Kinetika reaksi hidrolisis polisakarida dari sampah kota (sayur dan buah) dengan katalisator asam sulfat encer dalam rangka produksi etanol

WICAKSO, Doni Rahmat, Prof. Ir. Wahyudi Budi Sediawan, SU., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar motor terus mengalami peningkatan di dunia. Produksi bietanol domestik dan penggunaannya untuk bahan bakar dapat menurunkan ketergantungan terhadap minyak luar negeri, menurunkan defisit perdagangan, dapat menciptakan lapangan kerja, mengurangi polusi udara, dan mengurangi dampak pemanasan global. Bioetanol dapat diproduksi dari tumbuh-tumbuhan yang mengandung gula, pati, dan selulosa. Secara umum produksi bioetanol meliputi tiga proses yaitu hidrolisis, fermentasi dan pemurnian hasil. Penelitian ini mempelajari kinetika reaksi hidrolisis polisakarida dari sampah kota dengan katalisator asam sulfat encer. Larutan gula yang dihasikan diharapkan untuk digunakan sebagai bahan baku dalam produksi bioetanol. Variabel yang diteliti adalah suhu antara 393 – 493 K, konsentrasi katalis 0,25 – 1% (volum) dan perbandingan pereaksi 1:4 – 1:10. Model kinetika homogen orde satu serta model reaksi heterogen digunakan untuk mempelajari kinetika. Percobaan dilakukan dengan memasukkan 600 ml larutan asam sulfat 0,5% dan 100 gram sampah selulosa ke dalam reaktor (autoclave). Kemudian reaktor ditutup dengan sempurna dan pemanas serta motor pengaduk dinyalakan. Ketika mencapai suhu 373 K diambil sebagai waktu 0 menit dan sampel diambil kira-kira 10 ml. Setelah mencapai suhu yang diinginkan, suhu dijaga konstan. Selama proses, setiap 5 menit temperatur dicatat dan diambil sampelnya. Kemudian konsentrasi gula dalam sampel dianalisis dengan metode Fehling. Percobaan dijalankan pada berbagai nilai variabel (suhu, perbandingan pereaksi, dan konsentrasi asam). Percobaan menghasilkan data suhu dan konsentrasi gula pada berbagai waktu. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kinetika reaksi hidrolisis dapat didekati dengan model homogen orde satu semu. Pengaruh suhu terhadap konstanta kecepatan reaksi mengikuti persamaan Arrhenius: ) "rumus" yang berlaku untuk suhu 393 – 493 K, konsentrasi katalis 0,5 % (volum) dan perbandingan katalis 1 : 4.

The use of bioethanol as an alternative motor fuel has been steadily increasing around the world. A domestic production and use of bioethanol for fuel can decrease dependence on foreign oil, reduce trade deficits, create jobs in rural areas, reduce air pollution, and reduce global climate change carbon dioxide build-up. Bioethanol can be produced from plants containing sugar, starch, and cellulose. Generally, bioethanol production consists of three processes; hydrolysis, fermentation, and purification of product. This research was to study kinetics of polysaccharide hydrolysis of municipal solid wastes by dilute sulfuric acid solution. The product of sugar solution was expected to be used as raw material of bioethanol production. The variable studied were temperature between 393 – 493 K, catalyst concentration between 0,25 – 1% (volume), and reactant ratio between 1:4 – 1:10. Homogeneous kinetics model and heterogeneous model were applied to study kinetics. The experiment was run with 600 ml sulfuric acid 0,5 % (volume) and one hundred gram of polysaccharide waste in an autoclave. The autoclave was closed prefectly, heated and shaked. When it reached 373 K, the time was taken as zero and sample of about 10 ml was taken. After reached desired temperatur e, the temperature was kept constant. During the process, every 5 minutes, samples were taken and then be analyzed its sugar conc entration by Fehling methods. The experiment was run at various variables (temperature, catalyst concentration, and reactant ratio). It resulted in the data of temperature and sugar conc entration at various time. The results show that the kinetics of the hydrolysis could be approached with the first orde pseudo-homogenous model. The effect of the temperature on the chemical reaction rate constant followed the Arrhenius equation "formula" In which k is valid for the range of temperature of 393 – 493 K, catalyst concentration of 0,5 % (volume), and ratio reactant of 1 : 4.

Kata Kunci : bioethanol, hydrolysis, homogenous, heterogeneous, kinetics,bioetanol, hidrolisis, homogen, heterogen, kinetika