PROPOSAL
PENELITIAN HIGH IMPACT
DANA ITS 2020
JUDUL PENELITIAN
BIO JET-FUEL RANGE ALKANES PRODUCTION FROM KEMIRI SUNAN OIL
(Reutealis trisperm Oil) VIA HYDRODEOXYGENATION REACTION BY
METAL/ALUMINOSILICATES FROM LOCAL SOURCE
Tim Peneliti
Prof. Dr. Didik Prasetyoko, S.Si., M.Sc (Kimia/FSAD/ITS)
Dr. Yuly Kusumawati, M.Si (Kimia/FSAD/ITS)
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2020
ii
DAFTAR ISI
Halaman Sampul……………………………………………………………………...
Daftar Isi…...................................................................................................................
Daftar Tabel..................................................................................................................
Daftar Gambar..............................................................................................................
Daftar Lampiran………………………………………….…………………………...
i
ii
iii
iv
v
BAB I RINGKASAN……………………………………………………………….. 1
BAB II PENDAHULUAN…..…................................................................................ 3
2.1.Latar Belakang........................................................................................... 3
2.2.Permasalahan……...................................................................................... 6
2.3.Tujuan Khusus……...…………………………………………………… 6
2.4. Urgensi Penelitian………………………………………………………. 7
BAB III TINJAUAN PUSTAKA…............................................................................. 8
3.1. Bio jet-fuel……………………………………………………………... 8
3.2. Reaksi Hidrodeoksigenasi untuk Produksi Bio jet-fuel………………… 8
3.3. Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi……………………………..... 10
3.4. Material Aluminosilikat………………………………………………... 12
3.5.Minyak Kemiri Sunan (Reutealis trisperm Oil)……………………......... 13
3.6. Roadmap Penelitian dan Track Record Peneliti……………………….. 13
3.7. State of The Art Penelitian …………………………………………… 16
BAB IV METODE………………………………………..…………………………. 17
4.1. Skema dan Tahapan Penelitian……………………………………………. 17
4.2. Prosedur Penelitian………………………………………………………... 18
BAB V JADWAL DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA ……………………… 20
5.1. Jadwal Penelitian………………………………………..………………... 20
5.2. Rencana Anggaran Biaya…………………………………...…………….. 20
BAB VI DAFTAR PUSTAKA…………………………….……….……………….. 23
BAB VII LAMPIRAN……………………….……………………….……………… 27
7.1. Biodata Ketua Peneliti……………………………………………………. 27
7.2. Biodata Anggota Peneliti………………………………………………….. 29
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Review Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi pada Produksi Bio
Jet-Fuel................................................................................................
11
Tabel 3.2. Roadmap Pusat Penelitian Sanis dan Fundamental LPPM ITS…….. 13
Tabel 5.1. Jadwal Kegiatan Penelitian …………………………………………. 20
Tabel 5.2. Rancangan Biaya Anggaran…………………………………………. 20
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1. Jalur Reksi Hydrotreating Trigliserida……………………………….. 9
Gambar 3.2. Roadmap Usulan Penelitian Hi-Impact………………………………… 15
Gambar 3.3. Track Record Penelitian Biofuel Tim Peneliti…………………………. 16
Gambar 4.1. Bagan Alir Penelitian Hi-Impact……………………………………….. 17
v
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 7.1. Biodata Ketua Peneliti...................................................................... 27
Lampiran 7.2. Biodata Anggota Peneliti................................................................. 29
1
BAB I
RINGKASAN
Usulan penelitian ini memiliki tujuan untuk menghasilkan produk senyawa alkana dalam
range bio jet-fuel dari bahan baku minyak nabati non-edible Kemiri Sunan (Reutealis trisperma)
menggunakan material katalis aluminosilikat dari sumber alam lokal dalam rangka mendukung
subtitusi bahan bakar yang berkelanjutan. Bio jet-fuel dari konversi minyak nabati non-edible
Reutealis trisperm atau Kemiri Sunan merupakan alternatif pengganti bahan bakar fosil yang
potensial untuk dikembangkan karena faktor kelimpahan yang tinggi dan tidak menimbulkan
persaingan dengan sektor pangan dan pertanian. Dengan meningkatnya kebutuhan energi dalam
bidang transportasi dari tahun ke tahun, mengakibatkan penelitian tentang teknologi subtitusi
bahan bakar maupun pengembangan material maju sebagai katalis reaksi konversi minyak nabati
menjadi bio jet-fuel menjadi perhatian banyak peneliti. Peningkatan performa bahan bakar jenis
biodiesel menjadi bio jet-fuel karena keunggulan sifat fisik dan kimianya untuk aplikasi pada
mesin kendaraan darat dan udara, melibatkan penggunaan katalis yang spesifik dan selektif dalam
reaksi konversi energi baru terbarukan.
Inovasi modifikasi katalis konversi untuk menghasilkan senyawa hidrokarbon alkana
dalam range bio jet-fuel sangat berperan untuk mencapai hasil akhir reaksi konversi katalitik
dengan tingkat selektifitas dan konversi yang tinggi. Dalam usulan penelitian ini modifikasi
permukaan katalis aluminosilikat dilakukan dengan penambahan logam aktif nikel dan kobalt serta
variasi interaksi logam dan support dalam framework aluminosilikat. Material aluminosilikat
dalam penelitian ini disintesis dari sumber alam lokal seperti limbah bauksit (Red mud) dan kaolin
juga merupakan keterbaruan dalam penelitian produksi bio jet-fuel melalui reaksi
hidrodeoksigenasi. Selain itu pemanfaatan limbah bauksit juga menjadi salah satu solusi
permasalahan lingkungan yang dapat diintegrasikan dengan pemngembangan material untuk
energi dan lingkungan.
Penelitian yang diusulkan ini meliputi tahapan sintesis dan karakterisasi material
logam/aluminosilikat melalui proses alkali fusi yang ditambahkan dengan logam aktif Ni dan Co
sebagai katalis reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan. Karakterisasi fisika dan kimia
katalis dalam penelitian ini dilakukan dalam rangka mengetahui efektivitas dan selektivitas katalis
berbasis sumber lokal pada produksi senyawa alkana dalam range bio jet-fuel. Uji katalitik reaksi
2
hidrodeoksigenasi selanjutnya dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan feedstock
minyak Kemiri Sunan dalam reaktor batch dengan variasi parameter reaksi jenis katalis, suhu dan
waktu reaksi untuk mendapatkan data tentang konversi dan selectivitas produk senyawa alkana
range bio jet-fuel.
Luaran yang ditargetkan dalam penelitian ini yaitu artikel ilmiah yang disubmit pada jurnal
internasional teindeks Scopus Q1 yaitu Journal of The Energy Institute dengan H Index Jurnal 31,
Impact factor 3,774, citation score 4,10.
3
BAB II
PENDAHULUAN
2.1. Latar Belakang
Produksi bahan bakar terbarukan dewasa ini menjadi semakin penting untuk dilakukan
karena faktor menipisnya bahan bakar fosil dan permasalahan pemanasan global. Kebutuhan
bahan bakar untuk sektor transportasi meliputi transportasi darat, laut maupun udara masih
mendominasi 25% kebutuhan energi di dunia. Saat ini, produksi bahan bakar terbarukan sangat
bergantung pada biomassa edible seperti gula (pati dan sirup) dan vegetable oil sedangkan
permintaan bahan bakar untuk kendaran mesin diesel dan mesin jet semakin meningkat dari tahun
ke tahun. Oleh karena itu penelitian tentang produksi bahan bakar bio jet-fuel terbarukan berbasis
bahan baku non edible biomassa perlu untuk dikembangkan [1]. Bahan baku turunan trigliserida
seperti minyak nabati non-edible merupakan salah satu bahan baku yang potensial untuk
digunakan dalam produksi bahan bakar jet berbasis biomassa atau disebut bio jet-fuel [2]. Bio fuel
memiliki komponen utama senyawa hidrokarbon alkana C10-C20 dimana range jet-fuel memiliki
rantai hidrokarbon alkane C9-C16 [1].
Beberapa teknik untuk memproduksi bio jet-fuel dari minyak adalah dengan metode
hydrotreating dan thermal catalytic cracking. Senyawa bahan bakar yang dihasilkan melalui
proses hydrotreating maupun cracking adalah bahan bakar gas (hidrokarbon C1-C5, CO, CO2);
bahan bakar cair (senyawa hidrokarbon linier paraffin, naftalen dan olefin serta senyawa yang
mengandung oksigen seperti aldehid, keton, dan asam karboksilat); air dan arang. Kandungan atom
oksigen yang berlebih pada senyawa dalam bio jet-fuel menyebabkan penggunaannya sebagai
bahan bakar pengganti bahan bakar fosil menjadi terbatas karena memiliki nilai pembakaran yang
rendah [3].
Reaksi kimia untuk menghilangkan atom oksigen dan menghasilkan senyawa rantai
panjang alkana dapat dilakukan melalui reaksi transfer hidrogen sebagai agen pereduksi, namun
reaksi tersebut memiliki efisiensi reaksi atomik yang rendah serta tidak dapat dilakukan dalam
skala besar. Reaksi berbasis H2 seperti reaksi hidrogenasi dan reaksi hidrodeoksigenasi merupakan
salah satu cara yang lebih efektif untuk menghilangkan atom oksigen pada senyawa bahan bakar
cair. Reaksi hidrodeoksigenasi merupakan reaksi penghilangan oksigen yang diikuti dengan reaksi
oligomerisasi untuk menghasilkan senyawa hidrokarbon linier tidak jenuh yang dapat dilakukan
4
melalui proses thermal catalytic cracking yang terintegrasi dengan proses distilasi [4]. Beberapa
penelitian yang telah dilakukan tentang produksi bio jet-fuel melalui proses cracking dan distilasi
dengan bahan baku trigliserida telah menghasilkan senyawa hidrokarbon gas, senyawa kerosene
(alkane range jet-fuel) serta senyawa hidrokarbon range diesel. Untuk memenuhi kriteria spesifik
jet-fuel yaitu memiliki rantai hidrokarbon linier; rantai bercabang hidrokarbon C10-C12 atau
alkana siklik; serta rantai bercabang hidrokarbon C13-C16 ikatan rangkap, maka reaksi cracking
dan isomerisasi trigliserida harus terjadi dalam reaksi konversi minyak nabati menjadi bio jetfuel.
Proses isomerisasi dan cracking tersebut dimungkinkan terjadi melalui bantuan katalis
bifunctional. Namun, proses cracking yang berlebihan dalam reaksi dapat menyebabkan
berkurangnya hasil produk senyawa dalam range jetfuel dan meningkatnya hasil produk senyawa
hidrokarbon rantai pendek C1-C4, dengan demikian pemilihan katalis yang tepat harus
diperhatikan agar dihasilkan senyawa bio jet-fuel [1].
Proses pembuatan bio jet-fuel melibatkan katalis yang selektif terhadap reaksi
hidrodeoksigenasi sehingga didapatkan hidrokarbon berstruktur parafin kerosen. Penggunaan
katalis heterogen dibandingkan katalis homogen lebih banyak dipilih karena memiliki keuntungan
antara lain dapat digunakan kembali melalui proses pemisahan katalis yang mudah, konsumsi
katalis yang lebih sedikit serta hasil akhir produk bahan bakar tidak mengandung katalis sehingga
tidak membutuhkan proses pemurnian [5]. Katalis heterogen yang telah digunakan dalam reaksi
hidrodeoksigenasi adalah katalis menggunakan logam tersulfidasi seperti CoMo dan NiMo yang
diembankan pada katalis pendukung seperti alumina [6]. Penggunaan katalis berbasis sulfida
masih memiliki kelemahan karena terjadinya deaktivasi katalis pada proses reaksi serta adanya
sulfur sebagai kontaminan pada hasil reaksi [7] Katalis lain yang digunakan yakni logam mulia
seperti Pd dan Pt yang diembankan pada material pendukung seperti karbon [8]. Penggunaan
katalis logam mulia memberikan selektivitas yang tinggi terhadap reaksi hidrodeoksigenasi akan
tetapi kurang disukai karena pertimbangan ekonomi. Untuk itu penggunaan logam lain selain
logam mulia seperti nikel kobalt dan tembaga banyak dikaji dalam reaksi pembentukan bio jet-
fuel.
Katalis gabungan logam dan asam atau katalis bifunctional yang terdiri atas katalis
pendukung serta logam/logam oksida sebagai situs aktif telah banyak dikembangkan oleh banyak
peneliti. Katalis pendukung/support yang digunakan pada reaksi hidrodeoksigenasi trigliserida
harus memiliki ukuran pori yang besar agar dapat meningkatkan laju difusi reaktan. Logam/logam
5
oksida yang diembankan harus bersifat aktif dan selektif pada reaksi hidrodeoksigenasi. Jenis
katalis pendukung pada reaksi hidrodeoksigenasi yang banyak dilaporkan oleh peneliti yakni
karbon aktif [9], multi walled carbon nanotube/MWCNT [10], TiO2 [11], ZrO2 [12], CaO [13]
SiO2 [14], Al2O3 [15] SiO2-Al2O3 [16] serta zeolit [17,18,19].
Beberapa penelitian terakhir menunjukkan bahwa material aluminosilikat memiliki
kemampuan katalitik yang baik pada reaksi produksi bio jet-fuel berbasis trigliserida [20]. Hal ini
dikarenakan karakteristik moderate acid dari sisi asam Lewis dan asam Brønsted pada material tersebut
[21] dan adanya mesopori akan mengurangi hambatan sterik serta meningkatkan kestabilan termal
serta densitas dari katalis [22]. Material aluminosilikat mesopori dapat disintesis dengan metode
hidrotermal menggunakan bahan komersil seperti ludox dan natrium aluminat sebagai sumber silika
dan alumina maupun bahan-bahan alam dan limbah sebagai sumber silika dan alumina. Bahan alam
dan limbah yang telah banyak digunakan diantaranya adalah kaolin [22] dan red mud [23]. Red mud
adalah residu atau bahan buangan yang berasal dari pengolahan bauksit untuk produksi alumina.
Komposisi yang dominan dalam red mud adalah Fe2O3 (48,89 %), Al2O3 (29,00 %), dan SiO2 (18,10
%). Kandungan alumina dan silika yang cukup tinggi pada red mud tersebut dapat dimanfaatkan untuk
sintesis material aluminosilikat [23].
Penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh tim peneliti dalam produksi biodiesel
diantaranya adalah sintesis katalis seperti WO3/SMP [24], aluminosilikat mesopori [25] dan ZSM-
5 dari kaolin [26,27], CaO [28] dan CaOZnO [29] untuk transesterifikasi trigliserida. Selain itu,
tim peneliti juga telah melaporkan produksi biodiesel berbasis minyak nabati non-edible dari
minyak Reutealis trisperma yang menghasilkan karakteristik biodiesel memenuhi standar ASTM
D6751 melalui reaksi transesterifikasi [30]. Pemanfaatan minyak nabati non-edible di Indonesia
sebagai bahan baku bio jet-fuel diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomis bahan bakar,
mengurangi ketergantungan bahan bakar fosil serta mendukung program pemerintah dalam rangka
subtitusi energi fosil dan bauran energi baru terbarukan yang pada tahun 2025 mencapai target
31%. Oleh karena itu penelitian tentang produksi senyawa bio jet-fuel dari minyak Kemiri Sunan
sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia
Beberapa jenis minyak nabati seperti C. pentandra [31] Silybum marianum L. [32], Cerberra
odollam [33] dan Reutealis trisperma [30] tengah dikembangkan sebagai bahan baku dalam produksi
biodiesel dan bio jet-fuel. Holilah dkk., (2015) melaporkan bahwa Reutealis trisperma atau Kemiri
Sunan memiliki kandungan minyak 50 – 52 %b/b, kandungan ini lebih banyak dibandingkan minyak
6
kelapa sawit, sehingga Reutealis trisperma dapat dikatakan memiliki potensi untuk digunakan sebagai
bahan baku pada produksi bio jet-fuel [30].
Penelitian dalam rangka pengembangan energi baru terbarukan bio jet-fuel berbasis minyak
Kemiri Sunan menggunakan katalis material aluminosilikat dari sumber lokal ini selain memiliki
keutamaan dalam peningkatan nilai ekonomis bahan bakar bio jet-fuel serta pemanfaatan sumber
local limbah mineral sebagai katalis, juga diharapkan dapat menunjang penguatan sektor bahan
bakar transportasi berbasis bio jet-fuel melalui diversifikasi bahan baku nabati. Penelitian ini juga
dimungkinkan dapat mendukung optimalisasi peranan nanoteknologi dan nanomaterial dalam
industri energi baru terbarukan.
Dalam usulan penelitian ini akan disintesis katalis aluminosilikat dari Red mud/Kaolin untuk
produksi senyawa alkana dalam range bio jet-fuel melalui reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri
Sunan. Parameter jenis katalis pendukung serta logam maupun parameter kondisi reaksi
hidrodeoksigenasi seperti suhu, dan waktu akan dipelajari untuk mengetahui komposisi produk alkane
dalam range bio jet-fuel yang dihasilkan.
2.2. Permasalahan
Rumusan masalah yang terdapat dalam penelitian ini adalah:
a. Bagaimana karakteristik fisik dan kimia katalis aluminosilikat dari sumber lokal pada
produksi senyawa alkane dalam range bio jet-fuel
b. Bagaimana peran logam dan pendukung sebagai katalis pada produksi bio jet-fuel
menggunakan bahan baku minyak Kemiri Sunan
c. Bagaimana karakteristik senyawa alkane dalam range bio jet-fuel yang dihasilkan melalui
reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan dengan berbagai variasi katalis dan
parameter reaksi
2.3. Tujuan Khusus
Tujuan khusus dalam penelitian ini adalah :
a. Mendapatkan katalis aluminosilikat dari sumber lokal serta data karakterisasinya
b. Mendapatkan modifikasi katalis aluminosilikat mesopore dari sumber yang teremban
logam Ni dan Co serta data karakterisasinya
7
c. Mendapatkan data katalis yang selektif terhadap reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri
Sunan pada produksi senyawa alkana dalam range bio jet-fuel
2.4. Urgensi Penelitian
Penelitian tentang produksi senyawa hidrokarbon alkane dalam range bio jet-fuel melalui
reaksi hidrodeoksigenasi minyak Kemiri Sunan menggunakan katalis berbasis aluminosilikat dari
sumbet lokal ini selain memiliki keutamaan dalam peningkatan nilai ekonomis bahan bakar diesel
dan jet melalui pemanfaatan sumber alam local pada bahan baku atau feedstock reaksi maupun
material katalis yang dapat diperbarui, juga diharapkan dapat menghasilkan ilmu pengetahuan dan
teknologi yang unggul dalam bidang energi baru terbarukan serta meningkatkan kualitas dan
produktivitas publikasi artikel ilmiah peneliti ITS pada jurnal internasional bereputasi, Penelitian ini
juga dimungkinkan dapat mendukung optimalisasi peranan nanoteknologi dan nanomaterial dalam
bidang industri bio jet-fuel. Secara terperinci urgensi atau keutamaan penelitian dapat diuraikan
sebagai berikut :
a. Pengembangan energi alternatif bio jet-fuel berbasis bahan baku non-edible minyak Kemiri
Sunan
b. Pemanfaatan Red mud dan Kaolin pada pembuatan katalis aluminosilikat mesopori dalam
penelitian ini juga merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan daya guna sumber alam
lokal.
c. Penerapan IPTEK melalui reaksi hidrodeoksigenasi untuk produksi bio jet-fuel.
d. Pemecahan terhadap masalah lingkungan yang berkaitan dengan pemanasan global akibat
penggunaan bahan bakar fosil
e. Penguatan subtitusi energi dan bauran energi baru terbarukan untuk mendukung program
sustainable development goal yang ditetapkan pemerintah Indonesia.
8
BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
3.1. Bio Jet-fuel
Biofuel diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu biofuel primer dan sekunder. Biofuel
primer langsung diproduksi dari bahan organik seperti kayu bakar, tanaman, hutan, limbah hewan,
dan residu tanaman tanpa pengolahan lebih lanjut yang digunakan sebagai bahan bakar [34].
Biofuel sekunder dihasilkan dari teknologi pengolahan tanaman atau mikroorganisme dan dibagi
menjadi tiga kelompok. Biofuel generasi pertama yaitu produksi bioetanol atau butanol dari pati
dan gula, atau biodiesel melalui transesterifikasi dari tanaman minyak. Biofuel generasi kedua
yaitu produksi bioetanol dan biodiesel dari pati baru, minyak dan tanaman gula dengan pemrosesan
teknologi konvensional, atau bioetanol, biobutanol, sindiesel yang dihasilkan dari bahan
lignoselulosa. Produksi biodiesel dan bioetanol dari mikroalga, atau hidrogen dari mikroalga atau
mikroba diklasifikasikan menjadi biofuel generasi ketiga [35]
Bio jet-fuel dapat diklasifikasikan menjadi biofuel generasi kedua yang diproduksi melalui
rute termokimia. Bio jet-fuel terutama mengandung alkana C9-C16 dan hidrokarbon aromatik
yang dapat dihasilkan reaksi hidrodeoksigenasi trigliserida meliputi reaksi fase cair dan gas. Bio-
jet-fuel terdiri dari hidrokarbon dalam range bahan bakar jet fosil; atau dengan kata lain, memiliki
komposisi yang mirip dengan bahan bakar jet fosil, dan dapat mengandung senyawa aromatik
tergantung pada proses produksi yang digunakan. Bio-jetfuel, juga dikenal sebagai kerosene
parafin sintetis (SPK), dibentuk oleh hidrokarbon terbarukan yang sifatnya hampir identic namun
lebih unggul dibandingkan dengan bahan bakar jet fosil. Pembakaran bio jet-fuel menghasilkan
emisi CO2 lebih rendah daripada bahan bakar jet fosil, serta memiliki keuntungan yaitu
mengandung sangat sedikit belerang [36]. Oleh karena itu, bio jet-fuel telah diidentifikasi oleh
asosiasi transportasi udara internasional (IATA) sebagai alternatif yang paling layak untuk
penggantian bahan bakar fosil dalam penerbangan [1].
3.2. Reaksi Hidrodeoksigenasi untuk Produksi Bio jet-fuel
Bio jet-fuel dapat diproduksi melalui reaksi hidrodeoksigenasi katalitik dari trigliserida
melalui tiga jalur reaksi utama, yaitu dekarbonilasi, dekarboksilasi dan hidrodeoksigenasi dalam
kondisi reaksi 350-450 oC dan tekanan gas H2 sebesar 1–15 MPa. Umumnya, reaksi awal
9
berlangsung melalui hidrogenasi trigliserida tak jenuh (ikatan rangkap C = C) untuk membentuk
trigliserida jenuh, diikuti oleh hidrogenolisis trigliserida jenuh yang menghasilkan asam lemak dan
propana. Reaksi selanjutnya yaitu trigliserida mengalami reaksi hidrodeoksigenasi eksotermik,
untuk menghilangkan oksigen dalam bentuk air dan menghasilkan n-alkana dengan nomor karbon
yang sama dengan asam lemak yang sesuai; reaksi dekarbonilasi dan dekarboksilasi endotermik,
masing-masing untuk menghilangkan oksigen dalam bentuk CO dan air atau CO2.
Konsekuensinya n-alkana memiliki satu kehilangan atom karbon dibandingkan dengan asam
lemak asli [37].
Produksi biofuel dari minyak nabati melibatkan proses penghilangan molekul oksigen yang
disebut reaksi deoksigenasi. Deoksigenasi melewati beberapa tahap reaksi diantaranya reaksi
hidrodeoksigenasi (HDO), dehidrogenasi, dekarboksilasi dan dekarbonilasi. Gambar 3.1
menunjukkan beberapa rute termokimia reaksi konversi bio jet-fuel.
Gambar 3.1. Jalur Reaksi Hydrotreating Trigeliserida [3]
10
3.3. Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi
Reaksi hidrodeoksigenasi menggunakan katalis logam dan pendukung banyak dilaporkan
oleh para peneliti. Saat ini, katalis logam non-mulia yang digunakan untuk studi katalitik
hidrodeoksigenasi trigliserida terutama difokuskan pada katalis Ni, Co, Cu, dan Fe, yang mudah
diperoleh dan cocok untuk berbagai lingkungan katalitik. Penelitian tentang produksi bio jet-fuel
melalui katalis monometalik atau bimetalik termasuk logam mulia logam non-mulia tercantum
dalam Tabel 3.1. Katalis logam non-mulia didominasi oleh logam Nikel dan Molibdenum sebagai
katalis universal untuk reaksi hidrodeoksigenasi. Selama kurun waktu tiga tahun terakhir, katalis
Nikel dilaporkan dalam reaksi hidrodeoksigenasi oleh banyak peneliti. Logam nikel yang
didukung alumina diselidiki untuk bahan baku metil ester asam lemak [38]. Jenitsova, et al., 2017
menjelaskan bahwa selektivitas tinggi asam stearat dalam reaksi hidrodeoksigenasi, dipengaruhi
oleh redispersi partikel nikel pada alumina selama pra-reduksi katalis [39]. Produksi green diesel
dari reaksi hidrodeoksigenasi minyak canola juga dihasilkan melalui katalis Ni pada pendukung
alumina yang dipengaruhi oleh metode impregnasi Nikel [40]. Berdasarkan Tabel 3.1 dapat
ditunjukkan bahwa Nikel adalah katalis paling selektif yang digunakan dalam hidrodeoksigenasi.
Penggunaan katalis bimetal dapat berfungsi untuk meningkatkan situs aktif katalis. Logam
digabungkan dengan logam lain sebagai promotor untuk meningkatkan aktivitas dan stabilitas
katalitik. Penambahan promotor dapat meminimalkan pembentukan arang dalam katalis. Beberapa
penelitian melaporkan penggunaan logam non mulia sebagai promotor untuk meningkatkan
dispersi situs aktif logam pada permukaan katalis. Vergara et al, 2018 melaporkan katalis bimetal
sulfida berbasis NiMo dan CoMo pada hidrodeoksigenasi guaicol. CoMo yang didukung alumina
mengubah guaicol menjadi 0,3% berat 2-metoksi-4-metil fenol. Konversi ini lebih besar dari
katalis NiMo yang hanya menghasilkan 0,1% berat [41]. Konversi Guaicol juga dipelajari oleh
Ambursa et al, 2017 menggunakan Cu-Ni / Ti-MCM-41 yang memperoleh 50% selektivitas
sikloheksana [42]. Laporan lain tentang studi hidrodeoksigenasi Guaicol diselidiki menggunakan
katalis CoMoS / Al2O3. Dengan katalis pendukung γ-alumina, metilkatekol dan metilfenol dapat
terbentuk selama transformasi guaicol. Studi hidrodeoksigenasi p-cresol dilakukan oleh Wang,
2014 yang menghasilkan 69% metylcyclohexane dibandingkan katalis NiMoS / Al2O3 [43]. Studi
serupa pada hidrodeoksigenasi m-kresol mencapai 30% selektivitas metilkloloekseksana
menggunakan Pt-La / Zeolit [11]. Smirnov, et al, (2017) meneliti konversi anisol atas katalis NiMo
/ C. Semakin tinggi pemuatan Nikel ke dalam pendukung karbida, semakin tinggi selektivitas
11
benzena yang diperoleh. [44]. Konversi anisol yang dilakukan menggunakan katalis Ni-Co /
HZSM5 dan Ni-Co / SBA-15 dilaporkan oleh Sankaranarayan, et al [45]. Baik Ni dan Co yang
didukung pada HZSM5 menunjukkan konversi anisol yang sangat baik melalui rute
hidrodeoksigenasi. Cyclohexane dan metylcyclopentane adalah produk utama yang diidentifikasi
dalam transformasi anisol dengan katalis berbasis Ni yang lebih tinggi dicapai dengan pendukung
asam.
Tabel 3.1. Review Katalis untuk Reaksi Hidrodeoksigenasi pada Produksi Bio Jet-Fuel
Catalyst Feedstock Reaction
Condition References
T P Time
Co/NC vanilin 180 4MPa 4 h Yang, 2017
Co/SiO2 Fenol 500 6 MPa 2h Chen, 2015
Fe/meso silica oleic acid 295 30 bar 6 h Kandel, 2014
Mo2/C metyl stearat 270 6 Mpa 3 h Lu, 2015
Mo2/CNT rapeseed oil 240 1,5 MPa 2 h Han, 2011
Mo2N/C guaicol 300 5 MPa 6 h Sepulveda, 2011
Ni/Al2O3 Canola oil 400 3,45 Mpa 3 h Taromi, 2018
Ni/de-HZSM-5 pyrolysis oil 260 80 bar 2 h Lee, 2018
Ni/desilicated Y Metil palmitat 390 2 Mpa 4 h Zhang, et al 2019
Ni/H Beta palm oil 260 4 Mpa 3 h Ma, 2014
Ni/HBEA stearic acid 260 4 MPa 1 h Ma, 2015
Ni/HY palm oil 390 3 MPa 8 h Li, 2016
Ni/meso Alumina karanja oil 200 30 bar 6 h Yenumala, 2019
Ni/n-H-ZSM-5 metyl stearate 280 40 bar 3 h Schreiber, 2016
Ni/SAPO 11 palm oil 500 4 MPa 2 h Liu 2014
Ni/SBA-15 Anisole 250 10 bar 2 h Jang 2018
Ni/SBA-15 Anisole 370 1 atm 15 h Sudhakar, 2018
Ni/SiO2 Oleic Acid 340 4 Mpa 2 h Goncalves, 2017
Ni/SiO2 Furfural 275 100 bar 5 h Mortesen, 2016
Ni/USY Zeolit Anisole 200 750 psi 5 h Gamliel, 2018
Ni2P/SBA-15 metyl oleat 290 30 bar 6 h Yang, 2012
Ni-SAPO 11 palm oil 280 4 Mpa 2 h Liu, 2013
Pd/CN Vanillin 70 1 MPa 1 h Jiang, 2016
Pd/HZSM-5 Eugenol 240 5 Mpa 4 h Zhang, 2014
Pd/HZSM-5 m-cresol 200 20 bar 6 h Hunns, 2016
Pd/KIT-6(meso Si) Vanillin 300 1 atm 6 h Kayalvizhi, 2017
Pd-Al-SBA15 sunflower oil 200 2 Mpa 5 h Duan, 2012
Pt/Al2O3/nanobeta Palm oil 360 2 Mpa 2 h Kim, 2017
Pt/Hbeta guaicol 500 40 bar 3 h Lee, 2016
12
Catalyst Feedstock Reaction
Condition References
T P Time
Pt/TiO2 guaicol 280 1 Mpa 4 h Shu, 2019
Re/C guaicol 300 5 MPa 4 h Sepulveda, 2014
Rh/Al2O3 guaicol 400 50 bar 1 h Lin, 2011
Rh/Al2O3 Furfural 250 40 bar 1 h Lee, 2012
Rh/MCM-36 TMB,guaicol 250 40 bar 1 h Yoon, 2017
Ru/HZSM Fenol 200 5 MPa 4 h Zhang, 2014
3.4. Material Aluminosilikat
Aluminosilikat, baik zeolitik dan amorf, merupakan jenis katalis asam padat yang penting
bagi aplikasi industri. Penerapan luas ini telah menyebabkan upaya untuk mensintesis atom
aluminium yang tergabung dengan baik dalam jaringan silikat. Kerangka aluminosilikat terdiri
dari atom aluminium terisolasi (4 atom terhubung dalam matriks) yang masuk dalam jaringan
silikat. Kerangkan tersebut diyakini sebagai situs Brønsted utama pada aluminosilikat ketika
kationnya adalah proton (I). Dalam kebanyakan aluminosilikat jenis lain dari situs aluminium juga
hadir yang sering digambarkan sebagai "aluminium extraframework spesies. Range atom
aluminium terisolasi yang tidak seluruhnya masuk dalam kerangka kerja silikat membentuk
domain kecil alumina yang ada di luar matriks silika, mempengaruhi struktur zeolitic atau amorf.
Meskipun belum banyak diketahui tentang peran masing-masing struktur atom alumunium dan
silica dalam struktur alumunosilikat namun kerangka aluminosilikat tersebut diketahui memiliki
peran penting dalam reaksi yang dikatalisasi. Kombinasi antara ratio alumunium dan silica dalam
kerangka aluminosilikat sangat penting dalam perannya sebagai katalis heterogen [46].
Material aluminosilikat mesopori konvensional biasanya disintesis menggunakan sumber
silika organik yang mahal dan cenderung beracun, seperti tetrametil ortosilikat (TMOS) atau
tetraetil ortosilikat (TEOS), dan sumber alumina berupa sodium aluminat [47]. Dewasa ini telah
banyak dikembangkan sintesis material aluminosilikat mesopori dengan menggunakan sumber
aluminosilikat dari alam seperti kaolin, attapulgite halloysite, saponite volclay lempung alam, abu
sekam padi, K-feldspar dan red mud [48].
3.5. Minyak Kemiri Sunan (Reutealis trisperm Oil)
Minyak Kemiri Sunan merupakan tanaman penghasil minyak nabati non-edible yang
memiliki potensi sebagai bahan bakar nabati bio jet-fuel. Tanaman ini berasal dari Philipina,
13
namun berkembang pula di Indonesia khususnya daerah Jawa Barat. Tanaman ini dapat
menghasilkan 300-500 kg biji kering per pohon per tahun dengan kandungan minyak 50-56%.
Dapat disimpulkan bahwa dalam satu hektar dengan populasi 100 pohon dapat menghasilkan 50
ton biji kering, setara dengan 15-25 ton minyak, nilai tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan
produksi yang dihasilkan oleh kelapa sawit [30].
3.6. Road Map Penelitian dan Track Record Peneliti
Pusat Penelitian ITS yang menyelenggarakan fungsi visi misi ITS di bidang penelitian
adalah berperan secara aktif dalam pengembangan ilmu pengetahuan, teknologi, dan seni terutama
di bidang kelautan, pemukiman dan energi yang berwawasan lingkungan melalui kegiatan
penelitian yang berkualitas internasional. Salah satu diantara 10 pusat penelitian ITS yaitu pusat
Penelitian Sains dan Fundamental telah menyusun roadmap penelitian untuk tahun 2020 sampai
dengan tahun 2024. Teknologi substitusi bahan bakar merupakan salah satu topik unggulan
penelitian ITS pada pusat penelitian sains dan Fundamental. Roadmap pusat penelitian Sains dan
Fundamental untuk topic penelitian teknologi substitusi bahan bakar ditunjukkan pada Tabel3.2.
Tabel 3.2. Roadmap Pusat Penelitian Sanis dan Fundamental LPPM ITS
Topik
Penelitian
Unggulan
ITS
Road Map Pusat Penelitian Sains Fundamental
2020 2021 2022 2023 2024
Tekonologi
Substitusi
Bahan
Bakar
Kajian Geokimia Organik Minyak Mentah
dan Sedimen dari berbagai cekungan di
Indonesia
Aplikasi karakter geokimia minyak mentah pada
eksplorasi minyak bumi untuk sumber minyak baru maupun revitalisasi sumur tua
Aplikasi produk pencairan batubara untuk menjadi
bahan bakar cair
Konversi CH4
menjadi Syn-gas
Konversi Syn-gas menjadi BB cair
Konversi metana menjadi BB cair secara langsung
Energi geotermal : Interpretasi Petrofisika Batuan Vulkanik Untuk Inventarisasi Sumerdaya
Geothermal
Pengembangan alternatif biodiesel
dan green diesel dari berbagai bahan
Baku
Produksi biodiesel dan green diesel dari berbagai
bahan baku
Eksplorasi tumbuhan dan alga sebagai sumber EBT dan
Rekayasa kondisi kultur dan produksi skala lab
Mass Produstion
Penelitian yang diusulkan ini terintegrasi pada roadmap pusat penelitian Sains dan
Fundamental khususnya pada bidang pengembangan alternatif bio diesel dan green diesel dari
14
berbagai bahan baku. Kajian tentang pengembangan bio jet-fuel berbasis minyak Kemiri Sunan
menggunakan katalis alumino silikat dari sumber lokal sejalan dengan peta penelitian pusat
penelitian sains dan Fundamental dalam rangka mendapatkan jenis bahan bakar yang lebih unggul
dari biodiesel serta mendukung program pemerintah Indonesia di bidang konversi energi dan
subtitusi bahan bakar. Pemanfaatan minyak non-edible berbasis sumber nabati yaitu tanaman
Reutealis trisperm atau Kemiri Sunan merupakan salah satu upaya diversifikasi bahan baku bio
jet-fuel yang dapat diperbarui dan dapat meningkatkan nilai ekonomis bahan bakar bio jet-fuel di
masa mendatang. Upaya tersebut juga beriringan dengan roadmap pusat penelitian ITS yang lain
yaitu bidang Energi Berkelanjutan pada tahun 2021-2024. Penggunaan katalis untuk produksi bio
jet-fuel berbasis material alumino silikat mesopori yang disintesis dari limbah pertambangan
mineral dengan menerapkan teknologi nano dalam penelitian ini, juga merupakan salah satu solusi
untuk mengatasi permasalahan lingkungan akibat limbah serta pengembangan material katalis
untuk lingkungan yang juga mendukung roadmap pusat penelitian Material Maju dan Teknologi
Nano ITS di bidang material katalis untuk lingkungan pada tahun 2024.
Roadmap yang diusulkan dalam penelitian Hi-Impact ini digambarkan pada diagram fishbond
pada Gambar 3.2. Penelitian ini memiliki tujuan jangka panjang untuk produksi bio jet-fuel sebagai
pengembangan bahan bakar nabati generasi kedua yang memanfaatkan bahan baku minyak nabati
non-edible serta menggunakan material maju katalis berbasis alumino silikat yang disintesis dari
sumber alam local red mud/kaolin. Usulan penelitian ini difokuskan pada pengembangan material
katalis yang disintesis dalam skala laboratorium. Modifikasi katalis dilakukan dengan
pengembanan logam transisi seperti Ni dan Co. Katalis hasil sintesis akan diuji coba pada reaksi
hidrodeoksigenasi pembuatan senyawa alkana dalam range bio jet-fuel dari minyak Kemiri Sunan
(Reutalis trisperma oil).
15
Gambar 3.2. Roadmap Usulan Penelitian Hi-Impact
Studi pendahuluan telah dilakukan oleh tim peneliti riset peneliti yakni sintesis alumino
silikat dan ZSM-5 sebagai katalis heterogen pada pembuatan biodiesel dengan metode dan
aplikasi yang berbeda dari red mud Pulau Bintan. Sintesis dilakukan dengan perbedaan rasio
NaOH yang digunakan untuk memisahkan alumina dari red mud. Qoniah dkk. (2015) melaporkan
bahwa material aluminosilikat mesopori menghasilkan pola difraksi dengan hump (gundukan)pada
2θ 20-30° yang mengindikasikan framework aluminosilikat amorf [25]. Hasil yang sama juga
dilaporkan oleh Hartati dkk., [47] ditemukan adanya hump pada 2θ 22°, sehingga dapat
disimpulkan bahwa penambahan TPAOH pada sintesis aluminosilikat tidak berpengaruh pada
karakteristik amorf dari material tersebut. Prasetyoko et al., (2014) mensintesis ZSM-5 dari abu
sekam api tanpa menggunakan templat organik [48]. Zeolit ZSM-5 juga telah berhasil disintesis
dengan menggunakan kaolin sebagai sumber silika dan alumina. Modifikasi katalis berbasis
aluminosilikat dari sumber alam Indonesia dengan pengembanan logam transisi dan pengujian
aktivitas katalitiknya pada reaksi hidrodeoksigenasi minyak kemiri sunan belum pernah
dilaporkan. Track record penelitian katalis biofuel yang telah dilakukan oleh tim peneliti disajikan
dalam Gambar 3.3.
16
Gambar 3.3. Track Record Penelitian Biofuel Tim Peneliti (Prasetyoko, dkk, 2014-2020)
3.7. State of the Art Penelitian
Reaksi hidrodeoksigenasi pada pembuatan bio jet-fuel sangat dipengaruhi karakteristik
katalis dan reaktan bahan baku vegetable oil. Kajian tentang interaksi senyawa trigliserida yang
terkandung dalam minyak nabati dengan permukaan katalis sangat menentukan selektivitas dan
durasi pemakaian kembali katalis [31]. Katalis pendukung yang memiliki luas permukaan dan
ukuran pori yang besar sangat diperlukan dalam reaksi dikarenakan struktur trigliserida/minyak
nabati yang besar/bulky sehingga mempermudah terjadinya difusi reaktan. Logam yang
diembankan pada katalis pendukung berperan pada terjadinya selektivitas reaksi
hidrodeoksigenasi dibandingkan reaksi cracking. Modifikasi struktur permukaan katalis
aluminosilikat mesopori yang disintesis dari sumber local seperti red mud/kaolin juga ditujukan
untuk mengatur pori dan situs aktif katalis dalam rangka mengurangi pembentukan coke yang
berakibat pada deaktivasi katalis. Selain itu pengembanan paduan logam transisi seperti Ni dan Co
pada aluminosilikat dan aplikasinya pada reaksi hidrodeoksigenasi minyak Reutealis trisperm
pada tekanan atmosfer menggunakan mixed gas H2-N2 merupakan inovasi dan keterbaruan dalam
penelitian ini.
17
BAB IV
METODE
4.1. Skema dan Tahapan penelitian
Kajian utama dalam penelitian ini adalah pengembangan material baru yaiu katalis
aluminosilikat mesopori serta modifikasi logam transisi dengan menganalisa kekurangan dan
permasalahan yang terjadi pada penelitian penelitian sebelumnya. Penelitian ini dilakukan dengan
skema Hi-Impact selama satu tahun. Beberapa tahapan penelitian didesain untuk mencapai tujuan
penelitian ini. Secara jelas, tahapan tersebut ditampilkan dalam bagan alir pada Gambar 4.
Tahapan penelitian dimulai dengan sintesis dan karakterisasi katalis aluminosilikat
mesopori dari sumber alam red mud/kaolin dengan variasi jenis logam dan struktur pemukaan
katalis. Selanjutnya, penelitian berfokus pada uji katalitik material katalis pada reaksi
hidrodeoksigenasi minyak Reutealis triperm untuk mempelajari pengaruh parameter modifikasi
katalis, jenis dan jumlah katalis loading, suhu dan waktu reaksi. Dalam tahap ini, juga dipelajari
karakteristik deaktivasi katalis melalui pembentukan coke pada katalis dalam rangka mengetahui
selektivitas katalis.
Gambar 4.1. Bagan alir Penelitian Hi-Impact
18
4.2. Prosedur penelitian
a. Sintesis Aluminosilikat Mesopori
Aluminosilikat mesopori amorf dari red mud/kaolin disintesis menggunakan metode
penelitian Hartati dkk (2014) dengan rasio komposisi molar 1 SiO2 : 0,0125 Al2O3 : 0,2 TPAOH :
38 H2O. Padatan filtrat fusi berfungsi sebagai sumber Al2O3 dimasukkan ke dalam botol polietilen,
kemudian ditambahkan LUDOX sebagai sumber SiO2 secara perlahan dan disertai dengan
pengadukan kuat untuk menghindari penggumpalan pada saat gel terbentuk. Gel kemudian distirer
selama 30 menit, kemudian TPAOH dan akuades ditambahkan ke dalam campuran gel dan stirer
dilanjutkan selama 15 jam pada temperatur ruang. Campuran yang diperoleh kemudian
dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan pada temperatur 80°C selama 24 jam untuk reaksi
hidrotermal. Setelah campuran dingin, CTABr ditambahkan secara perlahan, dengan rasio
SiO2/CTABr : 3,85 dan distirer selama 30 menit. Campuran kemudian di-aging selama 4 jam pada
temperatur ruang. Padatan yang terbentuk dicuci dengan akuades sampai pH netral dan
dikeringkan pada suhu 60°C selama 24 jam. Padatan kering dikalsinasi pada suhu 550°C (flow
rate suhu 2°C/menit) dengan aliran N2 selama 1 jam dilanjutkan dengan aliran udara selama 6 jam.
Modifikasi permukaan katalis aluminosilikat yang dihasilkan dilakukan dengan cara
pertukaran kation serta impregnasi logam untuk menghasilkan katalis bifunctional. Logam Ni dan
Co didapatkan dari precursor garam logam nitrat melalui proses kalsinasi pada suhu 550 oC selama
1 jam dengan aliran N2 dilanjutkan dengan aliran udara selama 6 jam.
b. Karakterisasi Katalis
Karakterisasi katalis yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi analisis kristalinitas dan
keteraturan pori menggunakan instrument XRD, analisis gugus fungsi katalis dengan instrument
FTIR, analisis luas permukaan dan diameter ukuran pori meso menggunakan metode BJH-BET
dengan instrument GSA, analisis struktur morfologi permukaan katalis menggunakan instrument
SEM serta analisis sifat keasaman katalismenggunakan instrument TPD-NH3.
c. Uji katalitik katalis pada reaksi Hidrodeoksigenasi minyak Reutalis trisperm.
Reaksi hidrodeoksigenasi minyak Reutealis trisperm dilakukan dalam reactor batch yang
terintegrasi dengan alat destilasi. Reaksi dilakukan dengan parameter aliran gas H2-N2 50-100
mL/menit, berat katalis 0,3 gram dan berat minyak 10 gram serta waktu reaksi 1-4 jam. Senyawa
19
alkane dalam range bio jet-fuel yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi menggunakan instumen
GC-MS dan GC-FID untuk mengetahui selektivitas dan konversi katalis aluminosilikat mesopori
dengan berbagai variasi katalis loading, jenis logam aktif, suhu dan waktu reaksi.
20
BAB 5
JADWAL DAN RANCANGAN BIAYA ANGGARAN
5.1. Jadwal Penelitian
Jadwal penelitian dalam usulan penelitian Hi-Impact ini disajikan pada Tabel 5.1.
Tabel. 5.1. Jadwal Kegiatan Penelitian
No
Kegiatan
Tahun ke -1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Studi literatur
2
Penyusunan Program Kerja dan Koordinasi
Analisis parameter terkait topik penelitian
Penelitian awal sintesis alumino silikat
mesopori
Karakterisasi alumino silikatmesopori
3
Impregnasi logam (Ni, Co) pada alumino
silikat mesopori
Karakterisasi katalis Ni-Co/alumino silikat
mesopori
Uji katalitik katalis Ni-Co/aluminosilikat
pada reaksi hidrodeoksigenasi
4
Analisis data dan identifikasi hasil
penelitian
Penyusunan draft artikel dan pelaksanaan
Seminar internasional
Submit artikel
5 Penyusunan Laporan
6 Seminar hasil
5.2. Rancangan Biaya Anggaran
Rancangan biaya anggaran penelitian secara terperinci disajikan dalam Tabel 5.2.
Tabel 5.2. Rancangan Biaya Anggaran
No Jenis Pengeluaran Biaya yang Diusulkan
(Rp)
1 Honorarium 7,540,000
2 Bahan Habis Pakai 21,680,000
3 Perjalanan 14,210,000
4 Sewa 26,570,000
Jumlah 70,000,000
21
Justifikasi Anggaran
1. Honorarium
Uraian Justifikasi Kuantitas Harga Satuan (Rp) Harga Total (Rp)
Honorarium Asisten
Peneliti penelitian 30 OJ 200,000 6,000,000
Honorarium Sekretariat
Peneliti Administrasi 1 kegiatan 1,540,000 1,540,000
Subtotal (Rp) 7,540,000
2. Bahan habis pakai
Material Justifikasi Pembelian Kuantitas Harga Satuan (Rp) Harga Total (Rp)
ATK (kertas A4, CD, dll) Administrasi 5 200,000 1,000,000
Tinta printer Cetak dokumen 2 250,000 500,000
Biaya fotocopy dan jilid Copy data 4 250,000 1,000,000
Gas N2 High Purity (HP) Reaktan 1 tabung 500,000 500,000
Limbah Red Mud Sintesis alumino
silikat 1 x 100 gr 10,000 1,000,000
Kaolin Sintesis alumino
silikat 1x 100 gr 10,000 1,000,000
TPAOH sintesis alumino
silikat 1 x 100 gr 1,500,000 1,500,000
Minyak kemiri sunan Reaktan 250 mL 1,500,000 1,500,000
Stirer Pengaduk reaksi 4 biji 250,000 1,000,000
NaOH Reaktan dan pelarut 1 x 1 kg 1,700,000 1,700,000
LUDOX SiO2 Reaktan Sintesis
aluminosilikat 1 x 1 L 700,000 700,000
Isopropil alkohol Pelarut reaksi kimia 3 x 1 L 150,000 150,000
CTABr sintesis alumino
silikat 500 g 3,100,000 3,100,000
Air deionisasi Pelarut reaksi kimia 1 x 10
Liter 100,000 100,000
Boks Plastik Tempat penyimpanan 2 pak 100,000 200,000
Indikator PP Penelitian 1 gram 30,000 30,000
Metanol Pelarut reaksi kimia 1 x 1 L 250,000 250,000
Kertas saring whatman Penelitian 1 pak 700,000 700,000
Boto vial 25 mL Penelitian 60 biji 5000 300,000
Gas H2-N2- high purity Reaktan 1 tabung 1,500,000 1,500,000
Etanol Pelarut reaksi kimia 1 x 1 L 300,000 300,000
N-heksan Pelarut reaksi kimia 1 x 10 L 400,000 400,000
Piridin Reaktan 50 mL 35,000 1,750,000
Amonium asetat Reaktan 50 gr 30,000 1,500,000
Subtotal (Rp) 21,680,000
3. Transportasi
Material Justifikasi Perjalanan Kuantitas Harga Satuan (Rp) Biaya per Tahun (Rp)
Seminar Ilmiah Kegiatan publikasi 1 2,200,000 2,200,000
Submit review jurnal Kegiatan publikasi 1 1,800,000 1,800,000
22
Submit publikasi
(jurnal/seminar) Kegiatan publikasi 1 4,860,000 4,860,000
Perjalanan Seminar &
Temu Ilmiah (PP) Seminar Konferensi 1 2,500,000 2,500,000
Akomodasi seminar Seminar Konferensi 4 malam 1,050,000 1,050,000
Perjalanan lokal kegiatan riset 1 1,800,000 1,800,000
Subtotal (Rp) 14,210,000
4. Sewa
Material Justifikasi Sewa Kuantitas Harga Satuan (Rp) Biaya per Tahun (Rp)
XRD Karakterisasi 20 100,000 2,000,000
TGA-DTA Karakterisasi 7 600,000 4,200,000
SEM Karakterisasi 7 500,000 3,500,000
FT-IR Karakterisasi 7 60,000 420,000
SEM-EDX Karakterisasi 7 750,000 5,250,000
Adsorpsi Nitrogen Karakterisasi 7 600,000 4,200,000
GC-MS Karakterisasi 20 150,000 5,000,000
TPD NH3 Karakterisasi 1 2,000,000 2,000,000
Subtotal (Rp) 26,570,000
Total Anggaran yang Diperlukan (Rp) 70,000,000
23
BAB VI
DAFTAR PUSTAKA
1. Nakagawa, Y., Tamura, M., & Tomishige, K. (2019). Recent development of production
technology of diesel- and jet-fuel-range hydrocarbons from inedible biomass. Fuel
Processing Technology, 193(May), 404–422.
2. Wang, W. C., & Tao, L. (2016). Bio-jet fuel conversion technologies. Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 53, 801–822.
3. Vásquez, M. C., Silva, E. E., & Castillo, E. F. (2017). Hydrotreatment of vegetable oils: A
review of the technologies and its developments for jet biofuel production. Biomass and
Bioenergy, 105, 197–206. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.07.008
4. Mancio, A. A., da Mota, S. A. P., Ferreira, C. C., Carvalho, T. U. S., Neto, O. S., Zamian,
J. R., Machado, N. T. (2018). Separation and characterization of biofuels in the jet fuel and
diesel fuel ranges by fractional distillation of organic liquid products. Fuel,
5. Chabukswar, D.D., Heer, P.K.K., dan Gaikar, V.G. (2013), “Esterification of Palm Fatty
Acid Distillate Using Heterogeneous Sulfonated Microcrystalline Cellulose Catalyst and
Its Comparison with H2SO4 Catalyzed Reaction.” Industrial & Engineering Chemistry
Research, Vol. 52, No. 22, Hal. 7316–7326. 6. Scaldaferri, C. A., & Pasa, V. M. D. (2019). Production of jet fuel and green diesel range
biohydrocarbons by hydroprocessing of soybean oil over niobium phosphate catalyst. Fuel,
245(February), 458–466. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.01.179
7. Dong, Peng, Guo-ping Lu and Chun Cai, 2016, Effective hydrodeoxygenation of
dibenzofuran by a bimetallic catalyst in water, New Journal of Chemistry, 40:1605
8. Cordero-Lanzac, T., Palos, R., Arandes, J. M., Castaño, P., Rodríguez-Mirasol, J., Cordero,
T., & Bilbao, J. (2017). Stability of an acid activated carbon based bifunctional catalyst for
the raw bio-oil hydrodeoxygenation. Applied Catalysis B: Environmental, 203, 389–399.
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.10.018
9. Alsultana, G. Abdulkareem, N. Asikin-Mijana,c, H.V. Leec, Ahmed S. Albazzaza, Y.H.
Taufiq-Yap, 2017, Deoxygenation of waste cooking to renewable diesel over walnut
shellderived nanorode activated carbon supported CaO-La2O3 catalyst, Energy
Conversion and Management, 151, 311–323
10. Asikin-Mijan, N, H.V. Lee, G. Abdulkareem-Alsultan, A. Afandi, Y.H. Taufiq-Yap, 2017,
Production of green diesel via cleaner catalytic deoxygenation of Jatropha curcas oil,
Journal of Cleaner Production, 167, 1048-1059
11. Kubiˇckaa, David, Jan Horáˇceka, Michal Setniˇckab, Roman Bulánekb, Arnoˇst Zukalc,
Iva Kubiˇcková, 2014, Effect of support-active phase interactions on the catalyst activity
and selectivityin deoxygenation of triglycerides, Applied Catalysis B: Environmental,
145:101– 107
12. Miao, Chao, Oscar Marin-Flores, Stephen D. Davidson, Tingting Li, Tao Dong, Difeng
Gao, Yong Wang, Manuel Garcia-Pérez, Shulin Chen, 2016, Hydrothermal catalytic
deoxygenation of palmitic acid over nickel catalyst, Fuel, 166:302–308
13. Asikin-Mijan, N, H.V. Lee, J.C. Juana, A.R. Noorsaadah, G. Abdulkareem-Alsultan,M.
Arumugam, Y.H. Taufiq-Yap, 2016, Waste clamshell-derived CaO supported Co and W
24
catalysts forrenewable fuels production via cracking-deoxygenation of triolein, Journal of
Analytical and Applied Pyrolysis, 120, 110–120
14. Rahman, Nur Adilah Abd, Javier Fermoso, Aimaro Sanna, 2018, Effect of Li-LSX-zeolite
on the in-situ catalytic deoxygenation and denitrogenation of Isochrysis sp. microalgae
pyrolysis vapours Low Silica X type, Fuel, 178
15. Bykova, M. V, Ermakov, D. Y., Kaichev, V. V, Bulavchenko, O. A., Saraev, A. A.,
Lebedev, M. Y., & Yakovlev, V. A. (2012). Applied Catalysis B : Environmental Ni-based
sol – gel catalysts as promising systems for crude bio-oil upgrading : Guaiacol
hydrodeoxygenation study. “Applied Catalysis B, Environmental,” 113–114, 296–307.
16. Asikin-Mijan, N., H.V. Lee, T.S. Marliza, Y.H. Taufiq-Yap, 2018, Pyrolytic-
deoxygenation of triglycerides model compound and non-edible oil to hydrocarbons over
SiO2-Al2O3 supported NiO-CaO catalysts Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 129,
221–230
17. Zhao, X., Wei, L., Julson, J., Qiao, Q., Dubey, A., & Anderson, G. (2015). Catalytic
cracking of non-edible sunflower oil over ZSM-5 for hydrocarbon bio-jet fuel. New
Biotechnology, 32(2)
18. Zhang, Z., Cheng, J., Qiu, Y., Zhang, X., Zhou, J., & Cen, K. (2019). Competitive
conversion pathways of methyl palmitate to produce jet biofuel over Ni / desilicated meso-
Y zeolite catalyst. Fuel, 244(December 2018), 472–478.
19. Cheng, J., Zhang, Z., Zhang, X., Liu, J., Zhou, J., & Cen, K. (2019). Hydrodeoxygenation
and hydrocracking of microalgae biodiesel to produce jet biofuel over H 3 PW 12 O 40 -
Ni / hierarchical mesoporous zeolite Y catalyst. Fuel, 245(August 2018), 384–391.
20. Coumans, A. E., & Hensen, E. J. M. (2017). Applied Catalysis B : Environmental A model
compound ( methyl oleate , oleic acid , triolein ) study of triglycerides hydrodeoxygenation
over alumina-supported NiMo sulfide. “Applied Catalysis B, Environmental,” 201, 290–
301.
21. Zhou, C., Sun, T., Gao, Q., Alshameri, A., Zhu, P., Wang, H., Qiu, X., Ma, Y., dan Yan,
C. (2014), “Synthesis and Characterization of Ordered Mesoporous Aluminosilicate
Molecular Sieve from Natural Halloysite.” Journal of the Taiwan Institute of Chemical
Engineers, Vol. 45, No. 3, Hal. 1073–1079
22. Alaba, P.A., Sani, Y.M., Mohammed, I.Y., Abakr, Y.A., dan Daud, W.M.A.W. (2017),
“Synthesis and Characterization of Sulfated Hierarchical Nanoporous Faujasite Zeolite for
Efficient Transesterification of Shea Butter.” Journal of Cleaner Production, Vol. 142,
Part 4, No. Januari, Hal. 1987–1999
23. Liu, Q., Xin, R., Li, C., Xu, C., & Yang, J. (2013). Application of red mud as a basic
catalyst for biodiesel production. Journal of Environmental Sciences, 25(4), 823–829.
24. MAA Aziz, K Puad, S Triwahyono, AA Jalil, MS Khayoon, AE Atabani, Z Ramli, ZA
Majid, Prasetyoko, D Hartanto, (2015), Transesterification of croton megalocarpus oil to
biodiesel over WO3 supported on silica mesoporous-macroparticles catalyst, Chemical
Engineering Journal, 316, 882-892
25. Qoniah, I, Prasetyoko, D., Bahruji, H., Triwahyono, S, Jalil, A.A., Suprapto, Hartati,
Purbaningtia, T.E., (2015), Direct synthesis of mesoporous aluminosilicates from
Indonesian kaolin clay without calcination, Applied Clay Science, 118, 290-294
26. Qoniah, I, Zein, Y.M., Anal,A.K., Prasetyoko, D., (2016), Biodiesel Production from
Waste Palm Oil Catalyzed by Hierarchical ZSM-5 Supported Calcium Oxide, Indonesian
Journal of Chemistry, 16 (1): 98 - 104
25
27. Hamid, A, Prasetyoko, D dan Suprapto, 2015, Formation of Mesoporous ZSM-5 from
Natural Kaolin and Colloidal Silica with Two Step Crystallization, Proceeding of
International Conference on Reserach, ISBN. 978-979-96880-8-8
28. Suprapto, Fauziah, T.R, Sangi, M.S, Oetami,t.P., Qoniah, I, Prasetyoko, D., (2018),
Calcium oxide from limestone as solid base catalyst in transesterification of reutealis
trisperma oil, Indonesian Journal of Chemistry, 16(2), 208-213
29. Yulianti,C.H, Ediati,R, Hartanto, D, Purbaningtias,T.E., Chisaki,Y., Jalil,A.A.,Nor Liana
Che Ku, Prasetyoko,D. (2016),Synthesis of CaOZnO nanoparticles catalyst and its
application in transesterification of refined palm oil, Bulletin of Chemical Reaction
Engineering & Catalysis, 9(2), 100
30. Holilah, H., Prasetyoko, D., Oetami, T.P., Santosa, E.B., Zein, Y.M., Bahruji, H., Fansuri,
H., Ediati, R., dan Juwari, J. (2015), “The Potential of Reutealis Trisperma Seed as a New
Non-Edible Source for Biodiesel Production.” Biomass Conversion and Biorefinery, Vol.
5, No. 4, Hal. 347–353.
31. Silitonga, A.S., Ong, H.C., Mahlia, T.M.I., Masjuki, H.H., dan Chong, W.T. (2013),
“Characterization and Production of Ceiba Pentandra Biodiesel and Its Blends.” Fuel, Vol.
108, No. Juni, Hal. 855–858.
32. Fadhil, A.B., Ahmed, K.M., dan Dheyab, M.M. (2017), “Silybum Marianum L. Seed Oil:
A Novel Feedstock for Biodiesel Production.” Arabian Journal of Chemistry, Vol. 10,
Supplement 1, No. Februari, Hal. 683–690. 33. Kansedo, J., dan Lee, K.T. (2013), “Process Optimization and Kinetic Study for Biodiesel
Production from Non-Edible Sea Mango (Cerbera Odollam) Oil Using Response Surface
Methodology.” Chemical Engineering Journal, Vol. 214, No. Januari, Hal. 157–164. 34. Liu, Q., Xin, R., Li, C., Xu, C., & Yang, J. (2013). Application of red mud as a basic
catalyst for biodiesel production. Journal of Environmental Sciences (China), 25(4), 823–
829.
35. Rodionova, M. V., Poudyal, R. S., Tiwari, I., Voloshin, R. A., Zharmukhamedov, S. K.,
Nam, H. G.,Allakhverdiev, S. I. (2017). Biofuel production: Challenges and opportunities.
International Journal of Hydrogen Energy, 42(12), 8450–8461.
36. Yang, J., Xin, Z., He, Q. (Sophia), Corscadden, K., & Niu, H. (2019). An overview on
performance characteristics of bio-jet fuels. Fuel, 237(August 2018), 916–936.
37. Ameen, M., Tazli, M., Ramli, A., & Yusup, S. (2019). Ultrasonics - Sonochemistry
Catalytic hydrodeoxygenation of rubber seed oil over sonochemically synthesized Ni-Mo /
γ -Al 2 O 3 catalyst for green diesel production. 51(July 2018), 90–102.
38. Smirnov, A.A, Khromova,A., Ermakov, D., Bulanchevko, O.A., Yakolev, V.A. (2016),
The composition of Ni-Mo phases obtained by NiMoOx-SiO2 reduction and their catalytic
properties in anisole hydrogenation, Applied Catalysis A: General, 51425, 224-234
39. Jeništová, K., Hachemi, I., Mäki-Arvela, P., Kumar, N., Peurla, M., Čapek, L., … Murzin,
D. Y. (2017). Hydrodeoxygenation of stearic acid and tall oil fatty acids over Ni-alumina
catalysts: Influence of reaction parameters and kinetic modelling. Chemical Engineering
Journal, 316, 401–409.
40. Taromi, A., & Kaliaguine, S. (2018). Hydrodeoxygenation of triglycerides over reduced
mesostructured Ni/Γ-alumina catalysts prepared via one-pot sol-gel route for green diesel
production. Applied Catalysis A: General, 558(December 2017), 140–149.
26
41. Vergara, I. D., Hernández Moscoso, L., Gaigneaux, E. M., Giraldo, S. A., & Baldovino-
Medrano, V. G. (2018). Hydrodeoxygenation of guaiacol using NiMo and CoMo catalysts
supported on alumina modified with potassium. Catalysis Today, 302(July 2017), 125–
135. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.07.015
42. Ambursa, M. M., Voon, L. H., Ching, J. J., Yahaya, Y., & Appaturi, J. N. (2019). Catalytic
hydrodeoxygenation of dibenzofuran to fuel graded molecule over mesoporous supported
bimetallic catalysts. Fuel, 236(August 2018), 236–243.
43. Wang, W., Zhang, K., Yang, Y., Liu, H., Qiao, Z., & Luo, H. (2014). Synthesis of
mesoporous Al2O3 with large surface area and large pore diameter by improved
precipitation method. Microporous and Mesoporous Materials, 193, 47–53.
44. Ma, B., Hu, J., Wang, Y., & Zhao, C. (2015). Ni nanoparticles encapsulated into
mesoporous single-crystalline HBEA: application for drainage oil hydrodeoxygenation to
diesel. Green Chemistry, 17(9), 4610–4617. https://doi.org/10.1039/c5gc01199j
45. Sankaranarayanan, T. M., Berenguer, A., Ochoa-hernández, C., Moreno, I., Jana, P.,
Coronado, J. M., … Pizarro, P. (2020). Hydrodeoxygenation of anisole as bio-oil model
compound over supported Ni and Co catalysts : Effect of metal and support properties.
Catalysis Today, 243(2015), 163–172.
46. Styskalik, A., Abbott, J. G., Orick, M. C., Debecker, D. P., & Barnes, C. E. (2019).
Synthesis, characterization and catalytic activity of single site, Lewis acidic
aluminosilicates. Catalysis Today, 334(June 2018), 131–139.
47. Hartati, Didik Prasetyoko, Mardi Santoso, Hasliza Bahruji, dan Sugeng Triwahyono
(2014), “Highly Active Aluminosilicates with a Hierarchical Porous Structure for
Acetalization of 3,4-Dimethoxybenzaldehyde.” Jurnal Teknologi (Science & Engineering,
Vol., Mei, Hal, 25–30
48. Prasetyoko, D, Holilah, TP Utami, 2013, Sintesis Dan Karakterisasi Biodiesel Dari Minyak
Kemiri Sunan (Reutealis Trisperma) Dengan Variasi Konsentrasi Katalis NaoH Jurnal
MIPA, 36 (1): 51-59
27
BAB VII LAMPIRAN
1. Ketua
a. Nama Lengkap : Prof. Dr. Didik Prasetyoko, S.Si., M. Sc
b. NIP/NIDN : 19710616 1997031 002/0016067108
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Profesor / Pembina Utama Madya / IVd
d. Bidang Keahlian : Sintesis advanced material dan Energi
e. Departemen/Fakultas : Departemen Kimia / Fakultas Sains dan
Analitika Data
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan Dosen ITS Blok U No. 100
085646162520
g. Riwayat penelitian :
No. Tahun Judul penelitian Pendanaan
Sumber Jml (Juta Rp)
1.
2018-
2020
Produksi Biofuel dari Minyak Kemiri
Sunan Melalui Reaksi Deoksigenasi
Menggunakan Katalis Logam/ZSM-5
Hierarki
Ketua
Ristekdikti 180
2.
2017-
2019
Synthesis of Faujasite Material from
Kaolin Bangka Belitung and Its
Application for Esterification (Penelitian
Dasar)
Ketua
Ristekdikti 360
h. Publikasi :
No. Judul Artikel Ilmiah Volume / No /
Tahun Nama Jurnal
1.
Development of CaO From
Natural Calcite as a
Heterogeneous Base Catalyst in
the Formation of Biodiesel
7(10), 915-
940/2019
Journal of Renewable
Materials
2.
Biodiesel Production from
Reutealis Trisperma Oil Using
KOH Impregnated Eggshell as a
Heterogeneous Catalyst
12(19), 3714/2019 Energies
28
i. Paten :
No. Judul / Tema HKI Tahun Jenis Nomor pendaftaran
1.
Metode Produksi Biodiesel
dari Minyak Kemiri Sunan
(Reutalis trisperma oil)
dengan Katalis Basa NaOH
dan KOH
2016 Paten
(Granted) IDP000053546
2.
Metode Sintesis CaOZnO
Nanopartikel untuk
Menghasilkan Biodiesel dari
Minyak Sawit Termurnikan
2016 Paten
terdaftar P00201304776
l. Tugas Akhir, Tesis, dan Disertasi yang sudah selesai dibimbing:
No. Judul Tahun Jenis Nama
Mahasiswa
1.
Optimasi produksi biodiesel dari
minyak kemiri sunan (Reutealis
trisperma) dengan katalis CaO dari
Bukit Jaddih Madura
2019 Skripsi Fiki Imeida
Nirwati
2.
Sintesis ZSM-5 hierarki dari redmud
pulau bintan dan aktivitasnya sebagai
katalis pada esterifikasi asam oleat
2019 Skripsi Saleh Alkatiri
3.
Modifikasi batu kapur bukit jaddih
madura dengan ZnO sebagai katalis
heterogen untuk produksi biodiesel
dari minyak kemiri sunan (Reutealis
trisperma)
2019 Tesis Raudhatus
Shalihah
4.
Sintesis zeolit Y dari metakaolin
dengan perlakuan asam sulfat dan
aplikasinya sebagai katalis pada reaksi
esterifikasi
2019 Tesis Leli Endah Safitri
5.
Sintesis ZSM-5 dari kaolin Bangka
Belitung untuk reaksi esterifikasi asam
oleat
2015 Disertasi Djoko Hartato
6.
Sintesis aluminosilikat dengan struktur
pori hirarki untuk asetilasi 3, 4-
dimetoksibenzaldehid
2014 Disertasi Hartati
29
2. Anggota
a. Nama Lengkap : Dr. Yuly Kusumawati, M.Si
b. NIP/NIDN : 19810128 2008 122003/0028018104
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor / Penata / IIIc
d. Bidang Keahlian : Kimia fisik, fotokatalitik, kimia komputasi
e. Departemen/Fakultas : Departemen Kimia / Fakultas Sains dan
Analitika Data
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan Dosen ITS, Jalan Teknik Komputer II,
Blok U, No. 36, Keputih, Sukolilo, 082234863396
g. Riwayat penelitian :
No. Tahun Judul penelitian Pendanaan
Sumber Jml (Juta Rp)
1. 2018-
2021
Pemanfaatan Polimer Alam Kitosan
sebagai Material Energi untuk Aplikasi
DSSC (Ketua)
KETUA
Ristek
Dikti
194,8
2. 2020-
2021
Material berbasis Perovskite untuk
Pencitraan pada Alat Deteksi Kesehatan
KETUA
Ristek
DIkti
789,1
j. Publikasi :
No. Judul Artikel Ilmiah Volume / No /
Tahun Nama Jurnal
1.
Combined Computational and
Experimental Study the Effect of
Doped Magnesium into
Betanine-sensitized TiO2
Photoanode for Dye-Sensitized
Solar Cells Application
(principal author)
Vol 19(4), 892-
899/2019
Indonesian Journal of
Chemistry
2.
The study of nitroxide radical
redox-couple and anatase
surface interaction: a guide to
choose the best sensitizer
(principal author)
Vol 138 (5),
63/2019 Theoretical Chemistry
Accounts
30
k. Paten :
No. Judul / Tema HKI Tahun Jenis Nomor pendaftaran
l. Tugas Akhir, Tesis, dan Disertasi yang sudah selesai dibimbing:
No. Judul Tahun Jenis Nama
Mahasiswa
1.
Dekolorisasi metilen biru
menggunakan fotokatalis NiO/ZSM di
bawah penyinaran uv led
2019 Skripsi Garcelina Rizky
Anindika
2.
Pengurangan warna metilen biru
menggunakan fotokatalis ZnO/ZSM-5
di bawah penyinaran UV LED
2019 Skripsi Lely Dwi Astuti
3.
Studi kinetika fotokatalisis zat warna
metilen biru oleh seng oksida (ZnO) di
bawah penyinaran lampu UV LED
2019 Skripsi Riki Subagyo