Sintesis katalis Co, Mo, & Co–Mo yang diembankan pada γ-Al₂O₃ untuk produksi green diesel melalui deoksigenasi limbah minyak jagung

INDONESIA:

Limbah minyak jagung yang kaya akan asam lemak bebas dan trigliserida memiliki potensi besar sebagai bahan baku dalam produksi green diesel melalui reaksi deoksigenasi. Pemanfaatan limbah ini tidak hanya meningkatkan nilai tambah, tetapi juga mendukung pengembangan bahan bakar berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis serta mengevaluasi karakteristik dan kinerja katalis berbasis γ-Al₂O₃, yaitu γ-Al₂O₃, Co/γ-Al₂O₃, Mo/γ-Al₂O₃, dan Co–Mo/γ-Al₂O₃, dalam proses deoksigenasi limbah minyak jagung untuk menghasilkan fraksi hidrokarbon yang sesuai dengan karakteristik green diesel.

Sintesis katalis dilakukan menggunakan metode impregnasi yang dilanjutkan dengan sonikasi untuk meningkatkan dispersi logam aktif pada permukaan penyangga. Karakterisasi katalis dilakukan secara komprehensif menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) untuk mengidentifikasi struktur kristal, serta Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX) dan elemental mapping untuk menganalisis morfologi serta distribusi logam pada permukaan katalis. Reaksi deoksigenasi limbah minyak jagung dilakukan pada suhu 360°C selama 4 jam. Produk cair yang dihasilkan kemudian dianalisis menggunakan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) untuk menentukan komposisi dan distribusi hidrokarbon.

Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa seluruh katalis memiliki puncak difraksi pada 2θ ≈ 37°, 46°, dan 67°, yang mengindikasikan bahwa struktur γ-Al₂O₃ tetap stabil setelah proses pengembanan logam. Analisis SEM-EDX memperlihatkan morfologi permukaan yang tidak beraturan dengan distribusi logam Co dan Mo yang relatif merata. Uji aktivitas katalitik menunjukkan bahwa γ-Al₂O₃ menghasilkan yield sebesar 29,79% dengan selektivitas hidrokarbon 66,91%. Katalis Co/γ-Al₂O₃ dan Mo/γ-Al₂O₃ meningkatkan yield masing-masing menjadi 32,78% dan 33,15%, serta selektivitas hidrokarbon sebesar 84,33% dan 84,96%. Katalis bimetalik Co–Mo/γ-Al₂O₃ menunjukkan kinerja paling optimal dengan yield mencapai 35,29% dan selektivitas hidrokarbon sebesar 86,35%, yang didominasi oleh fraksi C15–C20 sebagai komponen utama green diesel. Peningkatan kinerja ini menunjukkan adanya efek sinergis antara logam Co dan Mo yang berperan dalam meningkatkan aktivitas dan selektivitas katalis melalui jalur reaksi dekarboksilasi dan dekarbonilasi.

ENGLISH:

Used corn oil which is rich in fatty acids and triglycerides has the potential to be converted into green diesel through a deoxygenation reaction. This study aims to synthesize and evaluate the characteristics and performance of γ-Al₂O₃, Co/γ-Al₂O₃, Mo/γ-Al₂O₃, and Co–Mo/γ-Al₂O₃ catalysts in the deoxygenation process of used corn oil. The catalysts were synthesized using an impregnation method followed by sonication to enhance metal dispersion on the support.

Catalyst characterization was carried out using X-Ray Diffraction (XRD) to determine the crystal structure, and Scanning Electron Microscopy–Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX) with element mapping to observe surface morphology and metal distribution. The deoxygenation reaction was conducted at 360°C for 4 hours, and the resulting products were analyzed using Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC-MS) to determine hydrocarbon composition.

The XRD results showed that all catalysts exhibited characteristic diffraction peaks at 2θ ≈ 37°, 46°, and 67°, indicating that the γ-Al₂O₃ crystal structure remained stable after metal loading. SEM-EDX analysis revealed irregular surface morphology with uniform distribution of Co and Mo on the catalyst surface. The deoxygenation results showed that γ-Al₂O₃ produced a yield of 29.79% with relatively low hydrocarbon selectivity of 66.91%. The Co/γ-Al₂O₃ and Mo/γ-Al₂O₃ catalysts showed improved yields of 32.78% and 33.15%, with hydrocarbon selectivity of 84.33% and 84.96%, respectively. Meanwhile, the bimetallic Co–Mo/γ-Al₂O₃ catalyst exhibited the best performance, achieving a yield of 35.29% and hydrocarbon selectivity of 86.35%, dominated by C15–C20 fractions as the main components of green diesel. This enhancement indicates a synergistic effect between Co and Mo metals in improving catalytic activity and selectivity through decarboxylation and decarbonylation pathways.

ARABIC:

مخلفات زيت الذرة الغنية بالأحماض الدهنية الحرة والدهون الثلاثية لديها إمكانيات كبيرة كمادة خام في إنتاج الديزل الأخضر من خلال تفاعل نزع الأكسجين. استخدام هذه المخلفات لا يزيد إلا من القيمة المضافة، بل يدعم أيضًا تطوير وقود مستدام. هدف هذا البحث إلى تخليق وتقييم خصائص وأداء المحفزات القائمة على γ-Al₂O₃، وهي γ-Al₂O₃، Co/γ-Al₂O₃، Mo/γ-Al₂O₃، و Co–Mo/γ-Al₂O₃، في عملية نزع الأكسجين من مخلفات زيت الذرة لإنتاج أجزاء الهيدروكربون التي تتوافق مع خصائص الديزل الأخضر.

تم تخليق المحفزات باستخدام طريقة الامتصاص تليها الموجات فوق الصوتية لزيادة انتشار المعادن النشطة على سطح الدعامة. وتم تقييم خصائص المحفزات بشكل شامل باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) لتحديد البنية البلورية، وكذلك مجهر إلكتروني ماسح مزود بتحليل طاقة الأشعة السينية (SEM-EDX)وخريطة العناصر لتحليل الشكل المورفولوجي وتوزيع المعادن على سطح المحفزات. تمت تفاعلات نزع الأكسجين من مخلفات زيت الذرة عند درجة حرارة ٣٦٠ درجة مئوية لمدة ٤ ساعات، ثم تم تحليل المنتج السائل الناتج باستخدام الاستشراب الغازي مع مطيافية الكتلة(GC-MS) لتحديد التركيب وتوزيع الهيدروكربونات.

أظهرت نتائج توصيف XRD أن جميع المحفزات تمتلك قمة حيود عند θ٢ ≈ ٣٧، ٤٦، و ٦٧، مما يشير إلى أن بنية γ-Al₂O₃ تظل مستقرة بعد عملية تحميل المعادن. أظهرت تحليل SEM-EDX مورفولوجيا سطحية غير منتظمة مع توزيع المعادن Co وMo بشكل نسبياً متساوي. أظهر اختبار النشاط التحفيزي أن γ-Al₂O₃ ينتج عائدًا قدره %٢٩,٧٩ مع اختيارية للهيدروكربونات بلغت %٦٦,٩١. زيَّدت المحفزاتCo/γ-Al₂O₃ و Mo/γ-Al₂O₃ العائد إلى %٣٢,٧٨ و %٣٣,١٥ على التوالي، وكذلك اختيارية الهيدروكربونات إلى %٨٤,٣٣ و %٨٤,٩٦. أظهر المحفزات ثنائي المعدن Co–Mo/γ-Al₂O₃ الأداء الأكثر مثالية حيث بلغ العائد %٣٥,٢٩ واختياريّة الهيدروكربونات %٨٦,٣٥، مع هيمنة فترة ١٥–C٢٠C كمكون رئيسي للديزل الأخضر. يعكس هذا التحسن في الأداء إلى وجود تأثير تآزري بين معدني Co و Mo اللذين يلعبان دورًا في زيادة النشاط والاختيارية للمحفزات من خلال مسار تفاعل نزع الكربوكسيل ونزع الكربونيل.