DEGRADASI GLISEROL MENGGUNAKAN GELOMBANG MIKRO Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Mahfud, DEA Oleh : Yudha Saputra 2306100064 Prasojo 2306100098 LABORATORIUM TEKNOLOGI PROSES KIMIA
LATAR BELAKANG Produksi biodiesel yang melimpah Hasil samping biodiesel berupa gliserol Upaya-upaya memanfaatkan dan meningkatkan nilai jual gliserol
RUMUSAN MASALAH Degradasi Gliserol Konvensional Suhu tinggi pada tekanan atmosferik atau suhu tinggi pada tekanan tinggi Energi relatif besar Cara Alternatif Menggunakan microwave Membangkitkan suhu tinggi Waktu pemanasan relatif singkat
BATASAN PENELITIAN Gliserol yang digunakan adalah gliserol 87% PA Tekanan atmosferik Perbandingan massa antara gliserol dengan air adalah 2 : 3
TUJUAN PENELITIAN 1. Mempelajari pengaruh gelombang mikro (daya,waktu) terhadap reaksi degradasi gliserol dengan parameter : a) Konsentrasi asetaldehid pada produk b) Gliserol yang terkonversi 2. Membandingkan dua jenis katalis (karbon aktif yang diasamkan dengan asam fosfat dan asam fosfotungstik) terhadap degradasi gliserol dengan parameter : a) Konsentrasi asetaldehid pada produk b) Gliserol yang terkonversi
GLISEROL Properties Nilai Berat molekul 92,1 Titik didih 290 0 C Titik beku 17 0 C Suhu kritis 492,2 0 C Tekanan kritis 42,5 atm Spesific gravity 1,26 1. Liquid kental 2. Bening, tak berwarna 3. Higroskopis 4. Larut sempurna dalam air Densitas (25 0 C) 1,25 g/cm 3 Viskositas (20 0 C) Thermal Conductivity 1,5 Pa.s 0,28 W/m.K
KARBON AKTIF Properties dari karbon aktif yang digunakan : Surface area : 144 m 2 /g Tidak larut dalam air Sifat fisik : Hitam Tidak berbau Berbentuk granular
MICROWAVE Karakteristik microwave Merambat dalam arah garis lurus Menembus kaca, plastik, dan keramik Panas gelombang mudah diserap oleh makanan dan air
MEKANISME PEMANASAN GELOMBANG MIKRO
PRODUK DEGRADASI GLISEROL Asam asetat Asetal dehid CH 4 Aseton GLISEROL + AIR CO 2 Acrolein Formal dehid CO
MEKANISME REAKSI KATALITIK Tsukuda (2007)
PENELITI TERDAHULU 1. Buhler, W, et. al, 2002 Reaksi pirolisis gliserol. Kondisi Operasi : Suhu 349 475 o C Tekanan 25, 35,45 MPa Produk : methanol, asetaldehid, propionaldehid, acrolein, ethanol, formaldehid, CO, CO 2, hidrogen.
2. Tsukuda, E, et. al, 2007 Degradasi gliserol menggunakan silika yang diasamkan. Asam yang digunakan : H 3 PO 4 H 3 BO 4 Kondisi Operasi : Suhu 275 & 325 o C Konsenstrasi gliserol 10 % Tekanan atmosferik Produk : asetaldehid, acrolein. hidroksi aseton, asam asetat
3. Lili, N, et. al, 2008 Degradasi gliserol menggunakan karbon aktif yang diasamkan dengan asam silikotungstik. Kondisi Operasi : Suhu 330 o C Konsentrasi gliserol 10 % Tekanan atmosferik Produk : acrolein, asetaldehid, hidroksi aseton
METODOLOGI PENELITIAN Skema peralatan penelitian 1 Keterangan : 1. Microwave 2. Penampung reaktan 3. Pemanas 4. Termokopel 5. Display termokopel 6. Display termokopel 7. Reaktor kaca 8. Kondensor 9. Water trap glass 10. Ice bath 11. Termokopel
BAHAN YANG DIGUNAKAN 1. Gliserol 87% PA. 2. Aquadest. 3. Katalis. 4. Asam fosfat. 5. Asam fosfotungstik.
VARIABEL PENELITIAN Daya Waktu Jumlah katalis : 300, 400, 500, dan 600 Watt : 4, 6, 8, 10, dan 12 menit : 2 gram Jenis Katalis : 1. Karbon aktif yang diasamkan dengan asam fosfat 2. Karbon aktif yang diasamkan dengan asam fospotungstik Kondisi Operasi : Tekanan : atmosferik
BESARAN YANG DIUKUR Konsentrasi asetaldehid (% massa) Dari Analisa GC (Gas Chromatography) Gliserol yang terkonversi
HASIL PENELITIAN 1. Pengaruh daya dan waktu terhadap konsentrasi produk asetaldehid yang terbentuk. Tabel konsentrasi produk asetaldehid untuk katalis karbon aktif yang diasamkan dengan asam fosfat P Waktu ( Menit ) 4 6 8 10 12 300 0,23 0,69 0,91 0,37 1,31 400 0,48 0,32 0,21 0,67 1,91 500 0,54 0,58 0,69 0,14 0,47 600 0,36 1,73 2,31 0,33 0,51
HASIL PENELITIAN 2.5 Konsentrasi asetaldehid (%) 2 1.5 1 0.5 Daya ( Watt ) 300 Watt 400 Watt 500 Watt 600 Watt 0 2 4 6 8 10 12 Waktu ( Menit ) Grafik konsentrasi produk asetaldehid fungsi waktu untuk berbagai daya
HASIL PENELITIAN 2. Pengaruh daya dan waktu terhadap konversi gliserol Tabel konversi gliserol menggunakan katalis karbon aktif yang diasamkan dengan asam fosfat P ( Watt ) t ( Menit) 4 6 8 10 12 300 65.92 % 66.09 % 67.88 % 71.47 % 73.91 % 400 67.39 % 68.37 % 71.63 % 75.38 % 77.99 % 500 73.91 % 75.54 % 79.29 % 80.11 % 81.25 % 600 82.39 % 82.72 % 83.04 % 84.02 % 85.33 %
HASIL PENELITIAN 90 85 Konversi (%) 80 75 70 Daya (Watt) 300 Watt 400 Watt 500 Watt 600 Watt 65 60 2 4 6 8 10 12 14 Waktu ( Menit ) Grafik konversi gliserol fungsi waktu pada berbagai daya
HASIL PENELITIAN 3. Pengaruh katalis terhadap konsentrasi produk asetaldehid yang terbentuk Tabel konsentrasi asetaldehid terhadap berbagai jenis katalis Waktu (Menit) Power (Watt) Konsentrasi asetaldehid (%) Katalis C + Asam fosfat C + Asam fosfotungstik 4 6 300 0,23 0,58 400 0,48 0,65 500 0,54 0,95 600 0,36 0,89 300 0,69 0,63 400 0,32 0,53 500 0,58 0,22 600 1,73 0,36
HASIL PENELITIAN 1 2 Konsentrasi asetaldehid (%) 0.8 0.6 0.4 0.2 Katalis C + H3PO4 C + As. Phospotungstic Konsentrasi asetaldehid (%) 1.6 1.2 0.8 0.4 Katalis C + H3PO4 C + As. Phospotungstic 0 0 300 1 400 2 500 3 600 4 Daya ( Watt) 0 0 300 1 400 2 500 3 600 4 Daya ( Watt) Grafik konsentrasi asetaldehid fungsi daya dengan berbagai katalis pada waktu 4 menit Grafik konsentrasi asetaldehid fungsi daya dengan berbagai katalis pada waktu 6 menit
HASIL PENELITIAN 4. Pengaruh katalis terhadap konversi gliserol Tabel konversi gliserol terhadap berbagai macam katalis t (mnt) 4 6 P (watt) C + Asam fosfotungstik C + Asam fosfat % % 300 76.20 65.92 400 77.66 67.39 500 82.55 73.91 600 91.03 82.39 300 79.95 66.09 400 82.23 68.37 500 86.14 75.54 600 91.68 82.72
HASIL PENELITIAN 95 95 90 90 85 85 Konversi (%) 80 75 70 Katalis C + asam phospat C + asam phospotungstic Konversi (%) 80 75 70 Katalis C + asam phospat C + asam phospotungstic 65 65 60 60 0 300 1 400 2 500 3 600 4 0 300 1 2400 3500 4600 Daya ( Watt ) Daya ( Watt ) Grafik konversi gliserol fungsi daya dengan berbagai katalis pada waktu 4 menit Grafik konversi gliserol fungsi daya dengan berbagai katalis pada waktu 6 menit
KESIMPULAN Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. a) Konsentrasi produk asetaldehid cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya daya dan waktu. Konsentrasi produk asetaldehid terbesar diperoleh pada waktu 8 menit dengan daya 600 watt. b) Konversi gliserol cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya daya dan waktu. Konversi gliserol terbaik didapat pada daya 600 watt dan waktu 12 menit yaitu 85 %.
2. a) Pada daya dan waktu yang sama, penggunaan asam fosfotungstik pada katalis mampu menghasilkan suhu yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan penggunaan asam fosfat. Suhu ini berpengaruh pada konsentrasi produk asetaldehid. b) Katalis karbon yang diasamkan dengan asam fosfotungstik menghasilkan konversi gliserol yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan katalis karbon yang diasamkan dengan asam fosfat. Konversi gliserol yang paling tinggi didapat pada daya 600 watt, dan waktu 6 menit yaitu sebesar 91,68 %.