Karbon Aktif dari Limbah Gergaji Kayu Merbau Manokwari sebagai Pengemban Logam Ni, Pt, Pd, dan Ni-Pt untuk Hidrorengkah Minyak Jarak menjadi Biofuel

SITI KHOIRUN NASI'AH, Prof. Dr. Iip Izul Falah dan Prof. Dra. Wega Trisunaryanti, M.Si., Ph.D., Eng.

2021 | Skripsi | S1 KIMIA

Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi karbon aktif (KA) dari limbah gergaji kayu merbau Manokwari sebagai pengemban logam Ni, Pt, Pd, dan Ni-Pt untuk hidrorengkah minyak jarak menjadi biofuel. KA disintesis dari kayu merbau melalui proses karbonisasi pada temperatur 800 oC menggunakan gas N2 pada laju alir 20 mL/menit selama 2 jam dan dilanjutkan aktivasi fisika menggunakan gas O2 pada laju alir 15 mL/menit selama 2 jam pada variasi temperatur aktivasi 250, 350, dan 450 oC dan dilanjutkan uji bilangan iodin. KA dengan bilangan iodin tertinggi dikarakterisasi menggunakan Fourir Tranmission Infrared (FTIR) dan X-ray Diffractometer (XRD). Pengembanan logam dilakukan melalui metode impregnasi basah menggunakan prekursor Ni(NO3)2 6H2O, PtCl4, dan PdCl2, dilanjutkan kalsinasi pada temperatur 550 °C menggunakan aliran gas N2 pada laju alir 20 mL/menit selama 3 jam dan reduksi pada temperatur 450 °C selama 3 jam menggunakan gas H2 pada laju alir 20 mL/menit selama 3 jam secara berturut-turut menghasilkan katalis Ni/KA-350, Pt/KA-350, Pd/KA-350, dan Ni-Pt/KA-350. Katalis dikarakterisasi menggunakan FTIR, XRD, dan uji asam dengan uap piridin. Katalis tersebut digunakan untuk hidrorengkah minyak jarak pada temperatur 550 °C menggunakan aliran gas H2 dengan laju alir 20 mL/menit selama 2 jam dalam reaktor stainless steel system semi-flow. Perengkahan termal minyak jarak tanpa katalis dilakukan pada kondisi reaksi yang sama. Katalis dengan produk cair tertinggi (Ni-Pt/KA) digunakan secara berulang sebanyak 3 kali pada proses hidrorengkah minyak jarak untuk uji stabilitas. Katalis Ni-Pt/KA-350 sebelum dan sesudah hidrorengkah dianalisis menggunakan TEM. Seluruh produk hidrorengkah dianalisis menggunakan Gas Chromatography-MassSpectrometer (GC-MS). Hasil penentuan bilangan iodin tertinggi dihasilkan pada KA dengan temperatur aktivasi 350 °C (KA-350) yaitu sebesar 3989,7 mg/g. Seluruh katalis logam yang terimpregnasi pada KA-350 memiliki selektivitas yang tinggi dalam menghasilkan alkohol. Katalis Ni-Pt/KA-350 pada pemakaian ulang ketiga, hasil konversi menunjukkan adanya penurunan selektivitas terhadap alkohol. Citra TEM menunjukkan terjadi sintering atau endapan kokas pada katalis setelah digunakan tiga kali pemakaian pada reaksi hidrorengkah.

Synthesis of activated carbon (KA) from saw waste of Manokwaris merbau wood as a support material of Ni, Pt, Pd, and Ni-Pt metals for hydrocracking of castor oil into biofuel had been carried out. KA from merbau wood was synthesized through a carbonization process at a temperature of 800 oC using N2 gas at a flow rate of 20 mL/minute for 2 hours and physical activation using O2 gas at a flow rate of 15 mL/minute for 2 hours. The activation temperature was carried out at 250, 350, and 450 oC. The KA that used as support catalyst was determined by the highest of iodine number test. Characterization of KA was done by using Fourier Transmission Infrared (FTIR) and X-ray Diffractometer (XRD). The metal impregnation was done by wet-impregnation using Ni(NO3)2 6H2O, PtCl4, and PdCl2 as precursors, continued by calcination using N2 gas at a temperature of 550 oC with a flow rate of 20 mL/minute for 3 hours and reduction using H2 gas at a temperature of 450 oC with a flow rate of 20 mL/minute for 3 hours to produce Ni/KA-350, Pt/KA-350, Pd/KA-350, and Ni-Pt/KA-350. The catalysts were characterized by FTIR, XRD, and acid test with pyridine vapor. The catalyst was used for hydrocracking of castor oil at a temperature of 550 °C using H2 gas with a flow rate of 20 mL/minute for 2 hours in a stainless steel semi-flow reactor system. All the catalysts are hydrocracked and also thermal cracking. The catalyst with the highest liquid product (Ni-Pt/KA-350) was used repeatedly 3 times in the castor oil hydrocracking process for stability testing. Ni-Pt/KA-350 catalyst before and after hydrocracking was analyzed by using TEM. Hydrocracking products were analysed using Gas Chromatography-Mass Spectrometer (GC-MS). The result showed the highest iodine number was produced by KA with the activation temperature at 350 oC (KA-350) that was 3989,7 mg/g. Metal catalyst impregnated on KA-350 has a high selectivity in producing alcohol. After the third use of Ni-Pt/KA-350 catalyst, the selectivity to alcohol products were decrease. TEM imaged showed there are sintering or coke deposite of the catalyst after hydrocracking.

Kata Kunci : Biofuel, hidrorengkah, karbon aktif, minyak jarak