Sintesis Etil Levulinat dari Asam Levulinat menggunakan Katalis Heterogen Zeolite Socony Mobile-5 (ZSM-5)

Ahmad Fauzan, Adzqia Nur Hanifah, Dian Ratna Sumina, Novia Rahmadani Putri

Sari


Meningkatnya populasi penduduk akan diiringi dengan peningkatan penggunaan bahan bakar fosil untuk berbagai keperluan. Pada tahun 2021, cadangan minyak bumi nasional sebesar 4,17 miliar barrel yang diperkirakan akan tersedia hingga tahun 2030, hal tersebut memicu adanya pengembangan teknologi untuk mencari sumber energi alternatif, salah satunya yaitu biomassa yang dapat dikonversi menjadi biodiesel. Etil levulinat merupakan senyawa kimia berbasis biomassa yang memiliki banyak kegunaan, salah satunya yaitu sebagai zat aditif campuran bahan bakar. Etil levulinat dapat dihasilkan melalui reaksi esterifikasi dari asam levulinat dan etanol menggunakan katalis heterogen ZSM-5. Sintesis etil levulinat dilakukan pada suhu 77-78oC dengan variasi waktu esterifikasi (3 jam, 6 jam, 9 jam),  rasio mol asam levulinat : etanol  (1:4, 1:8, 1:12), dan catalyst loading (%-wt) (15%, 20%, 25%). Analisis karakteristik etil levulinat yang dihasilkan menggunakan alat uji Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS) dan metode titrasi asam basa untuk mengetahui nilai konversi asam levulinat. Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh nilai konversi asam levulinat tertinggi sebesar 94,86% dengan proses esterifikasi selama 9 jam, rasio mol 1:8, dan catalyst loading (%-wt) sebesar 25%. Melalui uji GC-MS diperoleh 5 peak tertinggi dan produk etil levulinat terletak pada peak ke-5 dengan luas area 525.350. Melalui analisis performa katalis (catalyst reusability), katalis heterogen ZSM-5 dapat digunakan kembali hingga 4 kali run dengan nilai konversi asam levulinat awal sebesar 87,96% dan nilai konversi  asam levulinat akhir sebesar 71,55%.


Kata Kunci


Biomassa; biodiesel;etil levulinat;katalis heterogen;ZSM-5

Teks Lengkap:

PDF

Referensi


Kementerian Energi dan Sumber Daya Alam. “Cadangan Minyak Indonesia Tersedia untuk 9,5 Tahun dan Cadangan Gas 19,9 Tahun”. Siaran Pers Nomor:028.Pers/04/SJI/2021. 2021.

Sun, Y., & Cheng, J. “Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: A review”. Bioresource Technology, 83(1), 1–11, 2002, doi: 10.1016/S0960-8524(01)00212-7

Indonesia, P. P. R. “Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 79 Tentang Kebijakan Energi Nasional” (hlm. 1–36), 2014.

Sisca, V. “Aplikasi Katalis Padat Dalam Produksi Biodiesel Application Solid Catalyst in Biodiesel Production”. JurnalZarah, 6(1), 30–38, 2018.

Helwani, Z., Othman, M. R., Aziz, N., Fernando, W. J. N., & Kim, J. “Technologies for production of biodiesel focusing on green catalytic techniques: A review”. Fuel Processing Technology, 90(12), 1502–1514, 2009, doi: 10.1016/j.fuproc.2009.07.016

Murugesan, A., Umarani, C., Subramanian, R., & Nedunchezhian, N. “Biodiesel as an alternative fuel for diesel engines-A review”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(3), 653–662, 2009, doi: 10.1016/j.rser.2007.10.007

Im, H., Kim, B., & Lee, J. W. “Concurrent production of biodiesel and chemicals through wet in situ transesterification of microalgae”. Bioresource Technology, 193, 386–392, 2015, doi: 10.1016/j.biortech.2015.06.122

Texaco. “Texaco/NYSERDA/Biofine: Ethyl Levulinate D‐975”. 2000.

Unlu, D., Ilgen, O., & Hilmioglu, N. D. “Biodiesel additive ethyl levulinate synthesis by catalytic membrane: SO4-2/ZrO2 loaded hydroxyethyl cellulose”. Chemical Engineering Journal, 302, 260–268, 2016, doi: 10.1016/j.cej.2016.05.047

Guan, G., Kusakabe, K., & Yamasaki, S. “Tri-potassium phosphate as a solid catalyst for biodiesel production from waste cooking oil”. Fuel Processing Technology, 90(4), 520–524, 2009, doi: 10.1016/j.fuproc.2009.01.008

Nandiwale, K. Y., Sonar, S. K., Niphadkar, P. S., Joshi, P. N., Deshpande, S. S., Patil, V. S., & Bokade, V. V. “Catalytic upgrading of renewable levulinic acid to ethyl levulinate biodiesel using dodecatungstophosphoric acid supported on desilicated H-ZSM-5 as catalyst”. Dalam Applied Catalysis A: General (Vol. 460–461), 2013, doi: 10.1016/j.apcata.2013.04.024

Falamaki, C., Edrissi, M., & Sohrabi, M. “Studies on the crystallization kinetics of zeolite ZSM-5 with 1,6-hexanediol as a structure-directing agent”. Zeolites, 19(1), 2–5, 1997, doi: 10.1016/S0144-2449(97)00025-0

Kumar, N., Nieminen, V., Demirkan, K., Salmi, T., Yu. Murzin, D., & Laine, E. “Effect of synthesis time and mode of stirring on physico-chemical and catalytic properties of ZSM-5 zeolite catalysts”. Applied Catalysis A: General, 235(1–2), 113–123, 2002, doi: 10.1016/S0926-860X(02)00258-2

Pasquale, G., Vázquez, P., Romanelli, G., & Baronetti, G. “Catalytic upgrading of levulinic acid to ethyl levulinate using reusable silica-included Wells-Dawson heteropolyacid as catalyst”. Catalysis Communications, 18, 115–120, 2012, doi: /10.1016/j.catcom.2011.12.004

Nasution, M. B., Arifah, M., Tsabitah, R. N., Studi, P., Kimia, P., Tarbiyah, I., Uin, K., Hidayatullah, S., & Abstrak, J. “Pengamatan Laju Reaksi Terhadap Faktor-Faktor yang Mempengaruhinya”. 2014.

Halder, M., Bhanja, P., Islam, M. M., Chatterjee, S., Khan, A., Bhaumik, A., & Islam, S. M. “Porous organic polymer as an efficient organocatalyst for the synthesis of biofuel ethyl levulinate”. Molecular Catalysis, 494, 2020, doi: 10.1016/j.mcat.2020.111119

Abdurrojaq, N., Devitasari, R. D., Aisyah, L., Faturrahman, N. A., Bahtiar, S., Sujarwati, W., Wibowo, C. S., Anggarani, R., & Maymuchar, M. “Perbandingan Uji Densitas Menggunakan Metode ASTM D1298 dengan ASTM D4052 pada Biodiesel Berbasis Kelapa Sawit”. Lembaran publikasi minyak dan gas bumi, 55(1), 49–57, 2021, doi: 10.29017/lpmgb.55.1.576

Kwanchareon, P., Luengnaruemitchai, A., & Jai-In, S. “Solubility of a diesel-biodiesel-ethanol blend, its fuel properties, and its emission characteristics from diesel engine”. Fuel, 86(7–8), 1053–1061, 2007.

Rosalina, R. “Pengukuran Viskositas Minyak Goreng pada Berbagai Variasi Suhu dengan Menggunakan Fiber Optik”. 87(1,2), 149–200, 2017.

Unlu, D., Boz, N., Ilgen, O., & Hilmioglu, N. “Improvement of Fuel Properties of Biodiesel with Bioaddtive Ethyl Levulinat”. Open Chem, 16(2), 647–652, 2018.

Martínez, G., Sánchez, N., Encinar, J. M., & González, J. F. “Fuel properties of biodiesel from vegetable oils and oil mixtures”. Influence of methyl esters distribution. Biomass and Bioenergy, 63, 22–32, 2014.

Kaur, N., & Ali, A. “Kinetics and reusability of Zr/CaO as heterogeneous catalyst for the ethanolysis and methanolysis of Jatropha crucas oil”. Fuel Processing Technology, 119, 173–184, 2014.




DOI: https://doi.org/10.17509/ci.v3i1.60266

Refbacks

  • Saat ini tidak ada refbacks.


##submission.copyrightStatement##