Sintesis Kalsium Aluminat (caal2o4) Dengan Variasi Suhu Dan Waktu Menggunakan Metode Hidrotermal Sebagai Katalis Biodiesel

Abstract

Sumber energi yang sering digunakan salah satunya adalah minyak bumi. Ketergantungan terhadap bahan bakar minyak bumi dapat dikurangi dengan cara memanfaatkan bahan bakar biodiesel. Biodiesel dapat dihasilkan melalui proses esterifikasi ataupun transesterifikasi minyak nabati dengan alkohol menggunakan katalis. Reaksi transesterifikasi dalam produksi biodiesel berlangsung dengan bantuan katalis baik katalis homogen maupun heterogen. Katalis heterogen memiliki keunggulan dibandingkan dengan katalis homogen, diantaranya tidak korosif, mudah dilakukan pemisahan dari produk cairnya, serta aktivitas dan selektifitasnya tinggi. Salah satu katalis heterogen yaitu alumina (Al2O3) dimodifikasi dengan menggunakan kalsium oksida (CaO) dapat membentuk kalsium aluminat (CaAl2O4). Metode yang digunakan dalam sintesis katalis kalsium aluminat (CaAl2O4) diantaranya Microwave Combustion Method (MCM), solid-state, sol-gel dan hidrotermal. Kelemahan dari ketiga metode tersebut membutuhkan suhu yang tinggi dan proses yang lama dalam sintesisnya. Metode lain dikembangkan untuk mengatasi masalah tersebut, salah satunya dengan menggunakan metode hidrotermal. Katalis heterogen juga telah banyak dikembangkan dalam proses produksi biodiesel. Preparasi katalis dilakukan menggunakan metode hidrotermal dengan variasi suhu hidrotermal 150oC, 175oC dan 200oC. Sampel dikalsinasi pada suhu 700oC selama 5 jam dan selanjutnya didinginkan pada suhu ruang sehingga diperoleh katalis kalsium aluminat. Katalis kalsium aluminat dengan suhu optimum dapat dilihat dari hasil karakterisasi menggunakan XRD. Kalsium aluminat dilakukan sintesis kembali dengan perlakuan yang sama pada suhu optimum dan variasi waktu hidrotermal yang digunakan yaitu 10 jam, 15 jam dan 20 jam. Aktivitas katalis terhadap biodiesel diukur berdasarkan hasil reaksi transesterifikasi minyak sawit dengan metanol perbandingan mol 1:12. Konversi minyak sawit menjadi biodiesel ditentukan menggunakan kromatografi gas spektrometri massa (GC-MS). Berdasarkan hasil karakterisasi XRD dapat diketahui bahwa hasil sintesis pada variasi suhu dan waktu yang diperoleh pada penelitian ini dalam bentuk beberapa fasa diantaranya CaAl2O4; Ca3Al2(OH)12; AlO(OH); Ca3Al2O6 dan 12CaO.7Al2O3. Hasil penelitian pada variasi suhu diketahui % fasa kalsium aluminat (CaAl2O4) pada suhu hidrotermal 150°C lebih besar daripada suhu 175°C, sedangkan pada suhu 200°C mengalami peningkatan % fasa dari kalsium aluminat (CaAl2O4). Hasil penelitian pada variasi waktu menunjukkan % fasa kalsium aluminat (CaAl2O4) pada waktu hidrotermal 20 jam lebih kecil daripada waktu 15 jam. Hal tersebut menunjukkan bahwa suhu dan waktu berpengaruh terhadap stabilitas fasa pada sintesis hidrotermal. Katalis hasil sintesis hidrotermal dengan suhu dan waktu optimum diaplikasikan dalam proses transesterifikasi biodiesel untuk mengetahui aktivitas dari katalis. Berdasarkan hasil analisis GC MS menunjukkan bahwa terdapat sepuluh puncak dengan tiga senyawa dominan penyusun metil ester yaitu metil palmitat, metil oleat dan metil stearat. Keberhasilan transesterifikasi minyak sawit menjadi metil ester (biodiesel) pada penelitian ini menghasilkan % konversi sebesar 46,39%. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, diperoleh kesimpulan bahwa pengaruh suhu hidrotermal terhadap fasa CaAl2O4 pada penelitian ini bersifat fluktuatif dimana pada suhu 175°C mengalami penurunan %fasa dan meningkat lagi pada suhu 200°C. Pengaruh waktu hidrotermal terhadap fasa CaAl2O4 pada penelitian ini bersifat fluktuatif, dimana pada waktu hidrotermal 15 jam mengalami peningkatan %fasa dan mengalami penurunan %fasa pada waktu hidrotermal 20 jam. Aktivitas katalis CaAl2O4 terhadap hasil reaksi transesterifikasi menghasilkan konversi metil ester sebesar 46,39%.