pembuatan ester metil sulfonat

Prosiding : Seminar Nasional Sains & Teknologi III Lembaga Penelitian Universitas Lampung, 18 19 Oktober 2010 Peran Strategis Sains & Teknologi dalam Mencapai Kemandirian Bangsa

ISBN 978979-8510-20-5

PEMBUATAN ESTER METIL SULFONAT DARI ESTER METIL PALM STEARIN

Taufiq Riadi, Sri Helianty dan Zulfansyah

Jurusan Teknik Kimia Universitas Riau

E-mail : [email protected]

ABSTRAK

Surfaktan adalah senyawa kimia yang dalam molekulnya memiliki dua ujung berbeda interaksi dengan air, yaitu ujung suka air disebut hidrofilik dan ujung tidak suka air disebut hidrofobik. Surfaktan dapat dibuat dari minyak nabati yang bersifat renewable seperti crude palm oil (CPO). Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pembuatan surfaktan ester metil sulfonat dari ester metil palm stearin sehingga dapat meningkatkan nilai tambah bagi CPO. Na2S2O5 juga digunakan sebagai agen sulfonasi pada temperatur 80, 100 dan 110 0C. Analisa dilakukan secara kualitatif dengan spektrofotometer infra red. Hasil penelitian menunjukkan bahwa spektra membentuk pola yang cenderung sama dari ketiga temperatur. Selain itu, spektra menunjukkan bahwa sampel berhasil mengikat gugus sulfonat. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kondisi terbaik dalam memproduksi ester metil sulfonat adalah pada temperatur 80C. Kata kunci : ester metil, ester metil sulfonat, sulfonasi, surfaktan PENDAHULUAN

Produksi CPO Indonesia meningkat sangat pesat. Pada tahun 2008, produksi CPO sebesar 19,2 juta ton menjadi 21,51 juta ton pada tahun 2009. Namun, 61,8% CPO Indonesia masih diekspor dalam bentuk mentah sedangkan sisanya dikonsumsi untuk kebutuhan domestik [Dirjen Perkebunan, 2009]. Rendahnya nilai tambah produk CPO sehingga diperlukan pengembangan industri hilir minyak sawit seperti surfaktan. Surfaktan juga bermanfaat untuk industri perminyakan Indonesia dalam meningkatkan produksi minyak bumi nasional. Salah satu metode yang digunakan untuk peningkatan produksi minyak bumi dengan menggunakan surfaktan adalah Enhanced Oil Recovery (EOR).

Surfaktan ester metil sulfonat (EMS) merupakan surfaktan berbasis minyak nabati yang dapat dibuat dari ester metil minyak sawit. Sebagai turunan minyak nabati, surfaktan EMS bersifat renewable sehingga dapat menggantikan peranan surfaktan petroleum, ramah lingkungan karena mudah terdegradasi, tahan salinitas tinggi dan bekerja baik dalam air bersadah tinggi serta biaya produksi lebih murah (sekitar 57% dari biaya produksi surfaktan dari petroleum) [Watkins,

Prosiding : Seminar Nasional Sains & Teknologi III Peran Strategis Sains & Teknologi dalam Mencapai Kemandirian Bangsa

Seminar Nasional Sains & Teknologi III Lembaga Penelitian Universitas Lampung, 18 19 Oktober 2010

PROSIDING III

468

2001]. Oleh karena itu, surfaktan EMS berbasis minyak nabati sangat berpotensi diproduksi untuk digunakan dalam peningkatan nilai tambah dari minyak sawit.

Penelitian pembuatan surfaktan EMS berbahan baku CPO dan PKO telah dilakukan Hidayati [2006]. Berdasarkan penelitian tersebut, pada temperatur lebih dari 120C dan waktu reaksi lebih dari 6 jam maka kinerja dari EMS yang dihasilkan akan terus menurun. Bahan baku pembuatan surfaktan EMS dari penelitian ini adalah ester metil palm stearin yang berantai karbon C16-C18. EMS juga menghasilkan nilai tegangan antarmuka antara air dan minyak bumi paling rendah pada ester metil palm stearin [Dova dan Atrya, 2008]. Oleh karena itu, menarik jika ester metil palm stearin digunakan untuk pembuatan surfaktan EMS. Teknologi pembuatan surfaktan EMS dari ester metil palm stearin telah dikembangkan oleh Chemiton dengan agen sulfonasi SO3 dan menghasilkan surfaktan yang berkualitas baik. Sedangkan, pengembangan pembuatan surfaktan EMS dari ester metil palm stearin menggunakan agen sulfonasi natrium metabisulfit (Na2S2O5) belum pernah dilakukan sehingga menarik untuk dipelajari lebih lanjut.

Penelitian ini bertujuan untuk menjajaki penggunaan ester metil palm stearin sebagai bahan baku pembuatan surfaktan ester metil sulfonat. Selain itu, tujuan lainnya yaitu untuk mempelajari pembuatan surfaktan ester metil sulfonat berbahan baku ester metil palm stearin dengan agen sulfonasi Na2S2O5. BAHAN DAN METODE

Bahan baku yang digunakan untuk penelitian terdiri dari ester metil palm stearin produksi PT. Wilmar Group, Dumai. Bahan kimia yang digunakan untuk proses sulfonasi ester metil adalah Na2S2O5 teknis, dan Br2 (p.a).

Rangkaian alat sulfonasi ester metil terdiri dari ketel berkapasitas 500 mL, waterbath, kondensor, centrifuge (0-10000 rpm), batang pengaduk dan impeler serta termometer Hg. Diagram alir proses dengan agen sulfonasi Na2S2O5 dapat dilihat dari Hidayati [2006].

Variabel tetap yang digunakan adalah waktu reaksi sulfonasi yang berlangsung selama lima jam, kecepatan pengadukan 450 rpm, nisbah molar ester metil terhadap Na2S2O5 sebesar 1:0,5395 mol dengan agen sulfonasi yaitu Na2S2O5 pada temperatur reaksi yaitu 80, 100 dan 110C. Pengujian yang dilakukan adalah analisa dengan spektrofotometer untuk mengidentifikasi gugus sulfonat pada sampel berhasil masuk ke dalam sampel atau tidak. HASIL DAN PEMBAHASAN SULFONASI ESTER METIL PALM STEARIN DENGAN Na2S2O5

Ester metil yang dapat disulfonasi adalah ester metil yang memiliki ikatan rangkap atau berisi asam lemak tak jenuh. Uji ikatan rangkap dilakukan dengan penambahan Br2 ke dalam ester metil palm stearin. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan Br2 menyebabkan perubahan warna ester metil palm stearin dari kuning menjadi coklat kemerahan. Selanjutnya, sampel uji diaduk sampai warna coklat kemerahan menghilang menjadi tidak berwarna.



PROSIDING III

469

Gejala tersebut menunjukkan bahwa ester metil palm stearin yang digunakan memiliki ikatan rangkap karena dapat diadisi oleh Br2 sehingga bisa disulfonasi. ANALISA SAMPEL SULFONASI ESTER METIL DENGAN Na2S2O5 MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER INFRA RED

Hasil analisa yang diperoleh berupa spektrum gugus-gugus pada tiap sampel sesuai dengan Gambar 1, 2, dan 3. Natrium metabisulfit akan menyerang ester metil dalam bentuk gugus sulfonat (SO3). Pengujian dengan IR akan menunjukkan gugus sulfonat berhasil masuk ke dalam ester metil atau tidak. Bila terdapat gugus sulfonat dalam sampel maka gugus sulfonat akan terdeteksi pada bilangan gelombang 1235-1070 cm-1 [ASTM, 2001]. Dari hasil uji IR, terbukti adanya gugus sulfonat yang menempel dalam ester metil. Hal ini menandakan bahwa surfaktan yang terbentuk adalah surfaktan EMS.

0

50

10

20

30

40

4000 400100020003000

%T

Wavenumber [cm-1]

Gambar 1. Hasil spektrum sampel EMS pada suhu 110C

0

60

20

40

4000 400100020003000

%T

Wavenumber [cm-1]


0

70

20

40

60

4000 400100020003000

%T

Wavenumber [cm-1]




PROSIDING III

470

Analisa sampel dengan spektrofotometer IR terjadi pada daerah infra red pertengahan, yaitu pada bilangan gelombang 4000-200 cm-1 dengan panjang gelombang 2,5-50 m. Spektrum yang dihasilkan cenderung memiliki kesamaan pola dengan nilai transmitansi berbeda. Hasil analisa sampel menunjukkan bahwa spektrum dari IR tidak hanya memperlihatkan spektrum komponen utama yaitu gugus sulfonat tetapi juga memperlihatkan komponen-komponen lain yang ikut terbentuk dari spektrum infra red. Pada resapan bilangan gelombang 3460-3100cm-1 disebabkan adanya vibrasi gugus O-H. Adanya gugus O-H kemungkinan disebabkan oleh adanya kadar air (H2O) didalam sampel. Resapan gugus O-H membentuk pola yang cenderung sama dari ketiga Gambar dengan vibrasi semakin melebar dan transmitansi kecil. Selain gugus O-H juga terdapat gugus C-H yang berada pada resapan bilangan gelombang 2800-3300cm-1 dengan panjang gelombang 3,1-3,75m. Hampir semua senyawa organik memiliki gugus C-H. Pola yang terbentuk dari gugus C-H pada ketiga spektrum juga menunjukkan pola yang cenderung sama dengan vibrasi semakin melebar dan nilai transmitansi terendah untuk Gambar 2. Pada spektrum juga terdeteksi Gugus C=O yang berada pada resapan bilangan gelombang 1640-1820cm-1. Gugus C=O ini disebut juga gugus karbonil. Posisi serapan gugus C=O menunjukkan adanya senyawa karbonil yaitu ester yang berada pada serapan daerah 1735-1750cm-1 [Fessenden & Fessenden, 1992]. Gugus ester yang terdeteksi berasal dari ester metil palm stearin. Pada ketiga Gambar terlihat bahwa gugus C=O terbentuk resapan dengan pola cenderung sama dan berada kuat pada daerah sekitar 1750cm-1. Vibrasi yang terbentuk semakin melebar dengan nilai transmitansi berfluktuasi. Pada resapan bilangan gelombang 1750-400cm-1 juga memperlihatkan vibrasi dengan pola yang cenderung sama dengan transmitansi semakin rendah.

Pendeteksian gugus sulfonat dari [ASTM, 2001] dihasilkan pada bilangan gelombang 1235-1070cm-1. Dari Gambar 1, 2, dan 3 dapat dilihat bahwa resapan yang terjadi yaitu pada bilangan gelombang sekitar 1180 cm-1. Hasil vibrasi gelombang menunjukkan pola yang cenderung sama dengan pola semakin tajam seiring menurunnya temperatur. Pada serapan gugus sulfonat ini tidak ada perubahan bilangan gelombang yang signifikan. Hal ini mengindikasikan bahwa proses sulfonasi tidak merusak ikatan gugus sulfonat, walaupun pada temperatur tertinggi yaitu 110C. Terdeteksinya gugus sulfonat maka disimpulkan bahwa sulfonasi ester metil palm stearin dengan agen sulfonasi Na2S2O5 berhasil membentuk surfaktan ester metil sulfonat.

Semakin murni suatu produk maka semakin tajam pola spektra yang terbentuk. Analisis kemurnian produk dapat dilihat dari spektra pada Gambar 3 yang menunjukkan pola semakin tajam jika dibandingkan dengan Gambar 1 dan 2. Dari spektra Gambar 3 diketahui bahwa pada temperatur 80C merupakan kondisi yang terbaik dalam melakukan sulfonasi ester metil palm stearin dengan Na2S2O5. Pada temperatur 80C sulfonasi sudah bisa terjadi dengan menghasilkan produk yang lebih murni, ditandai dengan semakin tajamnya pola spektra. Untuk temperatur 100C dan 110C sulfonasi juga terjadi tetapi tidak terlalu murni jika dibandingkan pada temperatur 80C. Jadi, dapat disimpulkan



PROSIDING III

471

bahwa untuk melakukan sulfonasi ester metil palm stearin dengan agen sulfonasi Na2S2O5 sudah bisa terjadi pada temperatur 80C.

KESIMPULAN

Penelitian pembuatan surfaktan EMS ini memberikan beberapa kesimpulan yaitu ester metil palm stearin yang berantai karbon C16-C18 diketahui memiliki ikatan rangkap setelah di uji dengan penambahan Br2 sehingga dapat disulfonasi. Spektra hasil analisis dengan spektrofotometer IR untuk agen sulfonasi Na2S2O5 menunjukkan bahwa ester metil palm stearin berhasil disulfonasi dan temperatur terbaik untuk melakukan sulfonasi ester metil palm stearin adalah pada temperatur 80C. DAFTAR PUSTAKA American Society for Testing and Material. 2001. Annual Book of ASTM

Standards: Soap and Other Detergents, Polishes, Leather, Resilient Floor Covering. Baltimore:ASTM.

Direktorat Jendral Perkebunan. 2008. Pendataan Kelapa Sawit Tahun 2008 Secara Komprehensif dan Objektif. Jakarta

Dova, R dan Atraya, R. 2008. Produksi Metil Ester Sulfonat untuk Surfaktan Enhanced Oil Recovery. Penulisan Laporan penelitian S1 Teknik Kimia ITB.

Fessenden, R.J. dan J.S. Fessenden. 1992. Kimia Organik, Edisi Ketiga, Jilid I, hal 315-325. Jakarta:Erlangga.

Hidayati, Sri. 2006. Perancangan Proses Produksi Metil Ester sulfonat Dari Minyak Sawit dan Uji Efektivitasnya Pada pendesekan Minyak Bumi. Tesis S.2. Institut Pertanian Bogor, Bogor

Watkins, C. 2001. All Eyes are on Texas. Inform 12: 1152-1159.

pembuatan ester metil sulfonat

Documents