Kinetika transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) menggunakan katalis bentonit terimpregnasi Al3 dan terpilarisasi ion Keggin

TAWA, Bibiana Dho, Dr. Triyono, SU

2009 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dipelajari kinetika transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) menggunakan katalis bentonit terimpregnasi Al3+ dan terpilarisasi ion Keggin. Bentonit alam (K) dimodifikasi melalui 3 cara, meliputi: perlakuan dengan H2SO4 2M (sampel B2M), impregnasi dengan Al3+ (sampel I100 untuk pengeringan 100(simbol)C dan I500 untuk kalsinasi 500(simbol)C), dan pilarisasi dengan ion Keggin (sampel P100 untuk pengeringan 100(simbol)C dan P500 untuk kalsinasi 500(simbol)C). Karakterisasi bentonit meliputi keasaman total dengan metode adsorpsi uap NH3, rasio Si/Al dengan metode analisis pengaktifan netron cepat (APNC) dan gugus fungsional dengan metode spektrometri InfraRed (IR). Karakterisasi minyak jarak pagar meliputi kadar air dengan metode gravimetri, bilangan asam dengan metode titrimetri, kandungan asam lemak yang terikat pada trigliserida dengan metode Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) dan berat molekul dengan metode Gas Chromatography (GC). Kinetika reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dipelajari dengan mereaksikan minyak jarak pagar dan metanol dalam rasio 1:30 menggunakan katalis bentonit termodifikasi sebanyak 7 % pada temperatur 60oC selama variasi waktu 1/4, 1/2, 1, 2, 3, dan 5 jam dalam reaktor sistem batch. Produk cair dianalisis dengan Gas Chromatography (GC) menggunakan senyawa metil ester standar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keasaman total sampel bentonit K, B2M, I100, I500, P100 dan P500 berturut-turut sebesar 4,50; 6,72; 5,53; 2,33; 4,75; dan 3,56 mmol/g. Rasio Si/Al sampel bentonit K, B2M, I100, I500, P100 dan P500 berturut-turut sebesar 0,68; 1,67; 1,02; 0,46; 2,06; dan 1,34. Gugus-gugus fungsional pada bentonit sebelum digunakan sebagai katalis yang diamati dengan spektra IR adalah Al-OH, Si-OH, Si-O-Si, Al-O-Si dan H2O. Minyak jarak pagar hasil pemurnian mempunyai bilangan asam sebesar 9,7 mg KOH/g dan kadar air sebesar 0,14 %. Komponen asam lemak utama yang terikat pada trigliserida jarak pagar adalah asam palmitat, linoleat, oleat dan stearat dan berat molekul minyak rata-rata jarak pagar adalah 865,89 g/mol. Konstanta laju reaksi transesterifikasi yang ditentukan pada penelitian hanya untuk I100, P100 dan P500, dan hasilnya berturut-turut adalah 4,12x10-5, 1,64x10-4 dan 7,50x10-5 mol-1Lmenit-1 dengan asumsi bahwa reaksi transestrifikasi merupakan reaksi orde dua.

The kinetics of transesterification of jatropha oil (Jatropha curcas L.) using modified bentonite catalysts have been studied. The natural bentonite (K) was modified through three ways, i.e.: treatment with H2SO4 2M (B2M sample), impregnation with Al3+ (I100 for drying at 100 (symbol)C and I500 for calcination at 500 (symbol)C), and pillarization with Keggin ion (P100 for drying at 100 (symbol)C and P500 for calcination at 500(symbol)C). The characterization of bentonite consisted of total acidity by vapor NH3 adsorption method, Si/Al ratio by accelerated neutron activation analysis method and functional groups by InfraRed (IR) spectrometry method. The characterization of jatropha oil consisted of water content by gravimetry method, acid number by titrimetry, composition of fatty acid bound in triglyceride by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and molecular weight by gas chromatograph (GC). The transesterification kinetic of jatropha oil was studied by reacting jatropha oil and methanol with ratio 1:30 using 7 % modified bentonite catalysts at 60 oC in time variation of ¼, ½, 1, 2, 3, and 5 hours in batch reactor system. Liquid product was analyzed by gas chromatograph (GC) using standard methyl ester compounds. The research results showed that the total acidity of natural bentonite (K), B2M, I100, I500, P100 dan P500 were 4.50; 6.72; 5.53; 2.33; 4.75; and 3.56 mmol/g, respectively. The Si/Al ratio of natural bentonite (K), B2M, I100, I500, P100 and P500 were 0.68; 1.67; 1.02; 0.46; 2.06; and 1.34, respectively. The functional groups on bentonite observed by IR spectroscopy cosistted of Al-OH, Si-OH, Si-O-Si, Al-O-Si and H2O before being used as catalysts. The characters of jatropha oil had acid number about 9.7 mg KOH/g and water content of about 0.14 %. The common components of fatty acid bound in triglyceride of jatropha oil were palmitat, linoleat, oleat and stearat acid. The average of molecular weight of jatropha oil was 865.89 g/mol. The rate constants of transeterification determined in this research were for I100, P100 and P500 only, and the results were 4.12x10, 1.64x10 and7.50x10 molL minute, respectively with the assumption that transestrification reaction followed the second orde reaction.

Kata Kunci : Kinetika transesterifikasi,Minyak jarak pagar,Katalis bentonit,Ion Keggin,Metode Gravimetri