Pembimbing 1 : Dr.rer.nat. Witri Wahyu Lestari, S.Si, MSc.Pembimbing 2 : Dr. Khoirina Dwi Nugrahaningtyas, M.Si.

Dien Nur Hasanah M0311022

Produksi Green Diesel dari Minyak Kelapa Sawit

Menggunakan Katalis Zeolit Alam Termodifikasi Fe-

Nanopartikel

Tujuan   Mengetahui pengaruh aktivasi dan rekristalisasi dengan

metode seed assisted synthesis terhadap peningkatan kemurnian dan kualitas dari zeolit alam sebagai katalis heterogen.

Mengetahui pengaruh pengkapsulan Fe-nanopartikel dalam zeolit Wonosari terhadap karakter zeolit yang meliputi kristalinitas, kandungan logam yang teremban, luas permukaan, dan keasaman katalis yang diperoleh.

Mengetahui pengaruh modifikasi zeolit terhadap distribusi produk reaksi, aktivitas, dan selektivitas katalis pada reaksi pembuatan green diesel dari minyak kelapa sawit.

Mendapatkan produk green diesel berkualitas yang dihasilkan dari proses hidrodioksigenasi dengan menggunakan katalis zeolit alam Wonosari yang termodifikasi Fe-nanopartikel.

Perlakuan Awal terhadap Zeolit Alam

Zeolit alam yang akan digunakan adalah zeolit alam Wonosari, Klaten, Jawa Tengah. Metode yang digunakan pada penelitian ini mengacu pada penelitian W. Trisunaryanti, dkk ( 2010 ). Zeolit alam ditambahkan air bebas ion untuk membuka pori-pori dari zeolit.

Perlakuan Awal

Perendaman 10 gram Zeolit alam pada suhu kamar Akuades100 mL

Sehari semalam

Endapan

Pada temperatur100 oC, selama 24 jam

Ditambah

Diaduk

Dikeringkan

Diperoleh

Dikeringkan pada suhu 130 oC selama 3 jam

Disaring

Ditambah

Dikeringkan pada suhu 130 oC selama 3 jam

Dicuci Disaring

Ditambah

Direfluks dan diaduk pada suhu 50oC selama 30 menit

Diaduk selama 30 menit

Dikeringkan pada suhu 120 oC selama 24 jam

Dicuci

Ditambah

Aktivasi Zeolit dilakukan dengan penambahan asam yaitu HF 1% , HCl, dan NH4Cl. Metode aktivasi ini mengacu pada penelitian W. Risunaryanti, dkk (2010).

Aktivasi Zeolit 5 g zeolit alam

Zeolit bebas air HCl 6N dalam 125 mL

Endapan

Campuran zeolit dan NH4Cl Endapan zeolit

Ukuran lolos pengayak 100 mesh

Sampel Zeolit alam teraktivasi

Hf 1% dalam 100 mL

Akuades

AgNO3

Zeolit Asam

Zeolit terhomogenkan HCl

Zeolit bebas ion Cl

Direfluks dan diaduk pada suhu 90oC selama 1 minggu

NH4Cl 1 NZeolit kering

Dihaluskan

Terbentuk

Dicuci AgNO3

Dilakukan variasi

Duji

disintesis hidrotermal pada suhu 170 oC selama5 hari

Diaduk

Ditambah

Ekstraksi modernit mengacu pada metode R.R. Mukti, dkk (2013). Ekstraksi modernite dari zeolit alam teraktivasi ini akan dilakukan menggunakan ”seed-assisted synthesis” secara hidrotermal dengan menggunakan benih kristal aluminosilkat dari zeolit alam yang sudah teraktivasi dicampurkan dengan larutan induk aluminosilkat.

Ekstraksi Mordenit

0,2364 g aluminium hidroksida (Al(OH)3) + 1,3091 g tetraetil ortosilikat (TEOS) + 14,5158 g air +

18,9388 g NaOH 50% (W/V)

Rasio Si/Al = 50, NaOH/Si = 0,55, H 2O/Si = 20, temperatur 140 oC selama 3 hari

Zeolit Modernite

Menggunakan Aquadest, T = 60oC, t= 6 jam

Karakterisasi dari produk zeolit dengan XRD, FE-SEM

Dicuci dan dikeringkan

1,62 g zeolit alam

Zeolit dan larutan induk homogen

Diuji

Disaring dan dicuci

Diaduk

Impregnasi/pengkapsulan Fe-nanopartikel (Fe-NP) pada Zeolit Alam Teraktivasi (ZAH)

Fe(NO3)3.9H2O dalam air + Variasi Fe/Penyangga

(5, 10, 15 wt%)Zeolit Mordenit hasil Ekstraksi

Mordenit

24 jam

Menggunakan akuades

Karakterisasi katalis Fe-NP@ZAH( PXRD, XRF, NH3-TPD, SAA, Nitrogen Sorption Isotherm)

Metode BET dan t-Plot

Dikeringkan pada suhu

60oC,selama 6 jam Sampel Fe-NP@ZAH

Dianalisa kualitatif dengan perhitungan

Didinginkan

Dilakukan

Diambil

Diperoleh

Direduksi

Dikalsinasi

Ditambah

Uji Aktiitas dan Selektivitas Katalis Fe-NP@ZAH pada Pembuatan Green Diesel Berbahan Minyak Kelapa Sawit melalui Reaksi Hidrodeoksigenasi

0,5 g minyak kelapa sawit (BIMOLI)

Zeolit terimpregnasi

30 mL n-heksana

Pengaliran gas N2 pada suhu 350oC selama 4 jam

Pengaliran gas H2 pada suhu 400oC, selama 4 jam

Katalis Fe-NP@ZAH terkalsinasi

0,2 gram

Proses Hidrodeoksigenasi, P H2= 30 bar, T= 290oC, selama 5 dan 10 jam

Hingga T kamar

Proses Penyaringan

Padat = katalis Fase Cair ( Produk )

GC-MS dengan standar internal metil-nanodekanoat

Berat jenis, bilangan setan, titik nyala dan viskositas kinematikanya

Diuji kualitas green diesel

Diujidi

tam

bah

KERANGKA PEMIKIRANHF HCl NH4Cl

Meningkatkan keasaman zeolit dengan

meningkatkan rasio Si/AlEkstraksi Mordenit

Rekristalisasi zeolit

Meningkatkan rasio Si/Al

TEOS Al(OH)3

Aktivasi ZeolitMeningkatkan

Keasaman

Seed Assisted Synthesis

Impregnasi Fe-nanopartikel

Impregnasi in situ

Impregnasi ex situ

Hasil Aktivasi dan Ekstraksi zeolit diimpreg dengan Fe(NO)3. 9H2O

15 %10 %5 %

24 jam

Hasil Aktivasi diimpreg dengan Fe(NO)3. 9H2O

15 mnt 1 jam30

mnt

Re-Building Mordenit

Katalis hidrodeoksigenasi

Pembuatan Green DieselBimoli

Asam oleat

Asam Palmitat

Katalis Fe-NP@ZAH

Reaksi Hidrodeoksigenasi

Fe, berdasarkan mekanimse reaksi reverse Mars-Van

Krevelen

selektif

Ester Aldehid Alkohol

Fasa Fe 3+ menjadi Fe (0) C18H38 + 2H2O

Green D

iesel

Hasil XRD menggunakan metode seed-assisted dengan perhitungan mentah sesuai jurnal

Hasil XRD menunjukkan intensitas yang tinggi pada zeolit hasil sintesis

Hasil dan Pembahasan

Zeolit Alam tanpa aktivasi

Hasil XRD zeolit alam (atas) dan simulated

pattern mordenit (bawah) menunjukkan

bahwa zeolit alam Wonosari Klaten merupakan zeolit

mordenit

Rasio Si/Al = 5, 56

Hasil XRF

Zeolit Alam dengan AktivasiZeolit diaktivasi dengan

penambahan asamHF 1%, HCl 6N 125 mL, dan NH4Cl

1N

Zeolit alam yang telah diaktivasi lebih bersih bila dibandingkan dengan tanpa

aktivasi

Hasil XRF

Rasio Si/Al = 8,31

Aktivasi dengan penambahan asam dan NH4Cl meningkatkan rasio Si/Al. Itu berarti keasaman dari zeoli meningkat. Kandungan senyawa lain

sebagai pengotor dalam zeolit juga berkurang, maka pada pattern XRD terlihat lebih bersih dan peak nya lebih runcing.

Hasil Sintesis Zeolit secara hidrotermal

Sintesis mordenit dengan metode

seed assisted dan impregnasi in situ

diasumsikan belum berhasil karena

hasil XRD menunjukkan

pattern yang jauh dari acuan.

Analisa : - anggapan bahwa kerangka zeolit

telah rusak karena penambahan Fe

- anggapan bahwa rasio Si/Al tidak menunjukkan

mordenit.

Sampel belum di uji XRF karena tidak cukup.

Massa yang dihasilkan dari total 105 gram parent zeolit dan 1,62 gram seeds hanya 0,2208 gram.

Sehingga yield yang diperoleh 0,2 %Dan yield yang dihasilkan dari zeolit

aktivasi-ekstraksi hanya 0,1185 %

PRBagaimana cara agar yield yang

diperoleh besar ???????

Hasil XRD dengan metode seed-assisted menggunakan Perhitungan Massa dari Pak Rino Berdasarkan hasil

XRD dapat dilihat peak yang terbentuk

menunjukkan bahwa zeolit

mordenit yang disintesis

menggunakan metode seed

assisted menghasilkan zeolit mordenit

yang lebih bersih dengan peak yang

dihasilkan lebih runcing

Al2O30,02

composition SiO2 H2O Al(OH)3 NaOH Si/Al H2O/SiNaOH/

SiMolar 1 24 0,04 0,24 25,0 24,00 0,24MW(g/mol) 60 18 78 40ρ (g/ml) - - - -W (g) 60 432 3,12 9,6

M

ρ purit

y MW weightfor use of 1

autolave NaOH 1 M 250 1

(g/ml)(wt%) (g/mol) (g) (g) Vol NaOH 1 M

240,384615

TEOS 100%208,33 17,28

1,3091 4% g NaOH pure9,615384

62

Al(OH)3 100% 783,12

0,23640,006

8g H2O dalam NaOH 1 M 240,3846

NaOH 1 M 1,04 250,00 18,9388 54,1% H20 from NaOH 240,3846 H2O required 18 191,62 14,5158 41%

total weight (g) 462,02 35,0000 100%

w autoclave (1ml=1g) 50

70% w autoclave 35

factor weight 13

Perhitungan dariPak Rino

Hasil fitting keseluruhan

Sejauh mana nge-labnya??Mencari komposisi yang tepat

zeolit mordenitPlan minggu ini adalah

impregnasi FePlan minggu depan adalah

masuk dalam aplikasi green diesel

Jurnal Kim & Ahn 1991

Dari 10

Perbandingan dengan tanpa seed

Matur Nuwun

Hidrodeoksigenasi adalah proses pemutusan ikatan karbon-oksigen dengan penambahan hidrogen menggunakan katalis yang memproduksi CO2 dan H2O dan mampu menghilangkan oksigen dari produk. Reaksi ini dapat terjadi melalui oksida logam transisi melalui chemisorption, penambahan proton, dan desorpsi.