Sintesis dan karakterisasi CaO/zeolit alam menggunakan metode sonikasi sebagai katalis reaksi transesterifikasi minyak jarak

INDONESIA:

Penggunaan zeolit alam dan kalsium oksida (CaO) sebagai katalis produksi biodiesel sudah terbukti efektif karena dapat memberikan persen konversi metil ester pada produk biodiesel yang tinggi. Penggabungan kedua katalis ini diharapkan mampu meningkatkan luas permukaan dan memperbesar ukuran pori pada katalis sehingga kemampuan adsorpsinya meningkat dan aktivitas katalitik katalis yang semakin tinggi. Variasi penggunaan katalis zeolit alam, CaO, dan CaO/zeolit alam digunakan untuk mengetahui keefektifan penggabungan kedua katalis tersebut. Proses pembuatan katalis dimulai dengan preparasi dan aktivasi kimia zeolit alam menggunakan larutan HF 1%. Modifikasi katalis CaO/zeolit alam dilakukan dengan metode sonikasi dan kalsinasi pada suhu 450 °C. Aktivitas katalis zeolit alam, CaO, dan CaO/zeolit alam diuji melalui proses transesterifikasi minyak jarak pada suhu 60 °C selama 5 jam. Katalis yang dihasilkan dianalisis menggunakan XRD, XRF, dan adsorpsi N2 menggunakan Surface Area Analyzer (SAA) untuk mengetahui luas permukaan katalis. Hasil reaksi trasesterifikasi dikarakterisasi menggunakan GC-MS untuk kengetahui kadar metil ester dari hasil reaksi.

Zeolit alam Bandung diketahui memiliki karakteristik seperti jenis Mordenit setelah analisa dengan XRD. Hasil XRD juga menunjukkan keberhasilan pengembanan dengan terbentuknya puncak baru yang sesuai dengan difraktogram CaO dan dibuktikan dengan meningkatnya unsur Ca sebesar 17,2% menjadi 68,5% pada hasil XRF. Hasil karakterisasi menggunakan SAA menunjukkan luas permukaan katalis hasil pengembanan mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan luas permukan awal pada CaO, namun mengalami penurunan jika dibandingkan dengan luas permukaan zeolit alam. Hasil transesterifikasi minyak jarak menggunakan katalis zeolit alam dan CaO/Zeolit alam 0,5% tidak berhasil mengkonversi metil ester dengan optimal. Namun pada penggunaan katalis CaO 0,5% menghasilkan konversi metil ester risinoleat sebesar 84,63%, Kondisi ini terjadi akibat nilai kebasaan yang berbeda pada masing-masing katalis serta penggunaan jumlah katalis yang terlalu sedikit. Hal ini dibuktikan dengan penggunaan katalis CaO/Zeolit alam sebesar 10% pada reaksi transesterifikasi menghasilkan konversi metil ester risinoleat sebesar 100%.

ENGLISH:

The use of natural zeolite and calcium oxide (CaO) as biodiesel production catalysts has been proven effective because it can provide a high percentage of methyl ester conversion in biodiesel products. The combination of these two catalysts is expected to increase the surface area and increase the pore size of the catalyst so that its adsorption ability increases and the catalytic activity of the catalyst is higher. Variations in the use of natural zeolite, CaO, and CaO/natural zeolite catalysts were used to determine the effectiveness of combining the two catalysts. The process started with the preparation and chemical activation of natural zeolite using 1% HF solution. Modification of CaO/natural zeolite catalyst was done by sonication and calcination at 450°C. The activity of natural zeolite, CaO, and CaO/zeolite catalysts was tested through the transesterification process of castor oil at 60°C for 5 hours. The resulting catalysts were analysed using XRD, XRF, and N2 adsorption using Surface Area Analyzer (SAA) to determine the catalyst surface area. The trasesterification reaction results were characterised using GC-MS to determine the methyl ester content of the reaction results.

Natural zeolite from Bandung is known to have characteristics such as the Mordenite type after analysis with XRD. The XRD results also showed the success of the adsorption with the formation of new peaks that match the CaO diffractogram and proven by the increase of Ca element from 17.2% to 68.5% in XRF results. Characterisation using SAA showed that the surface area of the catalyst was increased when compared to the initial surface area of CaO, but decreased when compared to the surface area of natural zeolite. The transesterification of castor oil using natural zeolite catalyst and CaO/natural zeolite 0.5% did not succeed in converting methyl ester optimally. However, the use of 0.5% CaO catalyst resulted in ricinoleate methyl ester conversion of 84.63%. This condition occurs due to the different basicity value of each catalyst and the use of too small amount of catalyst. This is evidenced by the use of CaO/natural zeolite catalyst of 10% in the transesterification reaction resulting in ricinoleate methyl ester conversion of 100%.

ARABIC:

وفد ثبت أن استخدام الزيوليت الطبيعي وأكسيد الكالسيوم (CaO) كمحفزات لإنتاج وقود الديزل الحيوي فعال لأنه يمكن أن يوفر نسبة عالية من تحويل إستر الميثيل في منتجات الديزل الحيوي. من المتوقع أن يكون الجمع بين هذين المحفزين قادرا على زيادة مساحة السطح وزيادة حجم مسام العامل الحفاز بحيث تزداد قدرة الامتزاز ويزداد النشاط التحفيزي للمحفز. تم استخدام الاختلافات في استخدام محفزات الزيوليت الطبيعية، CaO، و CaO / الزيوليت الطبيعي لتحديد فعالية الجمع بين المحفزين. تبدأ عملية تصنيع المحفز بالتحضير والتنشيط الكيميائي للزيوليت الطبيعي باستخدام محلول HF ١ ٪. تم إجراء تعديل محفزات CaO / الزيوليت الطبيعية بطرق الصوتنة والتكليس عند درجة حرارة ٤٥٠ درجة مئوية. تم اختبار النشاط التحفيزي للزيوليت الطبيعي، CaO ، و CaO / الزيوليت الطبيعي من خلال عملية الأسترة العابرة لزيت الخروع عند ٦٠ درجة مئوية لمدة ٥ ساعات. تم تحليل المحفز الناتج باستخدام امتزاز XRD و XRF و N2 باستخدام محلل مساحة السطح (SAA) لتحديد مساحة سطح المحفز. تم توصيف نتائج تفاعل الأسترة الترانسبية باستخدام GC-MS لتحديد مستويات استر الميثيل من نتائج التفاعل.

من المعروف أن الزيوليت الطبيعي في باندونغ له خصائص مثل نوع موردنايت بعد التحليل باستخدام XRD. أظهرت نتائج XRD أيضا نجاح التطوير مع تشكيل قمة جديدة وفقا لمخطط CaO ديفراكتوجرام ويتضح ذلك من خلال الزيادة في عنصر Ca بنسبة ١٧٫٢٪ إلى ٦٨٫٥٪ في نتائج XRF. أظهرت نتائج التوصيف باستخدام SAA أن مساحة سطح المحفز قد زادت عند مقارنتها بمساحة السطح الأولية في CaO ، ولكنها انخفضت عند مقارنتها بمساحة سطح الزيوليت الطبيعي. لم تنجح عملية الأسترة التبادلية لزيت الخروع باستخدام الزيوليت الطبيعي والعامل الحفاز CaO/الأكسيد الكالسيوم/العامل الحفاز للزيوليت الطبيعي بنسبة ٠٫٥% في تحويل استرات الميثيل على النحو الأمثل. ومع ذلك، أدى استخدام عامل حفاز CaO٠٫٥% إلى تحويل إستر الميثيل الريسينوليت بنسبة ٨٤٫٣٦%. تحدث هذه الحالة بسبب اختلاف قيمة القاعدية لكل عامل حفاز واستخدام كمية قليلة جدًا من العامل الحفاز. ويتضح ذلك من خلال استخدام عامل حفاز CaO/الزيوليت الطبيعي بنسبة ١٠% في تفاعل الأسترة التبادلية مما أدى إلى تحويل إستر الميثيل بالريسينوليت بنسبة ١٠٠%