Uji aktivitas katalis Bi4Ti3O12 pada reaksi deoksigenasi limbah minyak goreng untuk produksi green diesel

Indonesia:

Limbah minyak goreng merupakan salah satu limbah rumah tangga yang jumlahnya terus meningkat dan berpotensi menimbulkan permasalahan lingkungan serius apabila tidak dikelola dengan baik. Di sisi lain, limbah ini mengandung trigliserida dan asam lemak yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produksi bahan bakar terbarukan, salah satunya green diesel. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja katalis Bi4Ti3O12 pada reaksi deoksigenasi limbah minyak goreng dalam mencapai nilai konversi dan selektivitas produksi green diesel dari limbah minyak goreng secara optimal. Dalam penelitian ini, senyawa Bi4Ti3O12 sebagai katalis heterogen disintesis menggunakan metode lelehan garam dengan variasi garam NaCl-KCl dan dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), serta spektroskopi Infrared (IR). Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa senyawa Bi4Ti3O12 berhasil terbentuk dan menghasilkan puncak yang sesuai dengan data standar Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) No. 240210 tanpa terdeteksi munculnya puncak pengotor. Karakterisasi SEM menunjukkan morfologi partikel berbentuk plate-like dengan ukuran partikel antara 0,1 hingga 3,5 μm, sedangkan spektrum IR menunjukkan pita serapan khas Bi4Ti3O12 pada bilangan gelombang 825 dan 554 cm-1 yang berkaitan dengan vibrasi Bi-O dan Ti-O. Selanjutnya, katalis ini ditambahkan dalam reaksi deoksigenasi dan produk dikarakterisasi menggunakan spektroskopi IR dan Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS). Hasil spektrum IR menunjukkan perbedaan puncak antara WCO dan green diesel dengan variasi 0, 3, 6, dan 9% pada daerah sidik jari (fingerprint), yaitu bilangan gelombang 913 cm-1 yang mengindikasikan vibrasi gugus (C=C) dan 812, serta 1020 cm-1 yang mengindikasikan vibrasi gugus (-CH2) sebagai penyusun hidrokarbon rantai panjang. Sementara hasil analisis GC-MS menunjukkan bahwa penambahan katalis Bi4Ti3O12 dengan variasi 6% mempu memberikan kinerja terbaik dengan persentase C15-C18 sebesar 37,26% dan tidak terdeteksinya produk samping berupa organosilikon. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan katalis berperan penting dalam mengoptimalkan pembentukan senyawa hidrokarbon pada green diesel.

English:

Waste cooking oil (WCO) is one of the household wastes whose quantity continues to increase and has the potential to cause serious environmental problems if not properly managed. On the other hand, this waste contains triglycerides and fatty acids that can be utilized as feedstocks for the production of renewable fuels, one of which is green diesel. This study aimed to evaluate the performance of a Bi4Ti3O12 catalyst in the deoxygenation of waste cooking oil to achieve optimal conversion and selectivity toward green diesel production. In this study, Bi4Ti3O12, acting as a heterogeneous catalyst, was synthesized using the molten salt method with a NaCl–KCl salt mixture and characterized by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Infrared (IR) spectroscopy. The XRD results confirmed the successful formation of Bi4Ti3O12, with diffraction peaks matching the standard data from the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) No. 240210 and no detectable impurity peaks. SEM analysis revealed a plate-like particle morphology with particle sizes ranging from 0.1 to 3.5 μm, while the IR spectrum exhibited characteristic absorption bands of Bi4Ti3O12 at 825 and 554 cm-1, corresponding to Bi–O and Ti–O vibrations. The catalyst was subsequently applied in the deoxygenation reaction, and the resulting products were characterized using IR spectroscopy and Gas Chromatography–Mass Spectroscopy (GC–MS). The IR spectra showed differences between WCO and green diesel products obtained with catalyst loadings of 0, 3, 6, and 9%, particularly in the fingerprint region, including absorption bands at 913 cm-1 associated with C=C vibrations and at 812 and 1020 cm-1 attributed to –CH₂ vibrations in long-chain hydrocarbons. GC–MS analysis demonstrated that the addition of 6 wt% Bi4Ti3O12 catalyst provided the best performance, yielding 37.26% C15–C17 hydrocarbons and no detectable organosilicon by-products. These results indicate that the Bi4Ti3O12 catalyst plays an important role in enhancing the formation of hydrocarbon compounds within the green diesel fraction

Arab:

تُعدّ مخلفات زيت الطهي من النفايات المنزلية التي تتزايد كمياتها باستمرار، وقد تؤدي إلى مشكلات بيئية خطيرة إذا لم تُدار بصورة مناسبة. ومن ناحية أخرى، تحتوي هذه المخلفات على الدهون الثلاثية والأحماض الدهنية التي يمكن الاستفادة منها كمادة أولية لإنتاج الوقود المتجدد، ومن ذلك الديزل الأخضر. يهدف هذا البحث إلى دراسة أداء محفز Bi4Ti3O12 في تفاعل نزع الأكسجين لمخلفات زيت الطهي لتحقيق أعلى قيم للتحول والانتقائية في إنتاج الديزل الأخضر.في هذه الدراسة، جرى تحضير مركب Bi₄Ti₃O₁₂ بوصفه محفزًا غير متجانس باستخدام طريقة مصهور الأملاح مع استخدام خليط أملاح NaCl-KCl، ثم توصيفه بواسطة حيود الأشعة السينية (XRD)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء (IR). أظهرت نتائج XRD تكوّن مركب Bi4Ti3O12 بنجاح، حيث تطابقت القمم الناتجة مع البيانات القياسية في قاعدة بيانات البنية البلورية غير العضوية (ICSD) رقم ٢٤٠٢١٠، دون ظهور أي قمم شوائب. كما أظهرت صور SEM مورفولوجيا صفائحية الشكل بأحجام جسيمات تراوحت بين ٠٫١ و٣٫٥ ميكرومتر، بينما أظهر طيف IR نطاقات امتصاص مميزة لمركب Bi4Ti3O12 عند العددين الموجيين ٨٢٥ و٥٥٤ سم⁻¹ المرتبطين باهتزازات روابط Bi–O و Ti–O بعد ذلك، استُخدم المحفز في تفاعل نزع الأكسجين، وتم توصيف المنتجات الناتجة باستخدام مطيافية IR وتقنية كروماتوغرافيا الغاز المقترنة بمطيافية الكتلة (GC-MS). وأظهرت أطياف IR وجود اختلافات بين زيت الطهي المستعمل والديزل الأخضر عند نسب المحفز ٠٪، ٣٪، ٦٪، و٩٪ في منطقة البصمة الطيفية، ولا سيما عند العدد الموجي ٩١٣ سم⁻¹ الدال على اهتزازات مجموعة (C=C)، وعند ٨١٢ و١٠٢٠ سم⁻¹ الدالين على اهتزازات مجموعة (−CH₂) المكوِّنة للهيدروكربونات طويلة السلسلة. أما نتائج GC-MS فقد بينت أن إضافة محفز Bi4Ti3O12 بنسبة ٦٪ حققت أفضل أداء، حيث بلغت نسبة الهيدروكربونات C₁₅-C₁₈ مقدار ٣٧٫٢٦٪، مع عدم الكشف عن نواتج جانبية من مركبات السيليكون العضوية. وتشير هذه النتائج إلى أن إضافة المحفز تؤدي دورًا مهمًا في تعزيز تكوين المركبات الهيدروكربونية في الديزل الأخضر وتحسين جودته.