Pengaruh rasio PVA-SSA, temperatur crosslinking dan waktu pengeringan terhadap sintesa katalis asam heterogen tersulfonasi

Abstract

Minyak bumi sebagai salah satu bahan sumber energi yang sering digunakan seiring waktu persediaannya akan menipis dan habis. Oleh karena itu diperlukan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan, salah satu contohnya adalah biodiesel. Biodiesel atau metil ester diperoleh dari reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau melalui reaksi transesterifikasi minyak nabati trigliserida. Kedua reaksi dalam menghasilkan metil ester, digunakan bahan-bahan lain berupa metanol dan katalis. Katalis pada reaksi esterifikasi dan reaksi transestifikasi pada umum nya menggunakan katalis homogen namun karena katalis homogen sulit untuk dipisahkan dari produk dan kurang ramah lingkungan, dipakai katalis heterogen yang dapat menjadi alternatif. Katalis heterogen memiliki daya tarik yang tinggi karena pemisahannya mudah dari produk, kemudahan dalam regenerasi, tidak bersifat toksik, lebih murah, dan ramah lingkungan. Katalis heterogen yang digunakan pada percobaan ini adalah katalis polimer yang di-crosslinling dengan gugus sulfonat berupa katalis polivinil alkohol tersulfonasi (PVA-SO3H). Katalis PVA-SO3H yang diamati, digunakan sebagai alternatif dari katalis komersil reaksi esterifikasi metil ester yang sering digunakan yaitu katalis poly(styrene)- divinylbenzene. Pada penelitian ini, katalis PVA-SO3H dihasilkan dengan metode crosslinking PVA dengan gugus sulfonat. Gugus sulfonat yang digunakan untuk crosslinking adalah asam sulfosuksinat (SSA). Variabel yang divariasikan pada pembuatan katalis PVA-SO3H merupakan rasio berat PVA-SSA (10-20, 10-10, dan 20-10), temperatur pemanasan crosslinking (100oC,115oC,130oC), dan waktu pengeringan (3,4,5 dan 6 jam). Katalis PVA-SSA diuji dengan reaksi esterifikasi metil ester dengan asam lemak bebas berantai panjang (C16-C24) dengan temperatur 60oC selama 6 jam dengan jumlah reaksi triplo. Respon hasil yang dianalisis dari katalis PVA-SSA adalah ketahanan termal, kapasitas asam, derajat crosslinking, ketahanan mekanik, dan konversi fatty acid. Analisis kapasitas asam dan konversi fatty acid diamati dengan melakukan titrasi, sedangkan untuk analisis lain dapat dilakukan dengan bantuan instrumen FTIR, SEM, dan XRD. Instrumen yang digunakan pada penelitian, bertujuan untuk membantu analisa katalis seperti analisis gugus yang terkandung dalam katalis (FTIR), bentuk morfologi katalis (SEM) dan kristalinitas dari katalis (XRD). Hasil yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan adalah katalis PVA-SSA memiliki konversi (94,2% dan 46,3%) dan kapasitas asam (3,5 mmol H+/g dan 0,36 mmol H+/g) yang lebih baik pada setiap temperatur dibandingkan katalis PS-DVB. Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan, hasil analisa FTIR menunjukkan adanya gugus sulfonat dan gugus ester pada rentang 1045,42 cm-1 dan 1724,36 cm-1 .Kemudian, berdasarkan hasil analisa XRD menunjukkan PVA-SSA memiliki sifat amorf dibandingan dengan PVA murni yakni sebesar 8,074% dan 61,408%%. Terakhir, pada analisa SEM, katalis PVA-SSA cenderung mempunyai permukaan yang lebih mulus dibandingkan dengan PVA murni.