Pencarian pengganti bahan bakar fosil yang sesuai telah lama menjadi isu global. Minyak nabati yang diolah dengan hidrotreatment memiliki potensi aplikasi yang besar sebagai bahan bakar nabati dan menghadirkan alternatif untuk biodiesel FAME (Fatty Acid Methyl Ester) konvensional.
Sumber bahan bakar ini dapat diproduksi dari banyak minyak murah, seperti minyak yang tidak bisa dimakan (non-edible oil), minyak jelantah, dan lemak. Produk cair yang diperoleh dari hidrotreatment minyak nabati memiliki beberapa sifat yang menguntungkan, termasuk stabilitas penyimpanan yang sangat baik karena tidak adanya atom oksigen dan memiliki kesamaan sifat dengan bahan bakar fosil. Dengan demikian, minyak nabati yang diolah dengan air memiliki potensi besar untuk menggantikan bahan bakar fosil. Nyamplung (Calophyllum inophyllum) dikenal penyebarannya yang luas di India, Australia, dan sejumlah negara di Asia Tenggara. Biji nyamplung memiliki kandungan minyak yang lebih tinggi (50-73%) dibandingkan biji lainnya, seperti kedelai, bunga matahari, jarak pagar, atau karet. Minyak dari biji nyamplung adalah minyak non-edible dengan sifat beracun. Berbagai senyawa terdapat dalam nyamplung, termasuk trigliserida dan polifenol, yang bervariasi dalam ukuran molekul, menghadirkan tantangan yang kuat untuk selektivitas katalis.
Penelitian ini mensintesis karbon aktif berpori hierarkis (hierarchical activated carbon-HAC) dari kayu merbau sebagai pendukung katalis dan membandingkan sifat-sifat katalis yang mengandung sejumlah besar logam bukan mulia, Co/HAC dan Ni/HAC, serta dengan yang mengandung sejumlah kecil logam mulia, Pd/HAC. Aktivitas dan selektivitas masing-masing katalis diuji melalui hidroterapi nyamplung. Katalis diuji berulang kali pada temperatur yang sama untuk menguji reproduktifitasnya dalam menghasilkan hidrokarbon, dan juga diuji pada berbagai temperatur untuk mempelajari stabilitasnya terhadap hidrotreatment pada temperatur yang lebih tinggi.
Sintesis Katalis
HAC disintesis dengan cara tertentu lalu digunakan sebagai material pendukung untuk Co, Ni, dan Pd. Impregnasi HAC oleh logam dilakukan secara basah dengan mengaduknya denggan bahan pendukung selama 5 jam dan dikeringkan. Katalis kering dikalsinasi di bawah gas N2 pada 600 °C selama 3 jam dan kemudian direduksi di bawah gas H2 pada 450 °C selama 3 jam. Sintesis Ni/HAC dan Pd/HAC dilakukan dengan cara yang serupa. Hasil sintesis dikarakterisasi melalui beberapa cara, yaitu spektroskopi inframerah FTIR untuk mengetahui gugus fungsi, SEM-EDX untuk menentukan morfologi katalis, sedangkan fase amorf dan fase kristal dikarakterisasi dengan menggunakan difraksi sinar-X.
Hidrotreatment minyak nyamplung
Hydrotreatment dilakukan dalam sebuah reaktor batch semi-tetap. Katalis ditempatkan dalam pemegang pada rasio umpan/katalis dan di bawah laju aliran gas H2 tertentu. Komposisi produk cair dianalisis dengan menggunakan kromatografi gas-spektrometri massa (Shimadzu QP2010S). Bensin dan minyak solar didefinisikan sebagai hidrokarbon (CxHy) dengan nomor karbon masing-masing C5–C12 dan C13–C20. Senyawa dengan atom non-hidrokarbon (CxHyOz) dilambangkan sebagai produk cair organic. Hasil katalisis dengan Pd/HAC yang dilakukan pada suhu 525oC lebih tinggi disbanding yang dilakukan pada suhu 475oC, sedangkan katalisis pada 575oC memberikan hasil lebih tinggi dibanding hasil pada suhu 525oC.
Kesimpulan
Dalam penelitian ini, kami menemukan bahwa ada peningkatan interaksi dukungan logam dengan ikatan-backbonding tidak hanya mempengaruhi ukuran logam sebelum impregnasi tetapi juga stabilitas katalis selama hidrotreatment. Di antara sampel yang diuji, Pd/HAC menunjukkan kinerja katalitik terbaik, yang dikaitkan dengan luas permukaan spesifiknya yang tinggi sebesar 524,0 m2 g−1 dan keasaman 20,37 mmolg−1. Meskipun kandungan Pd Pd/HAC hanya sekitar 1/10 dari kandungan logam Co/HAC dan Ni/HAC, Pd/HAC menghasilkan produk cair sebanyak 27,05 wt% yang mengandung 6,63 wt% bensin, 17,63wt%. minyak diesel, dan 2,80% berat OLP. Pd/HAC menunjukkan kinerja terbaik dengan 17,15 wt% bensin, 23,43 wt% solar, 10,70 OLP. Katalis ini juga menjanjikan untuk dapat digunakan kembali, dimana PD/HAC masih dapat memproduksi bensin, solar, dan OLP dalam jumlah yang relatif konstan setelah digunakan tiga kali.
Penulis: Hartati
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan: https://www.researchgate.net/publication/354388226_Performance_of_low-content_Pd_and_high-content_Co_Ni_supported_on_hierarchical_activated_carbon_for_the_hydrotreatment_of_Calophyllum_inophyllum_oil_CIO
Wega Trisunaryanti, Satriyo Dibyo Sumbogo, Rino Rakhmata Mukti, Ika Amalia Kartika, Hartati, Triyono, Performance of low‑content Pd and high‑content Co, Ni supported on hierarchical activated carbon for the hydrotreatment of Calophyllum inophyllum oil (CIO), Reaction Kinetics, Mechanism, and Catalysis, https://doi.org/10.1007/s11144-021-02060-2
