Pengaruh Penambahan MoO3 terhadap Keasaman Bronsted dan Aktivitas Katalis Alumina-Silika Amorf dalam Esterifikasi Gliserol menjadi Triasetin

Abstract

Produksi biodiesel di Indonesia yang meningkat setiap tahunnya menyebabkan peningkatan jumlah produk samping berupa crude gliserol. Peningkatan crude gliserol tidak diiringi dengan diversifikasi produk dan pemanfaatannya hanya berupa proses pemurnian yang kurang menguntungkan karena harga gliserol yang cukup rendah di pasaran. Masalah ini dapat diatasi dengan mengolah gliserol menjadi turunannya berupa triasetin menggunakan metode esterifikasi gliserol dan asam asetat dengan bantuan katalis asam. Katalis alumina-silika amorf atau disebut katalis ASA dikenal sebagai katalis dengan mesoporositas yang tinggi. Namun, ASA sebagai katalis asam memiliki keasaman bronsted sedang sehingga penggunaannya dalam esterifikasi gliserol belum optimal untuk menghasilkan triasetin. Upaya untuk meningkatkan keasaman katalis ASA perlu dilakukan untuk menghasilkan reaksi esterifikasi dengan selektivitas yang tinggi terhadap produk triasetin, salah satunya dengan mengembankan oksida logam transisi. Molibdenum trioksida atau MoO3 merupakan salah satu oksida logam transisi yang mampu berinteraksi dengan alumina-silika membentuk gugus hidroksil yang menjadi situs asam bronsted. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis katalis ASA yang dimodifikasi dengan penambahan MoO3. Penambahan MoO3 dilakukan melalui metode impregnasi dengan konsentrasi 4%, 8% dan 12%. Katalis ASA dan MoO3/ASA hasil sintesis dikarakterisasi XRD, FTIR dan uji keasaman dengan gravimetri piridin-FTIR. Katalis diuji aktivitas katalitiknya dalam reaksi esterifikasi gliserol menjadi triasetin. Parameter aktivitas katalis ditentukan berdasarkan nilai konversi gliserol dan kelimpahan triasetin. Konversi gliserol ditentukan menggunakan metode titrasi asam-basa dan kelimpahan triasetin dengan GC-MS. Karakterisasi XRD menunjukkan bahwa katalis ASA hasil sintesis memiliki struktur amorf, ditunjukkan dengan munculnya hump (gundukan) range 2θ = 15-30° pada difraktogram yang dihasilkan. Hasil karakterisasi FTIR katalis ASA dan MoO3/ASA menunjukkan puncak-puncak vibrasi pada 796-802 cm-1 yang bersesuaian untuk vibrasi ulur simetris Si-O-Si dan 1620-1640 cm-1 untuk vibrasi tekuk O-H dari SiO-H. Adanya spesies Al pada kerangka silika mempengaruhi vibrasi ulur asimetris Si-O-Si atau Si-O-Al dengan menghasilkan puncak shoulder pada bilangan gelombang sekitar 1100 cm-1. Selain itu, katalis MoO3/ASA menghasilkan puncak baru pada bilangan gelombang 903-916 cm-1 yang merupakan vibrasi Mo=O terminal dan vibrasi Mo-O-Al pada 620-650 cm-1 yang mengkonfirmasi keberhasilan impregnasi MoO3 pada katalis ASA. Hasil uji keasaman menunjukkan bahwa penambahan MoO3 pada katalis ASA dapat meningkatkan keasaman yang dikaitkan karena adanya pembentukan situs asam bronsted hasil interaksi MoO3 dengan ASA. Semakin tinggi konsentrasi dari MoO3 yang ditambahkan menghasilkan keasaman yang semakin tinggi pula, masing-masing untuk konsentrasi 4%, 8% dan 12% sebesar 0,439; 0,521 dan 0,529 mmol/g. Namun, analisis keasaman bronsted tidak berhasil dilakukan dalam penelitian ini. Hasil pengujian aktivitas katalis dalam reaksi esterifikasi gliserol menjadi triasetin menunjukkan katalis 12%MoO3/ASA menghasilkan konversi gliserol dan kelimpahan triasetin yang lebih tinggi dibandingkan katalis ASA. Nilai konversi gliserol untuk katalis ASA dan 12%MoO3/ASA masing-masing sebesar 73% dan 89%, dan kelimpahan triasetin sebesar 6,85% dan 9,87%. Namun, kelimpahan triasetin yang diperoleh masih jauh lebih rendah dibandingkan dengan produk monoasetin. Hal ini berarti bahwa baik katalis ASA maupun 12%MoO3/ASA belum mampu menghasilkan reaksi esterifikasi dengan kelimpahan yang tinggi terhadap produk triasetin.