KATALIS SUPERBASA Ca(OH)2-ALAM/KF UNTUK TRANSESTERIFIKASI MINYAK KELAPA SAWIT

I.F. NURCAHYO, Karna Wijaya;Triyono;Arief Budiman

2018 | Disertasi | DOKTOR KIMIA

Katalis superbasa Ca(OH)2-alam/KF telah disintesis dengan metode tumbuk dan kalsinasi dengan metode RTA (rapid thermal annealing). Katalis superbasa ini telah diaplikasikan untuk mengkatalisis transesterifikasi minyak kelapa sawit menjadi biodiesel. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh temperatur kalsinasi dan rasio molar Ca(OH)2 : KF terhadap aktivitas katalis Ca(OH)2-alam/KF pada transesterifikasi minyak kelapa sawit, pengaruh pengotor CaCO3 dalam Ca(OH)2 dalam reaksi pembentukan senyawa aktif KCaF3, dan mekanisme serta kinetika transesterifikasi minyak kelapa sawit menggunakan katalis alam Ca(OH)2-alam/KF. Katalis superbasa dikarakterisasi dengan XRD, FTIR, surface area analyser, TPD-CO2, dan TGA. Konversi minyak menjadi biodiesel dianalisis menggunakan H-NMR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kalsinasi optimum terjadi pada 500 oC dan rasio molar Ca(OH)2 : KF adalah 0,83:1,0. Pada kondisi optimum tersebut, 97,6% minyak telah terkonversi menjadi biodiesel. Pengotor CaCO3 ikut bereaksi menjadi KCaF3 ortorombik, sedangkan Ca(OH)2 bereaksi dengan KF membentuk KCaF3 monoklinik. Transesterifikasi minyak kelapa sawit menggunakan katalis Ca(OH)2-alam/KF berlangsung melalui mekanisme Eley-Rideal. Orde reaksi transeserifikasi pada temperatur 45, 55, dan 65 oC berturut-turut 1,52; 1,15; dan 1,08. Konstanta laju reaksi ini pada temperatur 45, 55, dan 65 oC berturut-turut 0,23; 0,54; dan 0,57 menit-1. Energi aktivasi rerata pada rentang temperatur 45-55 oC dan 55-65 oC yaitu 74,94 dan 3,72 kJ/mol. Faktor tumbukan rerata pada rentang temperatur 45-55 oC dan 55-65 oC yaitu 4,69 x 1011 dan 2,13 menit-1.

Natural-Ca(OH)2/KF superbase catalyst was synthesized by grinding and calcination with a RTA (rapid thermal annealing) method. It was applied to transesterification of palm oil into biodiesel. The purpose of this study was to study the effect of calcination temperature and molar ratio of Ca(OH)2 : KF to catalyst activity on transesterification of palm oil, effect of CaCO3 impurities on natural Ca(OH)2 in the formation of KCaF3 active compound, and kinetics of transesterification of palm oil using natural-Ca(OH)2/KF catalyst. The superbase catalyst was characterized by XRD, FTIR, surface area analyzer, CO2-TPD, and TGA. Conversion of oil into biodiesel was analyzed using H-NMR. The results showed that the optimal calcination was 500 ���°C and the optimal molar ratio of Ca(OH)2: KF was 0.83: 1.0. Under these optimal condition, 97.6% of oil has been converted to biodiesel. This study showed that natural Ca(OH)2 reacted with KF to form monoclinic and orthorombic KCaF3. The monoclinic KCaF3 was produced by reaction between Ca(OH)2 and KF, whereas orthorhombic KCaF3 was produced by reaction between CaCO3 and KF. Transesterification of palm oil using a natural-Ca(OH)2 /KF catalyst took place through Eley-Rideal mechanism. The order of this reaction at 45, 55, and 65 oC were respectively 1.52; 1.15; and 1.08. The rate constants of this reaction at 45, 55, and 65 oC were respectively 0.23; 0.54; and 0.57 min-1. The mean activation energy in the temperature range 45-55 oC and 55-65 oC were 74.94 and 3.72 kJ/mol. The mean collision factor in the temperature range 45-55 oC and 55-65 oC were 4,69 x 1011 and 2,13 min-1.

Kata Kunci : katalis, superbasa, Ca(OH)2-alam/KF, transesterifikasi, biodiesel