Kimia Katalis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Perengkah yang merupakan katalis heterogen (padatan) dibutuhkan katalis untuk proses konversi fraksi hidrokarbon rantai panjang, poliaromatik maupun polimer. Salah satu jenis katalis untuk proses tersebut adalah metal supported catalyst yang terdiri dari logam yang diembankan pada pengemban padat seperti silka-alumina, alumina dan zeolit. Zeolit merupakan mineral yang tersusun dari kerangka silika-alumina tetrahedral secara tiga dimensi. Salah satu jenis zeolit yang biasa digunakan sebagai pengemban adalah

mordenit.

Penelitian terhadap zeolit alam dari Wonosari dan diketahui bahwa zeolit ini merupakan mineral alam dengan komposisi utama mordenit sekitar 70 %. Zeolit alam banyak bercampur dengan materi pengotor (impurities) selain zeolit, baik kristalin maupun amorpus. Oleh karena itu, zeolit alam perlu diaktivasi dan dimodifikasi guna meningkatkan karakternya terutama aktivitas katalitiknya. Sebagai katalis, salah satu sifat penting dalam proses konversi sampah plastik menjadi fraksi bensin adalah jumlah situs asam totalnya (keasaman). Keasaman zeolit dapat ditingkatkan dengan cara pengembanan logam-logam transisi yang memiliki orbital d belum terisi penuh. Logam-logam ini secara langsung dapat berfungsi sebagai katalis tanpa diembankan terlebih dahulu pada pengemban, tetapi memiliki kelemahan, diantaranya luas permukaan yang relatif kecil, dan selama proses katalitik dapat terjadi penggumpalan. Pengembanan logam-logam tersebut pada zeolit akan mendistribusikannya secara merata pada permukaan pengemban, sehingga menambah luas permukaan spesifik sistem katalis secara keseluruhan. Jenis logam yang biasanya diembankan pada pengemban dan digunakan secara luas pada industri minyak bumi adalah Ni-Mo dan Ni-Pd pada pengemban zeolit-Y  atau zeolit sintetis.

Penelitian awal dilakukan preparasi dan karakterisasi katalis Ni-Mo/zeolit alam dan Mo-Ni/zeolit alam. Modifikasi dilakukan dengan memvariasikan jumlah logam yang diembankan di mana Mo diembankan terlebih dahulu untuk katalis Ni-Mo/zeolit alam dan Ni diembankan lebih dulu untuk katalis Mo-Ni/zeolit alam. Jumlah logam total yang diembankan adalah 1% berdasarkan berat zeolit alam. Metode pengembanan dilakukan dengan mereaksikan zeolit alam dengan larutan garam prekursor Ni dan Mo. Perlakuan sampel padatan dengan larutan Etilen Diamin Tetra Asetat (EDTA) juga dilakukan untuk mengetahui penyebaran logam-logam yang diembankan pada bagian luar permukaan dan dalam rongga pengemban. Karakterisasi sampel padatan katalis meliputi penentuan jumlah logam teremban dengan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS). Karakter penting lainnya adalah keasaman katalis, ditentukan dengan adsorpsi uap basa amonia dan piridin pada permukaan katalis dengan metode gravimetri. Analisis kristalinitas padatan dilakukan dengan X-ray Diffraction (XRD).

1.2  Perumusan Makalah

Logam transisi (Ni-Mo dan Ni-Pd pada pengemban zeolit-Y  atau zeolit sintetis) secara langsung dapat berfungsi sebagai katalis tanpa diembankan terlebih dahulu pada pengemban, tetapi memiliki kelemahan, diantaranya luas permukaan yang relatif kecil, dan selama proses katalitik dapat terjadi penggumpalan. Pengembanan logam-logam tersebut pada zeolit akan mendistribusikannya secara merata pada permukaan pengemban, sehingga menambah luas permukaan spesifik sistem katalis secara keseluruhan.

Sistem katalis yang digunakan disebut sebagai katalis bifunctional, yaitu melibatkan fungsi logam dan pengembannya sebagai katalis. Logam bimetal yang diembankan masing-masing berperan sebagai katalis (Ni) dan promotor (Mo atau Pd). Katalis seperti ini harganya sangat mahal dan Indonesia sampai saat ini masih mengimpornya dari negara lain. Untuk mengatasi penyediaan katalis yang baik bagi industri pengolahan minyak bumi dan proses-proses konversi lainnya untuk menghasilkan materi baru yang lebih bermanfaat, maka perlu dikembangkan penelitian terhadap preparasi katalis dan modifikasinya, zeolit alam dengan pengembanan logam Ni saja untuk reaksi perengkahan katalitik senyawa hidrokarbondan. Demikian pula terhadap zeolit sintetis, penelitian yang lebih intensif untuk pengembangan metode preparasi dan modifikasi katalis masih perlu dilakukan untuk menghasilkan katalis dari bahan pengemban yaitu zeolit alam yang berlimpah di Indonesia dan harganya relatif murah.

1.3  Tujuan

Tujuan dari makalah ini adalah memberikan informasi dan solusi pada proses hidrorengkah (hydrocracking) sampah plastik polipropilen menjadi fraksi bensin yang lebih bermanfaat dengan menggunakan metode preparasi dan modifikasi katalis berbasis zeolit alam Wonosari, Yogyakarta, yang diharapkan dapat dihasilkan katalis yang memiliki karakter yang baik (keasaman dan kristalinitas yang tepat) dan selektif untuk digunakan sebagai katalis. Serta mengetahui pengembangan metode preparasi, modifikasi katalis dan modifikasi zeolit alam dengan pengembanan logam Ni saja untuk reaksi perengkahan katalitik senyawa hidrokarbondan dan terhadap zeolit sintetis untuk menghasilkan katalis dari bahan pengemban yang berlimpah di Indonesia yaitu zeolit alam dan harganya relatif murah.

1.4  Ruang Lingkup

1.      Keasaman zeolit dapat ditingkatkan dengan cara pengembanan logam-logam transisi yang memiliki orbital d belum terisi penuh. Pengembanan logam-logam tersebut pada zeolit akan mendistribusikannya secara merata pada permukaan pengemban, sehingga menambah luas permukaan spesifik sistem katalis secara keseluruhan.

2.      Jenis logam yang biasanya diembankan pada pengemban dan digunakan secara luas pada industri minyak bumi adalah Ni-Mo dan Ni-Pd pada pengemban zeolit-Y  atau zeolit sintetis. Sistem katalisnya disebut sebagai katalis bifunctional.

3.      Modifikasi dilakukan dengan memvariasikan jumlah logam yang diembankan di mana Mo diembankan terlebih dahulu untuk katalis Ni-Mo/zeolit alam dan Ni diembankan lebih dulu untuk katalis Mo-Ni/zeolit alam. Jumlah logam total yang diembankan adalah 1% berdasarkan berat zeolit alam.

4.      Karakterisasi sampel padatan katalis meliputi penentuan jumlah logam teremban dengan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS). Karakter penting lainnya adalah keasaman katalis, ditentukan dengan adsorpsi uap basa amonia dan piridin pada permukaan katalis dengan metode gravimetri. Analisis kristalinitas padatan dilakukan dengan X-ray Diffraction (XRD). 

Posted in: Semester 3