salisilat larut dalam etanol, etil eter, dan asam asetat. Kegunaan dari senyawa metil salisilat antara lain: a. Meringankan penyakit otot, reumatik, dan sakit kepala. Metil salisilat digunakan sebagai bahan baku untuk sintesis bahan farmasi, terutama digunakan untuk penghilang rasa sakit. Produk akhir dari metil salisilat ini seperti salep, balsam, cream, lotion, dan produk industri farmasi lainnya. b. Pemberi aroma dan pengharum pada karena metil salisilat dapat diformulasikan dalam essential oil, parfum, dan kosmetik. c. Sebagai flavouring metil salisilat digunakan dalam perawatan mulut yaitu untuk pasta gigi juga mouth wash, permen serta minuman. d. Pembawa zat warna dan stabilizer sinar uv dalam resin akrilat. e. Pelarut untuk derivate selulosa f. Tinta copy, printing ( pencetak ) Berdasarkan data Badan Pusat Statistik, tabel di bawah ini merupakan kebutuhan metil salisilat dari tahun 2009-2014 yaitu sebagai berikut : Tahun Kebutuhan Metil Salisilat, ton/tahun 2009 1490,58 2010 1651,27 2011 1710,40 2012 1951,79 2013 2010,59 2014 2125,33 2
Walaupun tingkat konsumsi metil salisilat di Indonesia semakin meningkat, namun sampai saat ini belum ada perusahaan yang memproduksi karena metil salisilat masih diimpor dari negara lain. Sehubungan dengan hal tersebut, maka sangat tepat apabila di Indonesia didirikan pabrik metil salisilat yang memiliki kapasitas 50.000 ton/tahun dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan untuk diekspor dan dapat memenuhi kebutuhan negara-negara tetangga di Asia Tenggara. Pabrik metil salisilat ini akan didirikan di Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur dengan pertimbangan lokasi merupakan kawasan industri terpadu yang sangat banyak berdiri industri-industri yang diantaranya membutuhkan Metil Salisilat sebagai bahan bakunya, sehingga prospek pemasaran produk cukup baik. Produksi metil salisilat di pabrik ini menggunakan metode fishcer esterification sebagai proses utama dengan bahan baku asam salisilat yang diperoleh dengan mengimpor dari China, metanol diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri, sedangkan katalis asam sulfat didapatkan dari PT. Petrokimia Gresik. Melihat dari banyaknya penggunaan metil salisilat di berbagai ndustri di Indonesia, diperkirakan pabrik metil salisilat ini akan menjadi industri yang menarik. B. Tinjauan Pustaka Metil Salisilat dapat diproduksi dengan beberapa cara sebagai beikut : 1. Distilasi Minyak atsiri adalah kelompok besar dari minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang namun mudah menguap sehingga memberikan aroma yang khas. Salah satu yang berpotensi menghasilkan minyak atsiri adalah tanaman yang termasuk dalam family ericaceae yaitu, gandapura atau yang dikenal juga sebagai Indian wintergreen. Menurut Oyen dan Dung (1999) Tanaman ini dapat tumbuh pada dataran tinggi, 1.300 3.300 m dpl. Metil salisilat merupakan komponen utama dari minyak gandapura, jumlahnya dapat mencapai 93% (Heyne, 1987). 3
Pengambilan minyak gandapura dapat diperoleh dengan cara distilasi. Secara umum, distilasi merupakan suatu metode pemisahan bahan kimia yang didasarkan pada perbedaan tingkat volatilitas (kemudahan suatu zat untuk menguap) pada suhu dan tekanan tertentu. Didunia komersil, metode destilasi/penyulingan minyak atsiri dapat dilakukan dengan 3 cara, antara lain: a) Penyulingan dengan sistem rebus (Water Distillation) Cara penyulingan dengan sistem ini adalah dengan memasukkan bahan baku, baik yang sudah dilayukan, kering ataupun bahan basah ke dalam ketel penyuling yang telah berisi air kemudian dipanaskan. Uap yang keluar dari ketel dialirkan dengan pipa yang dihubungkan dengan kondensor. Uap yang merupakan campuran uap air dan minyak akan terkondensasi menjadi cair dan ditampung dalam wadah. Selanjutnya cairan minyak dan air tersebut dipisahkan dengan separator pemisah minyak untuk diambil minyaknya saja. Keuntungan : a. Alat sederhana dan mudah diperoleh b. Mudah dilakukan c. Kualitas minyak yang dihasilkan baik, asal diperhatikan suhunya jangan terlalu tinggi Kerugian : a. Tidak semua bahan dapat dilakukan dengan teknik ini, terutama bahan yang mengandung fraksi sabun, bahan yang larut dalam air dan bahan yang mudah hangus b. Adanya air sering terjadi hidrolisa c. Waktu penyulingan lama b) Penyulingan dengan air dan uap (Water and Steam Distillation) Penyulingan dengan air dan uap ini biasa dikenal dengan sistem kukus. Cara ini sebenarnya mirip dengan sistem rebus, hanya saja bahan baku dan air tidak bersinggungan langsung karena dibatasi dengan saringan diatas air. Cara ini adalah yang paling banyak dilakukan pada dunia industri karena 4
cukup membutuhkan sedikit air sehingga bisa menyingkat waktu proses produksi. Kelebihan destilasi air dan uap: a. Menghasilkan minyak esensial dalam jumlah yang lebih banyak. b. Komponen minyak esensial lebih sedikit kemungkinannya untuk mengalami hidrolisis dan polimerisasi. c. Kualitas minyak yang dihasilkan lebih reproducible dibandingkan dengan destilasi air. d. Proses lebih cepat sehingga lebih efisien. Kekurangan destilasi air dan uap: a. Dikarenakan tekanan yang rendah dari uap yang terbentuk, minyak yang memiliki titik didih yang tinggi memerlukan kuantitas uap yang lebih besar untuk penguapan dan waktu destilasi yang lebih lama. b. Bahan tanaman menjadi basah, sehingga memperlambat destilasi karena air harus diuapkan untuk berkondensasi. (Muliasari, Fitrika, Diyono; 2013) c) Penyulingan dengan uap langsung (Direct Steam Distillation) Pada sistem ini bahan baku tidak kontak langsung dengan air maupun api namun hanya uap bertekanan tinggi yang difungsikan untuk menyuling minyak. Prinsip kerja metode ini adalah membuat uap bertekanan tinggi didalam boiler, kemudian uap tersebut dialirkan melalui pipa dan masuk ketel yang berisi bahan baku. Uap yang keluar dari ketel dihubungkan dengan kondensor. Cairan kondensat yang berisi campuran minyak dan air dipisahkan dengan separator yang sesuai berat jenis minyak. Penyulingan dengan metode ini biasa dipakai untuk bahan baku yang membutuhkan tekanan tinggi pada proses pengeluaran minyak dari sel tanaman, misalnya gaharu, cendana, dll. Keuntungan : a. Terjadi pembengkakan sel sehingga uap air mudah mempenetrasi jaringan untuk membawa minyak keluar b. Pembebasan minyak lebih mudah 5
c. Uap melindungi minyak dari oksidasi d. Kondensasi minyak serta air dalam pendingin terjadi dalam waktu sama, sehingga mengurangi minyak yang terlarut dalam air Kerugian : a. Peralatan rumit karena perlu ketel penghasil uap b. Ketel tersebut memerlukan konstruksi yang kuat serta alat pengaman yang baik dibanding metode penyulingan lain Penerapan penggunaan metode distilasi didasarkan atas beberapa pertimbangan seperti jenis bahan baku tanaman, karakteristik minyak, proses difusi minyak dengan air panas, dekomposisi minyak akibat efek panas, efisiensi produksi dan alasan nilai ekonomis serta efektifitas produksi. Secara garis besar, kelebihan dan kekurangan proses distilasi antara lain: Kelebihan proses: a. Proses secara keseluruhan sederhana, sehingga energi yang di butuhkan relatif lebih sedikit karena tidak memerlukan proses pemisahan lebih lanjut. b. Pemisahan mudah dilakukan karena karakteristik dari minyak gandapura yang bersifat immiscible dari lapisan air. Kekurangan proses: a. Ketersediaan bahan baku yang terbatas dan fluktuatif sehingga mempengaruhi kontinuitas produksi minyak gandapura karena mengandalkan sumber tanaman gandapura dari daerah tertentu. b. Kapasitas produksi minyak gandapura dengan cara distilasi tidak terlalu besar karena menggunakan proses batch. 2. Proses esterifikasi asam salisilat dan metanol menghasilkan metil salisilat Reaksi esterifikasi merupakan reaksi reversible antara asam karboksilat dan alkohol untuk menghasilkan ester. Reaksi esterifikasi berjalan lambat, oleh karena itu perlu adanya katalis asam kuat untuk mempercepat reaksi. Reaksi esterifikasi dengan bantuan katalis asam kuat biasa dikenal dengan fischer esterification. 6
Reaksi antara metanol dan asam salisilat dengan katalis asam sulfat merupakan contoh reaksi esterifikasi yang menghasilkan produk berupa metil salisilat. Reaksi esterifikasi akan terjadi apabila suhu reaksi tercapai, oleh karena itu umpan asam salisilat dan metanol yang masuk di panaskan terlebih dahulu dan suhu reaktor juga dipertahankan pada suhu rekasi. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan dapat balik, untuk memperoleh hasil yang optimum kesetimbangan perlu digeser kearah pembentukan ester. Cara yang dapat dilakukan yaitu dengan mereaksikan reaktan dengan jumlah yang berlebih. Pemilihan rekatan yang berlebih dengan dipertimbangkan juga ketersediaan dan harga. Menghilangkan air yang terbentuk bersama dengan ester juga dapat dilakukan untuk meningkatkan yield. Gambar 1.2 Reaksi Esterifikasi Metil Salisilat dari Asam salisilat dan Metanol Pemisahan ester dari komponen lainnya dilakukan dengan mereaksikan basa dengan hasil esterifikasi yang bertujuan untuk menetralkan sisa asam salisilat dan juga katalis asam sulfat yang tidak bereaksi. Pemisahan mudah dilakukan pada skala besar karena umumnya distilasi digunakan untuk memisahkan produk dari hasil sampingnya. Setelah mempertimbangkan kedua proses tersebut, untuk merancang pabrik metil salisilat dipilih proses esterifikasi asam salisilat dengan metanol, dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Ketersediaan bahan baku, baik asam salisilat maupun metanol lebih terjamin dibandingkan dengan ketersediaan tanaman gandapura yang hasil tanamnya dapat berfluktuasi karena tergantung pada musim dan cuaca. 7
2. Kapasitas produksi, proses dengan steam distillation berlangsung secara batch dan tidak dapat memproduksi dengan kapasitas yang tinggi 3. Proses esterifikasi lebih ekonomis dan lebih mudah untuk dilakukan. 8