its-research-11530-130805278-chapter1

8/13/2019 ITS-Research-11530-130805278-Chapter1

1/4

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Etanol merupakan salah satu sumber energi alternatif. Kelebihan etanol sebagai

sumber energi adalah sifatnya yang dapat diperbarukan, juga dapat mengurangi emisi

akibat karbon monoksida [Bailey, (1996)]. Etanol sebagai bahan bakar sampai saat ini,

mensyaratkan konsentrasi yang tinggi yaitu etanol absolut. Untuk memperoleh etanol

absolut harus melalui tahap proses fermentasi etanol, proses pemisahan etanol 95% dan

proses pemurnian etanol absolut /etanol grade bahan bakar. Hal ini dikarenakan sifat

etanol dan air yang azeotrop yaitu pada tekanan 1 atm, temperatur 78oC, diperoleh titik

azeotrop 95% [Kosaric, dkk. (1993)], [Seader dan Kurtyka, (1984)]. Proses pemisahan di

dalam industri etanol membutuhkan energi paling besar sekitar 50-80% [Ladisch dan

Tsao, (1982)]. Salah usaha untuk penghematan energi, diantaranya dengan cara

memanfaatkan etanol tanpa melalui proses pemisahan. Penelitian telah dilakukan oleh

Whitcraft,`dkk, 1983 dengan cara membuat bahan bakar bensin/gasoline dari etanol hasil

fermentasi. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa proses ini memberikan keuntungan

secara ekonomi lebih baik dibandingkan dengan penggunaan etanol sebagai bahan bakar

secara langsung.

Eter merupakan senyawa yang dapat di manfaatkan untuk meningkatkan bilangan

oktan dalam bahan bakar bensin. Senyawa eter yang berfungsi untuk meningkatkan

bilangan oktan adalah Methyl Tertiary Butil Eter (MTBE) dan Ethyl Tertiary Butil Eter.

Senyawa tersebut biasanya disintesa dari senyawa isobutylene dan alkohol (metanol atau

alkohol) dan dengan proses etherifikasi. Teknologi yang sekarang dikembangkan adalah

reaktif distilasi. Senyawa DiEtil Eter (DEE) adalah senyawa eter yang lain yang banyak

manfaatnya seperti sebagai solvent dan anestesi, yang akhir-akhir ini sudah mulai

dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Bangsa Indonesia juga mencanangkan bahwa

senyawa DiEtil Eter sebagai salah satu bahan bakar altenatif.

Senyawa DiEtil Eter umumnya dibuat dengan proses hidrasi senyawa etanol

(proses Barbet). Pada proses ini menggunakan katalis asam sulfat (homogen).

Kelemahan dari proses ini adalah jenis katalis yang homogen akan membutuhkan proses

tambahan (energi tambahan) untuk memisahkannya dan katalis ini bersifat asam

sehingga akan rusak/korosif. Dengan demikian diperlukan suatu penelitian untukmengatasi kelemahan ini, salah satu usaha adalah mengembangkan katalis heterogen.


2/4

2

Pada penelitian ini akan dikaji penggunaan zeolit alam sebagai salah satu katalis dalam

proses eterifikasi (pembuatan DiEtil Eter).

Etanol dapat digunakan sebagai bahan baku pada pembuatan senyawa

asetaldehid, butadiena, dietil eter, etil asetat, asam asetat, dan sebagainya [Anonim,

(1992)]. Umumnya sebagai bahan baku harus melalui proses pemurnian sehingga

diperoleh etanol teknis atau etanol absolut. Pembuatan DiEtil Eter dengan katalis

heterogen pertama kali adalah dengan katalis alumina. Kinetika reaksi telah dipelajari

oleh (Butt, dkk 1962) serta (de Boer, dkk, 1967). Pengaruh sifat asam /basa dalam katalis

alumina dalam proses dehidrasi ethanol pada kondisi tunak atau dinamik telah dipelajari

oleh Golay, dkk 1999. Haber, dkk 2002 telah melakukan penelitian proses dehidrasi

ethanol dengan katalis garam kalium dan perak dari asam tungstophosphoric (HPW) yaitu

KxH3xPW12O40dan AgxH3

xPW12O40. Zeolit atau Katalis modernite juga telah digunakan

sebagai katalis oleh (Takahara, dkk, 2005). Zaki, 2005 mempelajari pengaruh logam

transisi dari Fe2O3dan Mn2O3dalam proses dehidrasi ethanol secara katalitik. Penelitian

yang lain dilakukan oleh Varisli, dkk 2007 tentang proses produksi etilen dan Di Etil Eter

dari etanol dengan proses dehidrasi dan katalis heteropolyacid yang terdiri dari

tungstophosphoriacid (TPA), silicotungsticacid (STA) dan molybdophosphoricacid (MPA).

Pada penelitian ini digunakan bahan baku etanol hasil fermentasi (konsentrasi

etanol tidak 95 %), dan katalis yang digunakan adalah katalis heterogen. Pertimbangan

yang digunakan untuk mengatasi penggunaan energi yang mahal pada pemurnian etanol

hasil fermentasi (Widayat, 2004) dan mengatasi penggunaan bahan yang tahan korosif.

Hasil yang diharapkan adalah suatu paket teknologi berbentuk sistem pembuatan dietil

eter dengan bahan baku etanol hasil fermentasi dengan proses reaktif distilasi dan katalis

zeolit. Pada penelitian ini juga dikembangkan katalis heterogen yang berbasis zeolit alam.

Hal ini dengan pertimbangan bahwa Indonesia memiliki bahan tambang zeolit seperti di

Lampung, Gunung Kidul (Wonosari), Malang dan masih banyak daerah penghasil zeolit

alam. Zeolit akan ditreatment sehingga memiliki kemampuan sebagai katalis untuk proses

hidrasi etanol.

1.2. Perumusan dan Pembatasan Masalah

Dari latar belakang diatas dapat diambil beberapa poin seperti potensi zeolit alam

yang cukup besar, proses pemurnian etanol hasil fermentasi membutuhkan biaya yang

cukup besar, dan etanol dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan DiEtil

Eter. Demikian juga berdasarkan hasil penelitian pada tahun pertama, sehingga

permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut;


3/4

3

1. Bagaimana pengaruh jenis bahan kimia yang digunakan dan temperatur operasi

terhadap kinerja katalis?

2. Bagaimana pengaruh waktu perendaman dan ukuran katalis terhadap kinerja katalis?

3. Apakah proses pembuatan Di Etil Eter dengan katalis heterogen zeolit dari zeolit alam

Kab Gunung Kidul dapat berlangsung?

4. Bagaimana pengaruh jenis katalis terhadap proses dehidrasi etanol?

5. Bagaimana pengaruh temperatur awal operasi, laju alir nitrogen dan jenis katalis

terhadap proses dehidrasi etanol?

6. Bagaimana kinetika reaksi proses dehidrasi ethanol dengan katalis zeolit berbasis

zeolit alam?

Pada penelitian ini langsungkan pada skala labratorium dan uji katalitik

dilangsungkan pada reaktor differensial berbentuk unggun tetap. Uji karakteristik dibatasi

pada luas permukaan, volume pori dan analisa XRD serta analisa SiO2dan Al2O3saja.

Proses katalitik diamati nilai konversinya dan yield DEE. Selanjutnya katalis yang terbaik

digunakan untuk proses dehidrasi etanol.

1.3. Tujuan Penelitian

Pada tahun kedua, penelitian ini bertujuan untuk memperoleh kemampuan atau

kinerja produk katalis zeolit untuk proses dehidrasi etanol menjadi DiEtil Eter. Penelitian

ini secara khusus bertujuan;

1. Mempelajari variabel proses meliputi waktu perendaman, ukuran zeolit alam,

konsentrasi asam klorida, jenis pelarut dan perbandingan berat zeolit alam dengan

volume pelarut asam klorida terhadap karakteristik katalis yang meliputi kandungan

logam, luas permukaan, diameter pori dan perbandingan Si/Al

2. Membuat reaktor yang digunakan untuk uji katalitik dalam proses dehidrasi etanol

menjadi DiEtil Eter

3. Mempelajari kinerja produk katalis

4. mempelajari temperatur dan tekanan tehadap produk DiEtil Eter dengan bahan baku

etanol teknis

5. mempelajari kinetika reaksi proses pembuatan DiEtil Eter dengankatalis heterogen

1.4. Relevansi

Penelitian ini mempunyai relevansi dalam pengembangan teknologi katalis

khususnya katalis jenis zeolit dan teknologi proses produksi. Pada bidang ilmu akan

menunjang mata kuliah kinetika reaksi dan katalisis atau teknik reaksi kimia (TRK). Selain

itu juga dapat menunjang pada pengembangan teknologi material yaitu mengubah bahan


4/4

4

alam (zeolit alam) menajdi produk dengan nilai yang tinggi yaitu katalis (H-zeolit). Secara

umum penelitian dapat memberikan dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi, khususnya tentang teknologi katalisis. Pembuatan katalis dengan berbahan

baku zeolit alam umumnya belum berhasil dalam memenuhi spesifikasi luas permukaan,

dimana luas permukaan masih rendah. Penelitian ini tentang pembuatan katalis berbasis

silika alumina dengan bahan baku zeolit alam. Karakteristik katalis ditekankan pada luas

permukaan dan uji katalitik. Katalis diharapkan dapat digunakan untuk proses dehidrasi

alkohol /etanol menjadi DiEtil Eter. Hasil penelitian, nantinya dapat menyelesaikan

terhadap masalah penggunaan energi yang besar pada proses pemisahan etanol hasil

fermentasi, yaitu dengan digunakan etanol hasil fermentasi sebagai bahan baku

pembuatan DiEtil Eter secara langsung tanpa melalui proses pemisahan dan pemurnian

hingga 95%. Selain itu juga memberikan manfaat dalam pengunaan zeolit alam lebih

bernilai ekonomis. Katalis import dapat digantikan dengan katalis produk dalam negeri.

1.5. Target Luaran

Hasil yang ditargetkan pada tahun kedua dari penelitian ini adalah:

1. Kondisi operasi atau pengaruh kondisi operasi terhadap pembuatan katalis heterogen

berbasis zeolit alam

2. Katalis heterogen berbasis zeolit yang dapat digunakan untuk pembuatan Di Etil Eter

3. Paket teknologi untuk proses pembuatan katalis heterogen berbasis zeolit

4. Karakteristik katalis zeolit yang meliputi perbandingan Si/Al, luas permukaan, diameter

pori, dan volume pori

5. Uji katalitik produk katalis untuk proses dehidrasi etanol menjadi DiEtil Eter

6. 1 buah Laporan akhir yang berisi hasil penelitian dan eksekutif summary

7. 1 buah tesis Magister Teknik Kimia

8. 2 buah artikel yang dipublikasikan pada forum di seminar nasional

9. 1 buah artikel yang dipublikasikan di forum Seminar internasional dan 1 buah jurnal

nasional terakreditasi /internasional

its-research-11530-130805278-chapter1

Documents