Kinetika reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dengan katalisator zirkonia tersulfatasi

RUSTAMAJI, Heri, Prof. Ir. Arief Budiman, M.S., D.Eng

2010 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Minyak jarak pagar sangat potensial untuk dikembangkan sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar yang berasal dari fosil. Minyak jarak pagar dapat diproses menjadi biodiesel dengan transesterifikasi dengan metanol menggunakan katalisator zirkonia tersulfatasi. Transesterifikasi minyak jarak pagar dengan katalisator zirkonia tersulfatasi dilakukan dalam reaktor batch yang dilengkapi dengan pemanas, termokopel, termostat, pengaduk, dan kran pengambil sampel. Reaktor batch diisi dengan minyak jarak pagar, metanol dan katalisator dan selanjutnya reaksi dijalankan selama 120 menit dan sampel diambil setiap selang waktu 15 menit. Ester yang diperoleh dianalisis dengan titrasi iodometri. Variabel yang dipelajari meliputi konsentrasi katalisator, perbandingan pereaksi antara metanol terhadap minyak, suhu reaksi dan kecepatan pengadukan. Semakin tinggi konsentrasi katalisator, perbandingan pereaksi metanol terhadap minyak dan suhu reaksi diperoleh konversi reaksi semakin tinggi. Kenaikan kecepatan pengadukan tidak mempengaruhi kenaikan konversi reaksi. Berdasarkan nilai kriteria Mears dan kriteria Weisz, keseluruhan kecepatan proses dikendalikan oleh reaksi kimia dan dapat didekati dengan model reaksi homogen satu tahap maupun reaksi tiga tahap. Nilai faktor frekuensi tumbukan dan energi aktivasi untuk reaksi satu tahap masing-masing adalah sebesar 14.806,9 (cm3/mgek)2(cm3/g.kat/menit) dan 7.143,265 kal/mol. Pada reaksi tiga tahap nilai faktor frekuensi tumbukan untuk setiap tahap reaksi diperoleh masing-masing sebesar 5.130,713; 5.681,667; dan 25.336,47 (cm3/mgek)2(cm3/g. kat/menit). Sementara itu, nilai energi aktivasi untuk setiap tahap reaksi adalah 4.176,674; 4.309,803 dan 6.018,623 kal/mol. Kondisi proses yang relatif baik dicapai pada perbandingan metanol terhadap minyak 9:1, konsentrasi katalis 3%, suhu reaksi 140oC, kecepatan pengadukan 1000 rpm dan waktu reaksi selama 120 menit dengan konversi sebesar 79,65%.

Jatropha curcas oil is very potential to be developed as an alternative source of fuel for subtitute fuel derived from fossil. Jatropha oil can be processed into biodiesel by transesterification with methanol using sulfated zirconia catalyst. Transesterification of jatropha oil with sulfated zirconia catalyst were conducted in a batch reactor equipped with a heater, thermocouple, thermostat, stirrer, and tap of the sample taker. Batch reactor filled with jatropha oil, methanol and a catalyst and subsequent reaction run for 120 minutes and samples were taken every 15 minutes interval. Esters were analyzed by iodometric titration. Variables studied included the concentration of catalyst, ratio of methanol to oil, reaction temperature, and stirring speed. The higher the concentration of catalyst, methanol to oil ratio of reagents, and reaction temperature, the higher the conversion was obtained. The increase in stirring speed does not affect the increase in reaction conversion. Based on Mears and Weisz criterion, the overall rate of the process is controlled by chemical reactions and can be approximated by a homogeneous reaction model of one stage or consecutive reaction. The value of the collision frequency factor and activation energy for the reaction of one stage each is at 14,806.9 (cm3/mgek)2(cm3/g.cat/min) and 7,143.265 cal/mol. In the consecutive reaction collision frequency factor values for each stage of each reaction obtained at 5,130.713; 5,681.667, and 25,336.47 (cm3/mgek)2(cm3/g cat/min). Meanwhile, the activation energy value for each stage of the reaction is 4,176.674; 4,309.803 and 6,018.623 cal/mol. Relatively good condition to be achieved at the ratio of methanol to oil 9:1, 3% catalyst concentration, reaction temperature of 140oC, 1000 rpm stirring speed and reaction time for 120 minutes with a conversion of 79.65%.

Kata Kunci : Jarak pagar,Transesterifikasi minyak jarak pagar,Sumber energi