Pembuatan katalis asam heterogen dari pati jagung dengan menggunakan aktivator K2CO3

Abstract

Katalis sangat dibutuhkan pada berbagai proses kimia dalam dunia industri. Hal ini dikarenakan katalis mampu mempercepat laju reaksi kimia, sehingga pembentukan kearah produk menjadi lebih cepat. Katalis asam heterogen lebih banyak digunakan karena sifatnya yang stabil, mudah dipisahkan, dan mudah di daur ulang sehingga dapat mengurangi limbah yang dihasilkan. Namun kekurangan dari katalis asam heterogen adalah memiliki harga yang relatif mahal seperti Amberlyst-15 dan, Sulfated Zirconia, untuk itu dikembangkan katalis asam heterogen yang dapat disintesis dari biomassa berupa pati jagung dengan proses aktivasi menggunakan aktivator K2COJ. Selain itu aktivator K2C03 dipilih karena memiliki keuntungan yaitu tidak berbahaya dan sering digunakan sebagai zat aditif dalam makanan. Penggunaan aktivator seperti ZnCl2 dan KOH tidak dipilih, dikarenakan ZnCh merupakan logam berat beracun sedangkan KOH bersifat korosif. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui rasio impregnasi dan waktu aktivasi yang optimum dalam pembuatan katalis asam heterogen dengan menggunakan aktivator K2C03. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan katalis ini adalah pati jagung. Aktivator K2C03 yang digunakan dapat menghasilkan katalis dengan luas permukaan yang besar. Proses pembuatan katalis asam heterogen dengan aktivator K2C03 ini dibuat dengan mengaktivasi pati jagung dengan larutan K2COJ 40% (bib) yang nantinya akan dilanjutkan dengan tahap pirolisis pada temperatur 400°C selama 15 jam. Setelah itu dilanjutkan dengan tahap sulfonasi pada temperatur l50°C selama 15 jam. Rancangan percobaan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah rancangan percobaan 3x3 dengan center point yang dilakukan sebanyak 3 kali. Variasi yang digunakan adalah rasio impregnasi yaitu I :1, J :2, dan 1:3. Rasio impregnasi merupakan rasio antara massa pati jagung : massa larutan K2CO3 . Selain itu, waktu aktivasi juga divariasikan yaitu 1, 3, dan 5 jam. Adapun rasio impregnasi dan waktu impregnasi yang divariasikan agar diperoleh kombinasi kedua varia i tersebut sehingga menghasilkan katalis yang memiliki aktivitas katalitik yang baik. Pada penelitian ini, katalis asam heterogen akan diuji kinerjanya melalui reaksi esterifikasi asam asetat dan butanol menjadi butil asetat. Berdasarkan hasil penelitian pembuatan katalis asam heterogen dengan K2C03 sebagai aktivator dan I-hS04 sebagai agen sulfonasi ini menghasilkan kinerja katalis yang baik pada reaksi esterifikasi. Penambahan jumlah K2C03 berhasil meningkatkan konversi asam asetat dan butanol menjadi butil asetat secara signifikan. Pada variasi rasio massa pati dengan massa K2C03 sebesar 1:3 dengan waktu aktivasi 5 jam menghasilkan konversi tertinggi yaitu sebesar 89,72%. Faktor yang diduga mempengaruhi konversi reaksi esterifikasi adalah luas permukaan katalis. Katalis asam heterogen memiliki nilai acid site density yang semakin meningkat seiring dengan penambahan jumlah aktivator dan waktu aktivasi. Nilai acid site density terbesar yaitu 0,875 mmol/gram yang diperoleh pada variasi rasio massa pati dengan massa K2C03 sebesar 1:3 dengan waktu aktivasi 5 jam. Namun nilai acid site density tidak berpengaruh secara signifikan seiring dengan peningkatan variasi rasio impregnasi dan waktu aktivasi.