Pengaruh jenis asam dan jenis bahan baku terhadap pembuatan katalis karbon tersulfonasi dengan metode hidrotermal satu tahap

Abstract

Katalis berperan penting dalam dunia industri karena berfungsi mempercepat laju reaksi. Dalam industri, pengunaan katalis asam lebih umum digunakan. Katalis asam ini terbagi menjadi katalis homogen dan heterogen. Katalis homogen digunakan dalam industri karena memiliki aktivitas dan selektifitas katalis yang baik namun relatif sulit dipisahkan. Walaupun katalis asam homogen lebih murah, bersifat korosif sehingga alat yang digunakan lebih mahal. Oleh sebab itu sebagai alternatif dapat digunakan katalis heterogen. Katalis heterogen yang berasal dari biomassa mulai dikembangkan seperti katalis karbon tersulfonasi untuk menggantikan katalis komersial yang harganya relatif mahal seperti Amberlyst. Katalis karbon tersulfonasi ini bersifat tidak korosif, ramah lingkungan, dan aktivitas tetap baik meski digunakan berulang kali.

Pembuatan katalis karbon tersulfonasi menggunakan proses hidrotermal satu tahap dengan disertai penambahan support berupa tetraethyl orthosilicate (TEOS). Proses hidrotermal dilakukan dengan pemanasan biomassa pada temperatur 180o C dan waktu hidrotermal selama 24 jam. Jenis asam yang divariasikan sebanyak 3 jenis yaitu P-toluene sulfonic acid (TsOH), H2SO4, hydroxyethylsulfonicacid. Bahan baku divariasikan sebanyak 4 jenis yaitu pati, glukosa, sukrosa, dan selulosa. Aktivitas katalis terbaik diuji dengan reaksi esterifikasi asam asetat denga butanol menjadi butil asetat. Selain itu, luas permukaan katalis yang diperoleh dianalisa menggunakan metode BET.

Berdasarkan hasil penelitian sintesis katalis karbon tersulfonasi, katalis yang terbentuk melalui proses hidrotermal satu tahap dari ketiga jenis asam dan keempat jenis bahan baku memiliki kinerja yang baik pada reaksi esterifikasi. Nilai konversi reaksi yang dihasilkan pada percobaan ini berada pada rentang 77-81% dinilai sudah cukup baik melihat konversi Amberlyst pada reaksi yang sama berada pada nilai 80-85%. Penggunaan asam TsOH dan jenis bahan baku pati menghasilkan konversi yang paling besar yaitu 81,57 %. Nilai konversi ini dipengaruhi oleh nilai acid site density dan luas permukaan dimana TsOH dan pati memiliki acid site density paling besar yaitu sebesar 1,28 mmol/gram dan luas permukaan 354 m2/g .Nilai konversi paling rendah dihasilkan oleh katalis yang terbuat dari jenis asam H2SO4 dan glukosa, dengan nilai sebesar 77,21%. Hal ini juga sesuai dengan nilai acid site density yang dimiliki sampel tersebut yaitu 0,45mmol/gram yang merupakan nilai acid site density terendah. Selain itu sampel glukosa dan H2SO4 juga memiliki luas permukaan paling rendah yaitu 0,55 m2/g.