SINTESIS ZEOLIT ZSM-5 DARI KALENG ALUMINIUM BEKAS DAN

SILIKA SEKAM PADI SEBAGAI KATALIS TRANSESTERIFIKASI

MINYAK BIJI KARET MENJADI BIODIESEL

(Skripsi)

Oleh

Ganjar Andhulangi

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRAK

SINTESIS ZEOLIT ZSM-5 DARI KALENG ALUMINIUM BEKAS DAN

SILIKA SEKAM PADI SEBAGAI KATALIS TRANSESTERIFIKASI

MINYAK BIJI KARET MENJADI BIODIESEL

Oleh

Ganjar Andhulangi

Pada penelitian ini, zeolit ZSM-5 disintesis dengan rasio molar Si/Al 10 dari

kaleng aluminium bekas dan silika sekam padi menggunakan metode hidrotermal.

Kristalisasi dilakukan dengan variasi waktu 24, 48, 72, dan 96 jam, dilanjutkan

dengan kalsinasi pada suhu 550 °C, dan diujicobakan sebagai katalis

transesterifikasi terhadap minyak biji karet. Pengaruh konversi sampel menjadi

H-ZSM-5 pada aktivitas katalitik juga dipelajari. Katalis dikarakterisasi

menggunakan beberapa teknik untuk mengungkapkan beberapa karakteristik fisik

dari sampel. Karakterisasi menggunakan XRD mengindikasikan adanya fasa

amorf yang mendominasi, oleh karena itu sampel dispesifikasikan sebagai

prekursor ZSM-5. Keberadaan sampel sebagai material amorf didukung juga

melalui hasil analisis SEM yang mengungkapkan heterogenitas permukaan

ditunjukkan oleh berbagai ukuran dan bentuk partikel yang tersebar secara acak

pada permukaan. Prekursor ZSM-5 diuji aktivitasnya sebagai katalis

transesterifikasi terhadap minyak biji karet untuk mengetahui kemampuan

katalitiknya dalam mengkonversi asam lemak minyak biji karet menjadi metil

ester yang dapat diidentifikasi menggunakan metode GC-MS. Aktivitas katalitik

ini dikaitkan dengan keberadaan situs asam Lewis dan Bronsted Lowry yang

ditunjukkan oleh hasil FTIR.

Kata kunci : zeolit ZSM-5, kaleng aluminium bekas, silika sekam padi, biji karet,

metode transesterifikasi, biodiesel

ABSTRACT

SYNTHESIS OF ZSM-5 ZEOLITES FROM WASTE ALUMINIUM CAN

AND RICE HUSK SILICA AS TRANSESTERIFICATION CATALYST OF

RUBBER SEED OIL INTO BIODIESEL

By

Ganjar Andhulangi

In this study, hydrothermal method was applied to synthesize ZSM-5 zeolites with

the molar ratio of Si to Al (Si/Al) of 10 from waste aluminium can and rice husk

silica. Crystallization was carried out at different times of 24, 48, 72, and 96

hours, followed by calcination treatment at 550 °C, and then tested as catalyst for

transesterification of rubber seed oil. The effect of conversion of the sample into

H-form (HZSM-5) on catalytic activity was also investigated. The catalysts were

characterized using several techniques to reveal some physical characteristics of

the samples. Characterization using XRD indicates the domination of amorphous

phase, therefore the samples are specified as ZSM-5 precursor. The existence of

the samples as amorphous material is also supported by the results of SEM

analysis which reveals the heterogeneity of the surface as displayed by different

sizes and shapes of the particle spread randomly on the surface. Activity test of

the ZSM-5 precursor as catalyst for transesterification of rubber seed oil

demonstrated the ability of the precursor to catalyze the conversion of fatty acids

in rubber seed oil into their corresponding methylesters, as detected using GC-MS

method. This catalytic activity is associated with the presence of Lewis and

Bronsted Lowry acid sites as indicated by the FTIR results.

Key words : ZSM-5 zeolites, waste aluminium can, rice husk silica, rubber seed

oil, transesterification method, biodiesel

SINTESIS ZEOLIT ZSM-5 DARI KALENG ALUMINIUM BEKAS DAN

SILIKA SEKAM PADI SEBAGAI KATALIS TRANSESTERIFIKASI

MINYAK BIJI KARET MENJADI BIODIESEL

Oleh

Ganjar Andhulangi

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

SARJANA SAINS

Pada

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Lampung

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama lengkap Ganjar Andhulangi, lahir di Bandar

Lampung pada tanggal 20 Mei 1996 merupakan anak pertama

dari tiga bersaudara. Penulis lahir dari pasangan suami istri

Ayahanda Budi Sasono dan Ibunda Tri Hastuti Lestari. Penulis

sekarang tinggal di Wisma Mutia Utari Jln. Bumi Manti No.4, Kelurahan

Kampung Baru, Kecamatan Labuhan Ratu, Bandar Lampung.

Penulis menyelesaikan pendidikan mulai dari Taman Kanak-Kanak Al-Azhar 10

Jati Baru, Kecamatan Tanjung Bintang, Kabupaten Lampung Selatan pada tahun

2003. SD Negeri 2 Serdang, Kecamatan Tanjung Bintang, Kabupaten Lampung

Selatan lulus pada tahun 2008. SMP Negeri 1 Tanjung Bintang, Kabupaten

Lampung Selatan lulus pada tahun 2011. SMA Negeri 13 Bandar Lampung lulus

pada tahun 2014 dengan predikat lulusan terbaik program IPA. Mulai tahun 2014

hingga penulisan skripsi ini, penulis melanjutkan ke pendidikan tinggi di Jurusan

S1 Kimia FMIPA Universitas Lampung melalui jalur SBMPTN 2014 dan sebagai

penerima beasiswa bidikmisi.

Selain belajar di bangku kuliah, penulis juga aktif dalam kegiatan organisasi.

Organisasi yang pernah penulis ikuti adalah Himpunan Mahasiswa Kimia

(Himaki) FMIPA Unila mulai sebagai kader muda pada tahun 2014/2015, hingga

sebagai anggota bidang Sains dan Penalaran Ilmu Kimia (SPIK) pada tahun

2015/2016. Selain itu, penulis juga aktif di organisasi lain sebagai staf

Departemen Pengembangan Sains dan Lingkungan Hidup (PSLH) BEM FMIPA

Unila, anggota Biro Akademik Rois FMIPA Unila, dan staf ahli Kementerian

Hukum Advokasi dan Perundang-undangan (HAN) BEM-U KBM Unila pada

tahun 2015/2016. Pada tahun selanjutnya, penulis diamanahkan sebagai kepala

Biro Akademik Rois FMIPA Unila pada tahun 2016, dan penulis juga

diamanahkan sebagai presiden UKM-U Sains dan Teknologi (UKM-U

SAINTEK) pada tahun 2017.

Pada tahun 2016 penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Kimia Dasar

untuk mahasiswa Fakultas Pertanian Unila. Pada tahun 2017 penulis menjadi

asisten praktikum Kimia Fisik untuk mahasiswa Kimia FMIPA Unila. Selama

kuliah penulis alhamdulillah memiliki prestasi di bidang akademik mulai sebagai

finalis OSN Pertamina tingkat regional ASEAN pada tahun 2015, Finalis tingkat

nasional dan juara 1 tingkat regional sumbagsel (kopertis 2) Olimpiade Nasional

(ON-MIPA PT) pada tahun 2016 dan 2017, juara 1 Lomba Karya Tulis Ilmiah

Nasional (LKTIN) tingkat nasional di Universitas Mulawarman, Samarinda,

Kalimantan Timur pada tahun 2017, juara 3 Lomba Karya Tulis Ilmiah Nasional

(LKTIN) tingkat nasional di Universitas Jambi, Jambi pada tahun 2017, juara 3

Musabaqoh Karya Tulis Ilmiah Al-Qur’an (MKTIA) tingkat internal Unila pra-

seleksi nasional MTQMN pada tahun 2017, juara 1 mahasiswa berprestasi pada

tahun 2016 dan 2017 tingkat jurusan Kimia FMIPA Unila, terbaik kedua dalam

ajang Pilmapres pada tahun 2017, penerima hibah PKM-P pada tahun 2017,

penerima Dean Award 3 kategori pada tahun 2017, penerima dana intensif

Universitas Lampung sebagai mahasiswa berprestasi pada tahun 2018, dan

beberapa sebagai pembicara/ pemateri dalam agenda pelatihan karya tulis ilmiah

dari tahun 2016 dan 2018. Saat ini penulis telah bekerja sebagai karyawan (staf

akademik cabang) di bimbel hafara Bandar Lampung sejak 1 September 2018.

Puji syukur kepada Allah SWT atas limpahan karunia-Nya, kupersembahkan karya ini sebagai wujud bakti dan

tanggung jawabku kepada :

Kedua orang tuaku, Ayahanda Budi Sasono dan Ibu Tri Hastuti Lestari yang

telah mengajarkanku, mendidikku, membimbingku dengan cinta kasih sayang, memberikan dukungan, motivasi, dan

selalu mendo’akanku.

Adik-adikku Abi Noga Magsaysae dan Rayngga Adi Wimahatri

Pembimbing penelitianku, Ibu Dr. Kamisah D. Pandiangan,

M.Si. dan Bapak Prof. Wasinton Simanjuntak, Ph.D.

Orang terdekat, sahabat, kerabat, dan teman

Almamater tercinta Universitas Lampung

MOTTO

Sesungguhnya tiada beban tanggung jawab yang kami pikul, kecuali Allah SWT yang menguatkan dan menyanggupkan

(Ganjar Andhulangi)

Berpeganglah pada dua ambang batas kebaikan untuk selalu hidup bahagia dan penuh keberkahan yaitu bersyukur dan

bersabar, karena dua-duanya sama-sama kebaikan (Ganjar Andhulangi)

Learn | Pray | Helpful | Inspire

(Ganjar Andhulangi)

Life is full of surprises and serendipity. Being open to unexpected turns in the road is an important part of success. If you try to plan every step, you may miss those wonderful twists and turns. Just find your next adventure do it well, enjoy it, and then, not now, think about what comes next.

(Condoleeza Rice)

If anyone travels on a road in search of khowledge, Allah will cause him to travel on one of the roads of Paradise

(Prophet Muhammad SAW)

“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan” (Q.S Al-Insyirah (94) : 6)

SANWACANA

Segala puji bagi Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, karunia

serta keberkahan kepada hamba-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penulisan skripsi yang berjudul “SINTESIS ZEOLIT ZSM-5 DARI KALENG

ALUMINIUM BEKAS DAN SILIKA SEKAM PADI SEBAGAI KATALIS

TRANSESTERIFIKASI MINYAK BIJI KARET MENJADI BIODIESEL”.

Shalawat serta salam yang selalu tercurahkan kepada Rasulullah nabi Muhammad

SAW, kepada para keluarganya, sahabatnya, serta pengikutnya yang semoga

senantiasa istiqomah di jalan-Nya. Semoga di yaumil akhir nanti mendapatkan

syafa’atnya. Aamiin. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar Sarjana Sains pada Jurusan Kimia FMIPA Unila. Dalam

kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orangtua dan adik-adik penulis yang selalu memberikan semangat,

motivasi, dukungan, dan selalu medo’akan untuk menyelesaikan skripsi ini.

2. Ibu Dr. Kamisah D. Pandiangan, M.Si. selaku pembimbing pertama penelitian

atas segala bimbingan, nasihat, motivasi, bantuan, saran, kesabaran, edukasi

dan segala kebaikkannya hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Prof. Wasinton Simanjuntak, Ph.D. selaku pembimbing kedua

penelitian, atas bimbingan, nasihat, motivasi, bantuan, saran, kesabaran,

edukasi, dan segala kebaikkannya yang telah diberikan kepada penulis dalam

menyelesainya penulisan skripsi ini.

4. Ibu Dr. Ilim, M.S. selaku pembahas/penguji penelitian atas segala saran,

kritik, motivasi, bantuan, inspirasi, dan kesabaran dalam memberikan

masukan kepada penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini.

5. Bapak Drs. Supriyanto, M.S. selaku pembimbing akademik atas segala saran,

kesempatan berdiskusi, edukasi, dan motivasinya kepada penulis selama

menjalani masa-masa perkuliahan hingga selesai.

6. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono., M.T. selaku Ketua Jurusan Kimia

FMIPA Universitas Lampung.

7. Bapak Dr. Mulyono, Ph.D selaku sekretaris Jurusan Kimia FMIPA

Universitas Lampung.

8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung atas segala

bimbingan, edukasi dan dedikasinya baik dalam perkuliahan maupun

pembinaan lomba ON-MIPA yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat

kepada penulis.

9. Segenap staf dan karyawan khususnya Jurusan Kimia dan FMIPA Universitas

Lampung pada umumnya.

10. Bapak Prof. Warsito, S.Si., D.E.A., Ph.D., Bapak Prof. Sutopo Hadi, S.Si.

M,Sc, Ibu Dian Kurniasari, S.Si., M.Sc., dan Bapak Drs. Suratman Umar,

M.Sc. selaku dekan, wakil dekan bidang akademik dan kerjasama, wakil

dekan bidang umum dan keuangan, dan wakil dekan bidang kemahasiswaan

dan alumni FMIPA Universitas Lampung atas segala fasilitasnya,

kesempatannya baik diskusi maupun nasihat, bantuannya, motivasinya, dan

edukasinya selama penulis menjalani perkuliahan dan mengikuti kegiatan

perlombaan.

11. Tim partner penelitianku Herliana dan Khasandra atas segala kesabaran

kalian, saling mensupport, membantu, mendukung, memotivasi, merasakan

susah dan senang, canda dan tawa bersama selama penelitian bersama penulis.

Semoga Allah selalu memberikan kebaikan dan keberkahan hidup kepada

kalian.

12. Partner penelitian dan pejuang skripsi bersama di laboratorium kimia polimer,

dan kimia anorganik-fisik Mahliani Erianti, Tika Dwi Febrianti, Liana

Hariyanti, Michael Alberto Sihombing, Rizky Nurfitriyani, Lucia Arum, Devi,

Rica, Bayu, Ainun, Widia, Dira, Deni, Aniza, dan kimia 2014 umumnya yang

tidak dapat disebutkan satu persatu terimakasih atas support dan

kebersamaannya.

13. Keluarga laboratorium polimer mba Agus, mba Gesa, mba Gege, mba

Faradilla Syani, Ahmad Gilang Arinanda, Ponco Prasetyo, Nico Hanafi,

Faulia Riyanti, Sandi Firdaus, Rizky Gilang gumelar, Dira Avista, Diska

Indah A, Tiara May Rosita, dan lainnya yang tidak dapat disebutkan namanya

satu persatu terimakasih atas segala bantuannya dalam menemani selama

penulis melakukan penelitian.

14. Teman-teman seperjuangan keluarga Kimia 2014, Biologi 2014, Fisika 2014,

Matematika 2014, Ilkom 2014, dan MI 2014 yang tidak dapat disebutkan satu

persatu terimakasih yang pernah berproses bersama, dan tetap semangat untuk

semuanya.

15. Sahabat-sahabat sejak mahasiswa baru Firza, Fikri, Hafid, Fendi, Hamidin,

Dira, dan Chemboys 14 squad yang tidak dapat disebutkan satu persatu

terimakasih banyak atas kebersamaannya.

16. Teman-teman kosan Wisma Muthia Utari Azis, Dira, Wisnu, Niko, Saka,

Wigas, Iprudin, Mas Ari, Mas Yuri, Reza, Anis, Rangga, Nasta dan lainnya

yang tidak dapat disebutkan satu persatu terimakasih atas segala bantuannya

dan kebersamaannya.

17. Keluarga Himaki 2015-2016, BEM-FMIPA 2015-2016, BEM-Unila 2015-

2016, Rois FMIPA Unila 2016, dan UKM-U Saintek 2017 terimakasih atas

kebersamaannya dalam mengemban amanah yang sama.

18. Teman-teman keluarga KKN PPM Sumur Kumbang Kalianda terimakasih

atas kebersamaannya dan memberikan kenangan yang selalu teringat.

19. Senior dan junior saya di jurusan Kimia Fmipa Unila : angkatan 2011, 2012,

2013, 2015, 2016, 2017, dan 2018.

20. Keluarga bimbel hafara Lampung terimakasih banyak yang telah memberikan

kesempatan untuk pengalaman pertama saya dalam bekerja, belajar dan

mengabdi.

21. Keluarga besar dan kerabat saudara terimakasih banyak yang telah

memberikan kesempatan untuk memberikan tempat tinggal selama penulis

mengenyam pendidikan SMA di Bandar Lampung.

22. Semua pihak yang telah banyak membantu yang tidak dapat dituliskan dan

disebutkan satu per satu baik secara langsung maupun tidak langsung.

Semoga Allah SWT melimpahkan buah pahala kebaikan atas bantuan yang telah

diberikan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat

kekurangan, namun penulis berharap semoga dapat bermanfaat bagi pembaca

pada umumnya. Aamiin.

Bandar Lampung, 3 Desember 2018

Penulis,

Ganjar Andhulangi

i

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ................................................................................................... i

DAFTAR TABEL .......................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vii

I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1

A. Latar Belakang ................................................................................... 1

B. Tujuan Penelitian ............................................................................... 5

C. Manfaat Penelitian ............................................................................. 6

II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 7

A. Zeolit .................................................................................................. 7

B. Unit Pembangun Struktur Zeolit ........................................................ 8

1. Unit Pembangun Primer (PBUs) ................................................... 8

2. Unit Pembangun Sekunder (SBUs) ............................................... 9

3. Unit Pembangun Kerangka (CBUs) .............................................. 10

4. Unit Pembangun Rantai ................................................................ 11

5. Unit Pembangun Lapisan .............................................................. 11

C. Komposisi Zeolit ................................................................................ 12

1. Komposisi Kerangka ..................................................................... 12

ii

2. Distribusi dan Posisi Kation dalam Zeolit..................................... 13

3. Cetakan Organik ............................................................................ 13

D. Macam-macam Zeolit ........................................................................ 14

1. Zeolit Alam ................................................................................... 15

2. Zeolit Sintetik ................................................................................ 15

E. Zeolit ZSM-5 ..................................................................................... 17

F. Bahan Baku Sintesis Zeolit ZSM-5 ................................................... 21

1. Kaleng Aluminium Bekas ............................................................. 21

2. Silika Sekam Padi.......................................................................... 22

G. Katalis ................................................................................................ 24

H. Metode Transesterifikasi .................................................................... 25

I. Bahan Baku Biodiesel ........................................................................ 26

1. Biji Karet ....................................................................................... 26

2. Metode Ekstraksi Minyak Biji Karet ............................................ 28

3. Komposisi Minyak Biji Karet ....................................................... 29

J. Biodiesel ............................................................................................ 30

K. Analisis Biodiesel .............................................................................. 31

1. Gas Chromathography-Mass Spectrometry (GC-MS) ................. 32

2. Karakterisasi Sifat Fisik dan Kimia Biodiesel .............................. 33

L. Karakterisasi Katalis Zeolit ZSM-5 ................................................... 34

1. X-Ray Diffraction (XRD) .............................................................. 34

2. Scanning Electron Microscopy-Energi Dispersif X-Ray

Spectroscopy (SEM-EDX) ............................................................ 37

3. Fourier Transform Infra Red (FTIR) ............................................ 37

iii

III. METODE PENELITIAN ....................................................................... 40

A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 40

B. Alat dan Bahan ................................................................................... 40

1. Alat-alat yang digunakan .............................................................. 40

2. Bahan-bahan yang digunakan ....................................................... 41

C. Prosedur Penelitian ............................................................................ 41

1. Preparasi dan Ekstraksi Silika Sekam Padi ................................... 41

2. Preparasi Kaleng Aluminium Bekas ............................................. 42

3. Sintesis Zeolit ZSM-5 ................................................................... 42

4. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10)................................................. 43

a. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Metode Pertukaran

Ion ............................................................................................. 44

b. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Metode Kalsinasi

800 °C ....................................................................................... 44

5. Preparasi Minyak Biji Karet .......................................................... 44

6. Uji Aktivitas Zeolit ZSM-5 sebagai Katalis Transesterifikasi ...... 44

a. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Variasi Waktu

Kristalisasi terhadap Minyak Biji Karet ................................... 45

b. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) terhadap Minyak Kelapa

dan Zeolit H-ZSM-5 (10) terhadap Ko-reaktan ........................ 45

c. Uji Aktivitas Zeolit Sebelum dan Setelah Modifikasi

terhadap Minyak Biji Karet ...................................................... 46

d. Uji Aktivitas Zeolit Terpilih terhadap Minyak Biji Karet :

Metanol dengan Variasi Rasio Reaktan ................................... 46

7. Karakterisasi Biodiesel .................................................................. 47

a. Gas Chromathography-Mass Spectrometry (GC-MS) ............. 47

b. Uji Kualitas Biodiesel............................................................... 48

iv

Titik Nyala (Flash Point) ..................................................... 48

Densitas ................................................................................ 49

8. Karakterisasi Katalis Zeolit ZSM-5 .............................................. 49

a. X-Ray Diffraction (XRD) ......................................................... 50

b. Scanning Electron Microscopy-Energi Dispersif X-Ray

Spectroscopy (SEM-EDX) ....................................................... 50

c. Fourier Transform Infra Red (FTIR) ....................................... 51

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 53

A. Pengantar............................................................................................ 53

B. Preparasi dan Ekstraksi Silika Sekam Padi ........................................ 53

C. Preparasi Kaleng Aluminium Bekas .................................................. 55

D. Sintesis Zeolit ZSM-5 ........................................................................ 56

E. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) ..................................................... 60

1. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Metode Pertukaran

Ion ............................................................................................. 60

2. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Metode Kalsinasi

800 °C ............................................................................................ 62

F. Preparasi Minyak Biji Karet .............................................................. 63

G. Uji Aktivitas Zeolit ZSM-5 sebagai Katalis Transesterifikasi ........... 65

1. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan variasi waktu

kristalisasi terhadap Minyak Biji Karet ......................................... 68

2. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) terhadap Minyak Kelapa

dan Zeolit H-ZSM-5 (10) terhadap Ko-reaktan ............................ 69

3. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) yang dimodifikasi dengan

Pertukaran Ion dan Kalsinasi suhu 800 °C terhadap Minyak

Biji Karet ....................................................................................... 70

4. Pengaruh Variasi Rasio Minyak : Metanol terhadap Hasil

Biodiesel Minyak Biji Karet ......................................................... 71

v

H. Karakteriasi Biodiesel ........................................................................ 73

1. Gas Chromathography-Mass Spectrometry (GC-MS) ................. 73

2. Uji Kualitas Biodiesel ................................................................... 76

I. Karakteriasi Katalis Zeolit ZSM-5..................................................... 77

1. X-Ray Diffraction (XRD) .............................................................. 77

2. Scanning Electron Microscopy-Energi Dispersif X-Ray

Spectroscopy (SEM-EDX) ............................................................ 80

3. Fourier Transform Infra Red (FTIR) ............................................ 83

V. SIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 87

A. Simpulan ............................................................................................ 87

B. Saran .................................................................................................. 88

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 89

LAMPIRAN .................................................................................................... 97

vi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Sifat fisik dan kimia tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH) ............ 14

2. Contoh zeolit alam ..................................................................................... 15

3. Contoh zeolit sintetik ................................................................................. 16

4. Data zeolit tipe kerangka MFI dan ZSM-5 ................................................ 17

5. Kandungan logam dalam kaleng minuman ringan bekas .......................... 22

6. Komposisi sekam padi ............................................................................... 23

7. Komposisi mineral sekam padi .................................................................. 24

8. Rangkuman kondisi reaksi transesterifikasi .............................................. 26

9. Kandungan biji karet.................................................................................. 27

10. Hasil ekstraksi minyak biji karet menggunakan alat press hidrolik .......... 28

11. Kandungan minyak biji karet..................................................................... 29

12. Bahan baku biodiesel ................................................................................. 31

13. Rangkuman analisis GC-MS dari biodiesel minyak biji karet .................. 32

14. Senyawa kimia dalam biodiesel minyak biji karet .................................... 33

15. Karakteristik sifat fisik dan kimia biodiesel .............................................. 33

16. Hasil EDX dari ZSM-5 dengan variasi waktu kristalisasi ......................... 37

17. Karakteristik gugus fungsi dan daerah serapan zeolit ZSM-5 ................... 39

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Struktur kimia zeolit (a) struktur TO4 (b) struktur TO4 yang saling

terhubung ................................................................................................... 9

2. Unit pembangun sekunder (SBUs) ............................................................ 10

3. Beberapa jenis kerangka yang ditemukan dalam zeolit ............................. 11

4. Jenis rantai dalam struktur zeolit (a) rantai zig-zag ganda (b) rantai gigi

gergaji ganda (c) rantai poros ganda (d) rantai narsasukit (e) rantai

pentasil ....................................................................................................... 11

5. Contoh lapisan MFI ................................................................................... 12

6. Struktur ikatan dari zeolit .......................................................................... 13

7. Struktur tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH) ............................... 14

8. Mekanisme pembentukan struktur zeolit ZSM-5 ...................................... 18

9. Reaksi transesterifikasi .............................................................................. 26

10. Bagian-bagian biji karet ............................................................................. 27

11. Spektra serapan piridin dari situs asam zeolit ZSM-5 ............................... 33

12. Hasil pretreatment leaching dengan HNO3 10 % dan ekstraksi silika

sekam padi ................................................................................................. 55

13. Hasil preparasi kaleng aluminium bekas sebagai sumber alumina ........... 56

14. Hasil sintesis gel zeolit Na-ZSM-5 (10) .................................................... 57

15. Hasil sintesis zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan variasi waktu kristalisasi

24, 48, 72, dan 96 jam............................................................................... 59

16. Hasil modifikasi pertukaran ion terhadap zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 jam

menjadi H-ZSM-5 (10) .............................................................................. 62

17. Hasil modifikasi zeolit Na-ZSM-5 (10) 96 jam sebelum dan setelah

kalsinasi 800 °C ......................................................................................... 63

viii

18. Hasil preparasi minyak biji karet ............................................................... 64

19. Hasil proses transesterifikasi ..................................................................... 66

20. Hasil uji aktivitas zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan variasi waktu

kristalisasi terhadap minyak biji karet ....................................................... 68

21. Hasil uji aktivitas zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 jam terhadap minyak biji

karet dan minyak kelapa, serta zeolit H-ZSM-5 (10) terhadap minyak

biji karet dan ko-reaktan ............................................................................ 69

22. Hasil uji aktivitas zeolit sebelum dan setelah modifikasi .......................... 71

23. Hasil uji aktivitas zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 dan 96 jam terhadap minyak

biji karet : metanol dengan variasi rasio reaktan 1 : 2, 1 : 3, dan 1 : 4 ...... 72

24. Perbandingan kromatogram biodiesel minyak kelapa dan minyak biji

karet .......................................................................................................... 74

25. Uji nyala (a) tanpa biodiesel (b) biodiesel minyak biji karet..................... 77

26. Difraktogram zeolit Na-ZSM-5 (10) kristalisasi 24 dan 96 jam ................ 78

27. Difraktogram zeolit Na-ZSM-5 (10) 96 jam sebelum modifikasi dan

setelah modifikasi dengan kalsinasi 800 °C .............................................. 79

28. Pola morfologi zeolit Na-ZSM-5 (10) 96 jam kalsinasi 800 °C ................ 81

29. Hasil analisis EDX zeolit Na-ZSM-5 (10) 96 jam kalsinasi 800 °C ......... 82

30. Spektra FTIR zeolit (a) Na-ZSM-5 (10) 24 jam, (b) H-ZSM-5 (10) ......... 84

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Salah satu permasalahan utama dalam sektor energi di Indonesia adalah cadangan

minyak bumi yang terus menurun dan pemanfaatan sumber daya minyak nabati

sebagai bahan baku alternatif biodiesel yang masih terbatas, menjadi salah satu

tantangan dalam menangani krisis energi yang terjadi saat ini. Kementerian

ESDM, (2017) melaporkan dari sisi cadangan minyak bumi yang menunjukkan

bahwa cadangan minyak bumi terus mengalami penurunan dari 7549,80 juta

Cadangan Tank Barrel (MMSTB) pada tahun 2013 menjadi 7534,90 juta

Cadangan Tank Barrel (MMSTB) pada tahun 2017. Namun, tidak diimbangi

dengan kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) per sektor yang terus meningkat

dari 857,88 juta Setara Barrel Minyak (SBM) pada tahun 2011 menjadi 1015,10

juta Setara Barrel Minyak (SBM) pada tahun 2015 dengan pertumbuhan rata-rata

3,99 % per tahun, baik dalam sektor industri, transportasi, rumah tangga, dan

komersial (BPPT, 2016). Oleh karena itu, inovasi bahan bakar alternatif

diperlukan dengan memanfaatkan sumber daya minyak nabati non pangan yang

murah dan berkelanjutan.

Kementerian Pertanian, (2015) melaporkan dari sisi sumber daya alam yang

menunjukkan bahwa Indonesia menjadi salah satu negara dengan komoditas

2

utama pertanian dan perkebunan. Luas areal perkebunan karet di Indonesia

mencapai 3,6 juta hektar pada tahun 2014. Pengembangan energi berbasis bahan

alam non pangan dan limbah menjadi salah satu alternatif yang dapat

dimanfaatkan. Strategi dalam rangka mengatasi permasalahan tersebut adalah

dengan memanfaatkan salah satu sumber daya alam non pangan seperti biji karet

untuk bahan baku produksi biodiesel yang dapat digunakan sebagai energi

alternatif (Roschat et al., 2017).

Biji karet memiliki kandungan yang terdiri dari minyak (40,00 %), abu (2,88 %),

air (3,30 %), protein (22,17 %), karbohidrat (24,21 %), dan bahan lain (7,44 %)

(Gimbun et al., 2013; Luftinor, 2014; Abdulkadir et al., 2015; Pandiangan et al.,

2017b). Berdasarkan data tersebut, minyak biji karet memiliki potensi untuk

dikembangkan komoditasnya sebagai sumber bahan baku energi alternatif,

sehingga memiliki nilai tambah yang ekonomis selain dalam sisi produksi karet

atau latex, dan kayunya.

Pemanfaatan bahan bakar nabati (BBN) khususnya biodiesel telah dilakukan

dengan membangun pabrik biodiesel kapasitas 3 ton/ hari di kawasan Puspitek

Serpong, Tanggerang Selatan sejak 2007. Saat ini telah didukung dan ditetapkan

melalui program mandatori kepmen ESDM nomor 26 tahun 2016 bahwa

campuran biodiesel minimal sebesar 20 % dalam minyak solar dengan harga jual

biodiesel yaitu Rp 3500 - 6000 per liter (BPPT, 2016). Kementerian ESDM,

(2016) melaporkan bahwa konsumsi biodiesel di Indonesia mencapai 3,0 miliar

liter dan produksi biodiesel mencapai 3,6 miliar liter pada tahun 2016 (BPPT,

2016). Konsumsi biodiesel Internasional seperti di Amerika mencapai 44 juta ton,

3

Eropa 6,1 juta ton, dan Inggris 265 juta liter (Khazaai et al., 2017). Oleh karena

itu, pengembangan biodiesel berbasis minyak nabati sangat diperlukan untuk

memenuhi kebutuhan tersebut.

Berdasarkan penelitian sebelumnya telah digunakan minyak kelapa (Prasad, 2017;

Pandiangan et al., 2016a); dan minyak kelapa sawit (Noiroj et al., 2009;

Pandiangan et al., 2017a) sebagai bahan baku biodiesel. Namun dalam

pengembangannya, minyak nabati tersebut berkompetisi dengan bahan pangan,

sehingga pengembangan minyak nabati non pangan menjadi alternatif yang dapat

digunakan seperti minyak jarak (Pandiangan et al., 2016a; Okullo and Tibasiima,

2017); minyak biji bunga matahari (Jimenez et al., 2011); minyak biji kapuk (Li

and Dong, 2016); dan minyak biji karet (Widayat and Suherman, 2012;

Pandiangan et al., 2016b; Pandiangan et al., 2017b; Roschat et al., 2017; dan

Khazaai et al., 2017).

Biodiesel dapat dikembangkan sebagai energi alternatif karena biodiesel memiliki

beberapa keuntungan seperti ramah lingkungan, renewable energy,

biodagradable, tidak beracun, dan rendah emisi gas buang ketika digunakan

dalam pembakaran (Roschat et al., 2017). Metode yang dapat digunakan dalam

pembuatan biodiesel dari minyak biji karet yaitu metode instrumen ultrasonik

(Musadhaz et al., 2012); katalis homogen asam (Furukawa et al., 2010);

enzimatik (Sotoft et al., 2010); dan transesterifikasi (Ong et al., 2014; Abdulkadir

et al., 2015; Pandiangan et al., 2016b; dan Pandiangan et al., 2017b).

Pada penelitian ini digunakan metode transesterifikasi berkatalis untuk

pengolahan minyak biji karet menjadi biodiesel. Keuntungan produksi biodiesel

4

dari minyak biji karet menggunakan metode transesterifikasi yaitu peralatan yang

digunakan lebih sederhana, mudah dioperasikan, kondisi operasi seperti suhu

berkisar 60-100 ºC dan tekanan relatif rendah atau normal yaitu 1 atm. Namun,

kerugian menggunakan metode transesterifikasi ini adalah penggunaan metanol

yang relatif tinggi sebagai reaktan untuk mengkonversi minyak biji karet menjadi

biodiesel (Gimbun et al., 2013).

Pengembangan katalis berbasis zeolit sintetik dengan nisbah Si/Al yang berbeda

telah banyak diaplikasikan sebagai katalis untuk pembuatan biodiesel dengan

metode transesterifikasi (Karnjanakom et al., 2016; dan Pandiangan et al., 2017a).

Pada penelitian ini, zeolit ZSM-5 digunakan sebagai katalis transesterifikasi,

karena zeolit ZSM-5 memiliki fleksibilitas dalam lingkungan asam kuat,

selektivitas bentuk jaringan strukturnya yang berpori, memiliki keasaman padat,

memiliki kemampuan dalam pertukaran ion, ukuran partikel yang relatif kecil, dan

memiliki stabilitas termal (Xu et al., 2007), sehingga zeolit ZSM-5 banyak

digunakan sebagai katalis maupun adsorben di industri petroleum dan petrokimia

(Roschat et al., 2017). Selain itu, zeolit ZSM-5 dapat disintesis dengan variasi

rasio Si/Al untuk mengetahui aktivitasnya sebagai katalis (Shirazi et al., 2008;

Widayat and Annisa, 2017) dengan bahan baku silika sekam padi dan aluminium

dari kaleng bekas.

Pada penelitian yang dilaporkan oleh Pandiangan et al., (2017a) telah dilakukan

sintesis zeolit-X dari silika sekam padi dan logam aluminium. Namun, sebagai

bentuk inovasi dalam perkembangan penelitian, zeolit ZSM-5 dapat disintesis

dengan bahan baku kaleng aluminium bekas dan silika sekam padi. Kandungan

5

aluminium dalam variasi kaleng minuman ringan bekas yaitu 95 % (Adans et al.,

2016); 96,37 – 98,72 % (Begum, 2013). Berdasarkan data tersebut, kaleng

aluminium bekas dapat digunakan sebagai sumber aluminium atau alumina

dengan perpaduan silika sekam padi untuk sintesis zeolit ZSM-5. Selain itu,

sekam padi dihasilkan sekitar 20 % sebagai limbah pertanian (Le et al., 2013).

Sekam padi mengandung 15 – 20 % komponen anorganik massa, dengan silika

adalah unsur utama dengan kuantitas 93-99 % (Agung et al., 2013; Simanjuntak et

al., 2016); 94,79 % (Ghorbani et al., 2015); dan 99,08 % (Le et al., 2013). Oleh

karena itu, dalam penelitian ini akan dipelajari mengenai pengaruh variasi waktu

kristalisasi dan modifikasi dari zeolit ZSM-5 dengan rasio Si/Al 10 sebagai katalis

transesterifikasi minyak biji karet menjadi biodiesel.

B. Tujuan Penelitian

Berdasakan latar belakang masalah yang dijelaskan di atas, penelitian ini

dilakukan dengan tujuan sebagai berikut :

1. Mensintesis zeolit ZSM-5 dari kaleng aluminium bekas dan silika sekam padi

menggunakan metode hidrotermal.

2. Menguji aktivitas zeolit ZSM-5 sebagai katalis transesterifikasi minyak biji

karet menjadi biodiesel.

3. Memodifikasi zeolit ZSM-5 untuk mengetahui uji aktivitasnya sebagai katalis

transesterifikasi terhadap minyak biji karet.

4. Menguji aktivitas zeolit ZSM-5 sebagai katalis transesterifikasi terhadap

modifikasi reaktan seperti minyak kelapa, ko-reaktan minyak biji karet :

6

minyak kelapa (4:1), dan minyak biji karet : metanol dengan variasi rasio

reaktan 1:3 dan 1:4.

5. Mengkarakterisasi biodiesel seperti titik nyala (flash point), dan densitas, serta

analisis komposisi senyawa menggunakan Gas Chromatrhography-Mass

Spectroscopy (GC-MS).

6. Mengkarakterisasi katalis zeolit ZSM-5 menggunakan X-Ray Diffraction

(XRD), Scanning Electron Microscopy-Energi Dispersif X-Ray Spectroscopy

(SEM-EDX), dan Fouirer Transform Infra Red (FTIR).

C. Manfaat Penelitian

Selain sebagai sumber ilmu pengetahuan ilmiah, manfaat penelitian ini adalah :

1. Meningkatkan pemanfaatan kaleng aluminium bekas dan silika sekam padi

sebagai bahan baku alternatif yang ramah lingkungan untuk sintesis katalis

zeolit ZSM-5.

2. Memberikan infomasi ilmiah mengenai sintesis zeolit ZSM-5 dengan metode

hidrotermal.

3. Meningkakan pemanfaatan minyak biji karet sebagai bahan baku biodiesel

dengan metode transesterifikasi yang dapat memberikan nilai tambah secara

ekonomis.

7

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Zeolit

Istilah “zeolit” didefinisikan oleh ahli mineral Swedia yaitu Axel Fredrik

Cronstedt melalui penemuannya ketika memanaskan mineral stilbite dan

dihasilkan uap dari air yang terserap oleh mineral tersebut. Berdasarkan hal

tersebut, A.F Cronstedt memberi nama “zeolit” berasal dari bahasa Yunani “zeo”

dan “lithos” artinya batu yang mendidih. Berdasarkan ilmu kimia, zeolit adalah

material kristalin berpori berbasis aluminosilikat dengan Al2O3 dan SiO2 yang

saling terhubung melalui sudut-sudut struktur kerangka tiga dimensi tetrahedral

(Xu et al., 2007).

The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

mengkategorikan material berpori menjadi tiga jenis berdasarkan ukuran pori

yaitu mikropori (lebih kecil dari 2 nm), mesopori (2-50 nm), dan makropori (lebih

besar dari 50 nm). Selain itu berdasarkan sistem pori menggunakan jumlah

tetrahedral TO4, zeolit dapat dikategorikan sebagai pori kecil (dibatasi 8 TO4),

pori sedang (10 TO4), pori besar (12 TO4), dan pori sangat besar (lebih dari 12

TO4) (Xu et al., 2007). Zeolit adalah salah satu material berpori, sehingga banyak

dimanfaatkan sebagai adsorben (Wirawan et al., 2015), katalis (Widayat and

Annisa, 2017), dan purifikasi gas (Macala et al., 2017).

8

B. Unit Pembangun Struktur Zeolit

Berdasarkan The International Zeolite Association (IZA) telah diidentifikasi

sekitar 231 jenis zeolit. Struktur zeolit umumnya dijelaskan dalam database

struktur zeolit IZA dengan istilah unit pembangun primer (PBUs), unit

pembangun sekunder (SBUs), unit pembangun kerangka (CBUs), rantai, dan

lapisan (Xu et al., 2007).

1. Unit Pembangun Primer (PBUs)

Unit penyusun kristalografi dasar zeolit adalah TO4 (T, tetrahedron) dengan atom

T dapat berupa Si atau Al sedangkan O adalah atom oksigen yang ditunjukkan

pada Gambar 1. Unsur kimia yang diidentifikasi dalam zeolit awalnya adalah Al

dan Si. Namun seiring dengan perkembangan dalam penelitian, unsur-unsur

penyusun zeolit mencakup atom B, P, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, dan Ge.

Tetrahedral TO4 terhubung dengan tetrahedral TO4 lain yang berdekatan melalui

ikatan dengan pembagian sudut menghasilkan kerangka tiga dimensi zeolit.

Selain itu, penggantian Si4+

dengan Al3+

dalam zeolit menghasilkan muatan

negatif dalam kerangka tiga dimensi zeolit tersebut. Kation anorganik seperti

Na+, Li

+, dan K

+ serta kation organik seperti TPA

+ (kation tetrapropilammonium)

atau campuran keduanya dapat disubtitusikan ke dalam saluran atau rongga zeolit

untuk menyeimbangkan muatan negatif dari kerangka tiga dimensi zeolit tersebut,

sehingga muatan total dari keseluruhan struktur zeolit netral (Baerlocher et al.,

2007).

9

Gambar 1. Struktur kimia zeolit (a) struktur TO4 (b) struktur TO4 yang saling

terhubung (sumber : Baerlocher et al., 2007).

2. Unit Pembangun Sekunder (SBUs)

Kerangka zeolit tersusun dari unit komponen terbatas dan unit komponen tidak

terbatas seperti rantai dan lapisan. Konsep dari unit pembangun sekunder (SBUs)

diperkenalkan oleh Meirer dan Smith. Unit pembangun sekunder (SBUs) harus

memenuhi persyaratan berikut:

a. Keseluruhan kerangka zeolit harus dibangun berdasarkan satu unit tunggal.

b. Jumlah SBUs dalam satuan sel harus berupa bilangan bulat.

c. Nomor atom T maksimum dalam satu SBUs adalah 16.

Unit pembangun sekunder (SBUs) sangat penting untuk melihat struktur zeolit

dari unit pembangun sekunder (SBUs) yang sama dengan koneksi yang berbeda ,

sehingga menghasilkan berbagai struktur zeolit. Misalnya kerangka struktur MFI

yang dibangun dengan SBUs 5-1 menghasilkan struktur zeolit ZSM-5, AZ-1,

Boralit, monoklinik H-ZSM-5, silikat dan sebagainya. Contoh unit pembangun

sekunder ditunjukkan pada Gambar 2.

a b O

Si atau Al

10

Gambar 2. Unit pembangun sekunder (SBUs) (sumber : Xu et al., 2007).

Namun unit pembangun sekunder (SBUs) hanya digunakan untuk menjelaskan

struktur, sehingga untuk menjelaskan kerangka penyusun zeolit digunakan unit

pembangun kerangka (CBUs) (Xu et al., 2007).

3. Unit Pembangun Kerangka (CBUs)

Sebuah zeolit dapat dibangun lebih dari satu unit pembangun kerangka (CBUs)

dalam kerangka struktur zeolit. Kerangka adalah definisi umum dengan simbol n-

cincin. Misalnya zeolit ZSM-5 dibangun dengan struktur 12-cincin (Xu et al.,

2007). Beberapa jenis kerangka dari unit pembangun kerangka (CBUs)

ditunjukkan pada Gambar 3.

11

mor cas mel mfi

Gambar 3. Beberapa jenis kerangka yang ditemukan dalam zeolit (sumber :

Baerlocher et al., 2007).

4. Unit Pembangun Rantai

Beberapa struktur zeolit mengandung rantai. Ada lima jenis rantai pada struktur

zeolit yaitu rantai zig-zag ganda, rantai gigi gergaji ganda, poros ganda

periodisitas, rantai narsasukit, dan rantai pentasil. Hal ini digunakan untuk

mengetahui karakteristik melalui periodisitas dalam menentukan struktur zeolit.

Misalnya struktur zeolit ZSM-5 dibangun dengan rantai pentasil (Xu et al., 2007).

Jenis rantai dalam zeolit ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Jenis rantai dalam struktur zeolit (a) rantai zig-zag ganda (b) rantai

gigi gergaji ganda (c) rantai poros ganda (d) rantai narsasukit

(e) rantai pentasil (sumber : Xu et al., 2007).

5. Unit Pembangun Lapisan

Beberapa zeolit dapat dibangun dari lapisan tunggal. Lapisan satu dengan lapisan

lainnya terhubung untuk menyeimbangkan berbagai struktur zeolit dari lapisan

a b c d e

12

dasar yang sama (Xu et al., 2007). Contoh lapisan MFI yang dapat ditulis dengan

konfigurasi sistem pori 5.5.5.102.5

2.6 ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Contoh lapisan MFI (sumber : Xu et al., 2007).

C. Komposisi Zeolit

Komposisi struktur zeolit terdiri dari komposisi kerangka, distribusi dan posisi

kation dalam struktur zeolit, dan cetakan organik (Xu et al., 2007).

1. Komposisi Kerangka

Komposisi kerangka zeolit disusun oleh tetrahedral SiO4 dan AlO4. Kriteria

susunan dalam struktur zeolit dijelaskan oleh aturan Löwenstein’s bahwa satu

atom Al hanya dapat berikatan dengan empat atom Si. Secara umum atom Si dan

Al dalam struktur zeolit disimbolkan dengan T (Xu et al., 2007). Contoh struktur

ikatan dari zeolit ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Struktur ikatan dari zeolit (sumber : Xu et al., 2007).

13

2. Distribusi dan Posisi Kation dalam Zeolit

Muatan positif maupun muatan negatif terdapat pada rongga dan kerangka dari

struktur zeolit. Muatan positif atau muatan negatif pada struktur zeolit

memberikan pengaruh sifat dan karakteristik dari zeolit tersebut. Distribusi dan

posisi kation dijelaskan oleh Takaishi menggunakan struktur FAU sebagai model

contoh. Penentuan struktur kimia zeolit melalui distribusi kation dipengaruhi oleh

faktor lain seperti ukuran kerangka, distribusi medan listrik statis, jari-jari kation,

bentuk hidrat dan dehidrat dari zeolit (Xu et al., 2007).

3. Cetakan Organik

Sintesis zeolit memiliki beberapa senyawa organik yang dapat digunakan sebagai

cetakan atau agen pembentuk struktur langsung dari zeolit. Kamil et al., (2015)

mempelajari pengaruh penambahan cetakan organik terhadap zeolit sintetik untuk

meningkatkan porositas sekunder baik mesopori maupun makropori. Sintesis

zeolit dengan mesopori maupun makropori dapat digunakan metode penambahan

cetakan maupun tanpa cetakan (Rilyanti et al., 2016). Rilyanti et al., (2016)

melaporkan juga bahwa metode cetakan dapat digunakan cetakan sedang, cetakan

keras seperti cetakan karbon, cetakan polimer, cetakan anorganik, dan cetakan

organik, sedangkan metode tanpa cetakan dapat digunakan desilikasi, zeolitisasi

pembentuk padat, dan silanisasi.

Dalam penelitian ini digunakan cetakan organik seperti tetrapropilammonium

hidroksida (TPAOH). Struktur tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH)

ditunjukkan pada Gambar 7.

14

Gambar 7. Struktur tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH) (sumber :

Abbasian and Taghizadeh, 2014).

Abbasian and Taghizadeh (2014) melaporkan tetrapropilammonium hidroksida

(TPAOH) digunakan sebagai cetakan untuk sintesis zeolit ZSM-5. Namun, kation

TPA+ memiliki pengaruh terhadap lingkungan karena dapat mencemari air dan

udara melalui dekomposisi termal. Selain itu, permasalahan dengan

menggunakan cetakan tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH) adalah

biayanya yang mahal. Sifat fisik dan kimia dari TPAOH berdasarkan data

Material Safety Data Sheets (MSDS) dijelaskan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Sifat fisik dan kimia tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH)

Bentuk Cair

Warna Tidak berwarna

Aroma Tidak berbau

pH 7 (Netral)

Densitas 1 g/ cm-3

pada 20 ºC

Titik didih 100 - 102 ºC

Titik nyala 102 ºC

Berat molekul 203,36 g/ mol

Kelarutan Larut dalam air, dan metanol

Kestabilan Stabil

Penyimpanan Di bawah suhu 30 ºC

D. Macam-macam Zeolit

Berdasarkan asalnya zeolit dibagi menjadi dua yaitu zeolit alam dan zeolit

sintetik.

15

1. Zeolit Alam

Zeolit alam adalah material alam yang terbentuk karena adanya proses kimia dan

fisika yang kompleks dari batu-batuan melalui berbagai macam perubahan alam

seperti yang tercantum dalam Tabel 2. Para ahli geokimia dan mineralogi

memperkirakan bahwa zeolit adalah produk gunung berapi yang membeku

menjadi batuan vulkanik, batuan sedimen, dan batuan metamorfosa yang

selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin

sehingga terbentuk mineral-mineral zeolit. Jenis zeolit alam dibedakan menjadi

dua kelompok yaitu zeolit yang terdapat di antara lapisan batuan zeolit dan zeolit

berupa batuan (Lestari, 2010).

Tabel 2. Contoh zeolit alam

Jenis Zeolit Alam Contoh Zeolit Alam

Zeolit di antara lapisan batuan

kalsit, kwarsa, renit, klorit, fluorit,

dan mineral sulfida.

Zeolit berupa batuan klipnotilotit, analsim, laumontit,

modenit, filipsit, erionit, kabasit, dan

heulandit.

(Sumber : Lestari, 2010)

Zeolit alam biasanya dapat ditambang secara langsung dari alam. Namun zeolit

alam memiliki beberapa kelemahan seperti mengandung pengotor Na, K, Ca, Mg,

dan Fe serta kristalinitasnya kurang baik, sehingga untuk meningkatkan

aktivitasnya sebagai katalis, adsorben, atau aplikasinya lainnya perlu dilakukan

aktivasi dan modifikasi baik secara kimiawi maupun fisika (Jha and Singh, 2012).

2. Zeolit Sintetik

Zeolit sintetik adalah zeolit yang disintesis secara rekayasa sedemikian rupa

sehingga didapatkan karakteristik yang diinginkan seperti struktur kristal, ukuran

16

pori dan kerangka dari struktur zeolit tersebut (Jha and Singh, 2012). Prinsip

dasar sintesis zeolit sintetik adalah kombinasi komponen antara silika dan alumina

yang dapat di sintesis menggunakan metode hidrotermal (Hu et al., 2017),

solvotermal (Xu et al., 2007), dan sol-gel (Widayat and Annisa, 2017).

Perkembangan penelitian saat ini, modifikasi zeolit sintetik dapat dilakukan untuk

memperoleh karakteristik yang lebih unggul dalam aplikasinya dengan beberapa

metode seperti kalsinasi temperatur tinggi (Widayat and Annisa, 2017),

penambahan cetakan organik (Abbasian and Taghizadeh, 2014), pertukaran ion

(Wang et al., 2014 ), dealuminasi (Silaghi et al., 2016), substitusi heteroatom (Dai

et al., 2017), dan modifikasi kerangka permukaan zeolit (Xu et al., 2007). Contoh

zeolit sintetik dirangkum dalam Tabel 3.

Tabel 3. Contoh zeolit sintetik

Kelas Zeolit Rasio

molar

Si/Al

Zeolit Sintetik Metode Referensi

Silika rendah ≤ 2 Analkim (ANA),

Pertukaran

ion

Lestari, 2010

Na-X (FAU) dan Na-A, Hidrotermal Hu et al., 2017

Klinoptilolit(HEU) Pertukaran

ion

Wang and Peng,

2010

Silika sedang 2-5 Mordenit (MOR)

Pertukaran

ion

Wang and

Peng., 2010

Na-Y (FAU) Hidrotermal Subagjo et al.,

2015

Silika tinggi > 5 ZSM-5 (MFI)

Sol-gel

Widayat and

Annisa, 2017

Zeolit β Pertukaran

ion

Wang et al.,

2014

17

E. Zeolit ZSM-5

Zeolit ZSM-5 merupakan salah satu jenis zeolit sintetik dengan tipe kerangka MFI

yang memiliki rumus kimia [Nan (H2O)16 AlnSi96-nO192]-MFI, n < 27, dan dapat

disintesis dengan variasi rasio Si/Al 10-100. Secara umum dapat ditulis sebagai

zeolit ZSM-5, namun secara spesifik dapat di tulis sebagai Na-ZSM-5, NH4-ZSM-

5, TPA-ZSM-5, H-ZSM-5 atau logam lainnya untuk menunjukkan situs aktif

asamnya (Dai et al., 2017; Yang et al., 2017). Berdasarkan International Zeolite

Assosiassion (IZA), data tentang zeolit tipe MFI dan ZSM-5 ditunjukkan pada

Tabel 4.

Tabel 4. Data zeolit tipe kerangka MFI dan ZSM-5

MFI

Unit sel Ortorombik

a = 20,1 Å, b = 19,7 Å, c = 13,1 Å

Simetri Pnma

Sistem pori 12 TO4

Unit Pembangun Sekunder (SBUs) 5-1

Unit Pembangun Kerangka (CBUs)

mor cas mel mfi

Material dengan tipe kerangka MFI ZSM-5, [As-Si-O]-MFI, [Fe-Si-O]-MFI,

[Ga-Si-O]-MFI, AMS-1 B, AZ-1, bor-C,

boralit-C, ensilit, FZ-1, LZ-105, monoklinik

H-ZSM-5, mutinait, NU-4, silikat, TS-1,

TSZ, TSZ-III, TZ-01, USC-4, USI-108,

ZBH, ZKQ-1 B, ZMQ-TB, ZSM-5 bebas

organik

ZSM-5

Unit sel Ortorombik

a = 20,07 Å, b = 19,92 Å, c = 13,42 Å

Simetri Pnma

Densitas Kerangka 17,9 T/ 1000 Å3

Tipe pori (Channels) {[100] 10 5,1 × 5,5 ↔ [010] 10 5,3 ×

5,6}***

18

10 cincin dilihat dari [100]

10 cincin dilihat dari [010]

(Sumber : Xu et al., 2007)

Zeolit ZSM-5 dibangun oleh unit [58] dengan simetri D2d yang saling terhubung

membentuk rantai pentasil. Rantai pentasil saling terhubung dengan yang lainnya

melalui ikatan oksigen membentuk lembaran dengan 10 cincin. Lembar rantai

pentasil yang berdekatan saling terhubung melalui ikatan oksigen membentuk

kerangka tiga dimensi (Xu et al., 2007). Mekanisme pembentukan struktur zeolit

ZSM-5 ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Mekanisme pembentukan struktur zeolit ZSM-5 (sumber : Xu et al.,

2007).

Fouad et al., (2006) memperlajari pengaruh perbedaan cetakan untuk sintesis

zeolit ZSM-5. Cetakan yang digunakan tetrametilammonium hidroksida

19

(TMAOH), tetraetilammonium hidroksida (TEAOH), tetrapropilammonium

hidroksida (TPAOH), dan tetrabutilammonium hidroksida (TBAOH). Variasi

cetakan memberikan pengaruh kristalinitas dari zeolit ZSM-5 yang meningkat

dengan urutan pengaruh cetakan yaitu TMAOH<TEAOH<TBAOH<TPAOH,

area permukaan berturut-turut 230 m2/g, 285 m

2/g, 292 m

2/g, dan 358,21 m

2/g,

ukuran rata-rata kristal berturut-berturut 180 nm, 130,2 nm, 123,1 nm, dan 55,8

nm dengan membentuk fasa ZSM-5 seluruhnya.

Xue et al., (2012) melaporkan bahwa sintesis zeolit ZSM-5 mesopori

menggunakan TPAOH sebagai cetakan tunggal dengan metode hidrotermal pada

suhu 100 ºC selama 24 jam menghasilkan nukleus dan volume pori sekunder pada

kristal zeolit dengan ukuran volume mesopori pada kristal zeolit ZSM-5 adalah

0,2 cm3 g

-1.

Proscanu et al., (2013) melakukan sintesis zeolit ZSM-5 menggunakan natrium

silikat dan aluminium nitrat yang dicampurkan dengan rasio SiO2/ Al2O3 90 pada

pH 7,0-7,5 dengan metode presipitasi. Kemudian ditambahkan cetakan organik

TPAOH menggunakan metode hidrotermal dengan autoclave yang diatur pada

kondisi suhu 443 K, tekanan 6 bar, dan waktu 48 jam. Hasil sintesis zeolit ZSM-5

dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, dan SEM diperoleh zeolit ZSM-5

dengan kerangka MFI, karakteristik ikatan 5 cincin struktur pentasil pada 540,90

cm-1

, dan morfologi kristal seperti bunga kol.

Rilyanti et al., (2016) melakukan sintesis ZSM-5 dengan mengurangi jumlah mol

TPABr sebagai Organic Structure Directing Agent (OSDA) variasi 1/5 dan 1/20

dari 0,24 mol TPA+ menggunakan metode Steam Assisted Crystallization (SAC).

20

Hasil yang diperoleh dengan pengurangan jumlah mol 1/5 dan 1/20 dari 0,24 mol

TPA+ yang dikarakterisasi menggunakan XRD, SEM, dan BET menunjukkan

bahwa persen kristalinitas berturut-turut yaitu 80 % dan 100 % dengan puncak 2θ

23,05°, struktur morfologi menunjukkan tipe moffin, dan ukuran luas permukaan

luar 50 dan 6 m2/g.

Widayat and Annisa, (2017) mempelajari pengaruh variasi suhu dan waktu

kalsinasi terhadap sintesis dan karakterisasi zeolit ZSM-5 sebagai katalis. Zeolit

ZSM-5 disintesis menggunakan metode sol-gel, dikalsinasi pada variasi suhu 500,

600, 700, dan 800 ºC, serta waktu 5 dan 7 jam. Hasil yang diperoleh

menunjukkan bahwa sebelum dikalsinasi zeolit ZSM-5 memiliki kristalinitas rata-

rata 37,73 %. Namun, setelah dikalsinasi kristanilitas katalis zeolit ZSM-5

meningkat berturut turut 39,19; 44,09; 42,94; dan 44,88 % berdasarkan analisis

SEM. Selain itu, pengaruh waktu kalsinasi meningkatkan kekerasan kristal zeolit

ZSM-5 berdasarkan analisis XRD dengan meningkatnya intensitas pada 2θ yaitu

23º.

Hartati et al., (2017) melakukan sintesis zeolit ZSM-5 tanpa cetakan organik

dengan desilikasi menggunakan metode hidrotermal dengan bahan baku natrium

aluminat dan tetraetilortosilikat (TEOS) melalui dua tahap. Tahap pertama

menghasilkan zeolit ZSM-5 mikropori dengan autoclave stainless steel pada suhu

175 ºC, variasi waktu 24, 36, 48, dan 72 jam. Tahap kedua menggunakan

desilikasi dengan mencampurkan 0,176 gr zeolit ZSM-5 mikropori, 20 mL

akuades, 10 mL etanol, dan ditambahkan perlahan 20 mL NaOH 0,125 M yang

dimasukkan ke dalam botol polipropilen pada kondisi suhu 100 ºC selama 24 jam.

21

Hasil analisis sintesis zeolit ZSM-5 diperoleh area permukaan mesopori, volume

pori, dan diameter pori yaitu 42,752 m2/g, 0,186 cc/g, dan 3,810 nm.

F. Bahan Baku Sintesis Zeolit ZSM-5

Zeolit ZSM-5 umumnya dapat disintesis dengan perpaduan antara silika dan

alumina. Sumber silika dapat digunakan natrium silikat (Proscanu et al., 2013),

silika kolodial (Xue et al., 2012), tetraetilortosilikat (TEOS), ludox (Xianliang and

Zhengbao, 2011; Rilyanti et al., 2016), silika hidrogel (Shirazi et al., 2008), dan

silika sekam padi (Johan et al., 2016). Sumber alumina dapat digunakan

aluminium nitrat (Proscanu et al., 2013), aluminium sulfat (Xianliang and

Zhengbao, 2011), natrium alumina (Wang et al., 2016), aluminium isoproksida

(AlP) (Hartati et al., 2017) dan bahan lain yang mengandung aluminium seperti

pada penelitian ini menggunakan kaleng aluminium bekas.

Cetakan yang umum digunakan sebagai pembentuk struktur kerangka MFI pada

zeolit ZSM-5 dapat digunakan tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH) (Xue

et al., 2012), tetrapropilammonium bromida (Rilyanti et al., 2016), atau surfaktan

setiltrimetilammonium bromida (CTAB) (Hartati et al., 2017).

1. Kaleng Aluminium Bekas

Kaleng aluminium bekas dapat didaur ulang mencapai 95 % (Adans et al., 2016).

Pengolahan kaleng aluminium sebagai sumber alumina dapat digunakan metode

presipitasi (Adans et al., 2016; Matori et al., 2012), ekstraksi menggunakan asam

(Ahmedzeki et al., 2017), dan pelelehan (Abdulsada, 2013).

22

Adans et al., (2016) mempelajari kandungan logam aluminium dalam kaleng

minuman ringan bekas menggunakan metode presipitasi. Abdulsada, (2013) dan

Begum, (2013) mempelajari kandungan logam penyusun kaleng minuman ringan

bekas menggunakan metode pelelehan. Persentase kadar aluminium dan logam

lain tercantum dalam Tabel 5.

Tabel 5. Kandungan logam dalam kaleng minuman ringan bekas

Logam Kandungan (%) Referensi

Aluminium (Al) 95 Adans et al., 2016

96,37 – 98,72 Begum, 2013

Magnesium (Mg) 4

Mangan (Mn) 0,74

Abdulsada, 2013

Besi (Fe) 0,64

Vanadium (V) 0,4

Tembaga (Cu) 0,13

Zink (Zn) 0,08

Kromium (Cr) 0,18

2. Silika Sekam Padi

Pada umumnya, beras diproduksi sekitar 600 juta ton setiap tahunnya. Rata-rata

sekitar 20 % adalah sekam padi sebagai limbah pertanian (Le et al., 2013). Silika

banyak diaplikasikan sebagai material bioteknologi, komponen ramah lingkungan,

industri semen, material komposit (Nandiyanto et al., 2014), keramik, katalis,

silika gel kromatografi, dan elektronik (Simanjuntak et al., 2016).

Sekam padi dapat digunakan sebagai sumber silika dengan beberapa metode

seperti presipitasi (Ghorbani et al., 2015; Pandiangan et al., 2017a), pembakaran

dalam Furnace (Bogeshwaran et al., 2014), sol-gel (Le et al., 2013), ekstraksi

alkali dan atau sol gel (Nandiyanto et al., 2016; Simanjuntak et al., 2016).

23

Simanjuntak et al., (2016) melakukan ekstraksi silika sekam padi dengan metode

alkali dan mempelajari perbandingan pengubahan sol menjadi gel silika

menggunakan asap cair dan HNO3 10 %. Hasil yang diperoleh ditunjukkan pada

Tabel 6 dan 7. Bogeshwaran et al., (2014) dan memperlajari komposisi sekam

padi menggunakan metode analisis XRF. Komposisi sekam padi tercantum dalam

Tabel 6.

Tabel 6. Komposisi sekam padi

Komponen Kandungan (%) Referensi

Lignin 22,34 Bogeshwaran et al., 2014

70 Ghorbani et al., 2015; Simanjuntak et al.,

2016 Abu mineral

anorganik

20

Selulosa 31,12

Bogeswaran et al., 2014

Hemi-selulosa 22,48

Air 7,86

Abu mineral

anorganik

13,87

Bahan lain

2,33

10 Ghorbani et al., 2015; Simanjuntak et al.,

2016

Ghorbani et al., (2015) mempelajari pengaruh perlakuan awal pencucian terhadap

sekam padi menggunakan asam seperti HNO3, HCl, dan H2SO4 sebelum ekstraksi

silika sekam padi. Le et al., (2013) melakukan ekstraksi silika sekam padi

menggunakan metode sol-gel dan analisis komposisi abu sekam padi

menggunakan AAS. Komposisi mineral dalam sekam padi tercantum dalam

Tabel 7.

24

Tabel 7. Komposisi mineral sekam padi

Mineral Komposisi (%)

Referensi Perlakuan SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Oksida

lain

Tanpa

perlakuan

85,15 0,29 0,19 1,31 0,92 4,95 7,19 Ghorbani

et al., 2015;

Simanjuntak

et al., 2016 HNO3 94,79 0,06 0,02 0,49 0,11 0,11 4,42

AAS 99,08 0,06 0,04 0,04 0,06 0,01 0,71 Le et al.,

2013

G. Katalis

Katalis diperkenalkan oleh Baron J. J. Berzelius sebagai suatu zat atau substansi

yang dapat mempercepat dan menurunkan energi aktivasi dalam reaksi kimia

tanpa mengalami perubahan secara kimiawi pada akhir reaksi.

Secara garis besar, katalis mempunyai tiga fungsi yaitu : (1) aktivitas untuk

memacu laju reaksi (2) selektivitas untuk mengarahkan suatu reaksi menghasilkan

produk tertentu (3) stabilitas untuk menahan hal-hal yang dapat mengakibatkan

terjadinya deaktivasi katalis (Deutschmann et al., 2009).

Secara umum, katalis dikelompokkan dalam dua kelompok besar yaitu katalis

homogen dan heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa

sama (umumnya cair) dengan reaktan dan produk, sehingga sulit dilakukan

pemisahan dan memiliki efek tidak ramah lingkungan karena bersifat korosif.

Katalis heterogen adalah katalis yang memiliki fasa berbeda (umumnya padat)

dengan reaktan, sehingga dapat dilakukan pemisahan untuk digunakan kembali

(Deutschmann et al., 2009).

25

Losch et al., (2017) mempelajari zeolit ZSM-5 mesopori sebagai katalis heterogen

asam dengan metode desilikasi yang diaplikasikan sebagai katalis reaksi siklisasi

Diels-Alder antara isoprena dan metilakrilat, reaksi konversi metanol menjadi

olefin, reaksi alkilasi Friedel-Crafts dari anisol, dan reaksi klorinasi dari

iodobenzena dengan asam trikloroisosianurat (TCCA). Zeolit ZSM-5 memiliki

sifat-sifat ideal sebagai katalis heterogen asam yaitu : (1) memiliki kation yang

dapat dipertukarkan sebagai situs aktif pada struktur kerangka zeolit ZSM-5. (2)

memiliki situs aktif asam yang besar apabila dipertukarkan oleh kation H+. (3)

memiliki diameter pori yang relatif kecil sehingga keselektifan terhadap reaktan

dan produk tertentu tinggi.

H. Metode Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah salah satu metode yang digunakan untuk memproduksi

biodiesel sebagai bahan bakar alternatif ramah lingkungan dan tidak beracun dari

minyak tumbuhan atau hewan. Dalam reaksi ini metanol direaksikan dengan

trigliserida untuk menghasilkan metil ester (biodiesel) dan gliserol (Khazaai et al.,

2017). Reaksi transesterifikasi diikuti esterifikasi adalah metode sederhana untuk

mengkonversi lemak atau minyak menjadi biodiesel. Dalam reaksi

transesterifikasi, molekul trigliserida dalam bentuk minyak bereaksi dengan rantai

pendek metil dari metanol dalam suasana katalis membentuk metil ester dan

gliserol. Kemudian tahap demi tahap diikuti dengan reaksi esterifikasi secara

stokiometri, setiap mol metanol bereaksi dengan asam lemak bebas untuk

menghasikan metil ester dan air (Khazaai et al., 2017). Secara sederhana reaksi

transesterifikasi ditunjukkan pada Gambar 9.

26

Trigliserida Metanol Gliserol Biodiesel

Gambar 9. Reaksi transesterifikasi (sumber : Khazaai et al., 2017).

Reaksi transesterifikasi dapat digunakan katalis homogen atau katalis heterogen

untuk mengkatalisis reaksi tersebut melalui situs aktif asam atau basa pada katalis

(Morshed et al., 2011). Rangkuman kondisi metode reaksi transesterifikasi

tercantum dalam Tabel 8.

Tabel 8. Rangkuman kondisi reaksi transesterifikasi

Katalis

Kondisi reaksi Konversi (C)

atau Produk

(Y) (%) Referensi Suhu

(ºC)

MeOH :

Minyak

Berat

Katalis (%)

Waktu

(Jam)

CaO/SiO2 70 2 : 1 10 6 C = 92 Pandiangan

et al., 2016b

CaO-

MgO/SiO2

70 2 : 1 10 6 Y = 90 Pandiangan

et al., 2017b

MCM-41 153 16 : 1 5,06 2 Y = 95,5 Karnjanakom

et al., 2016

Karbon/

KOH

55 15 : 1 3,5 1 Y = 89,81 Dhawane

et al., 2016

CuO/ C 65 10 : 1 8 6 C = 95 Ong et al.,

2014

I. Bahan Baku Biodiesel

1. Biji Karet

Tanaman karet (Hevea Brasiliensis) dapat menghasilkan sekitar 150 kg biji karet

(kernel) per hektar di India (Yusup et al., 2010), sekitar 0,532 juta ton per tahun di

Thailand (Roschat et al., 2017), sekitar 100-1200 kg per hektar di Indonesia

Katalis

27

(Widayat and Suherman, 2012). Biji karet mengandung sekitar 40-50 % kernel

dan 50-60 % kulit cangkang (Kittigowittana et al., 2013). Komposisi kernel biji

karet terdiri dari minyak 40-50 % dalam keadaan kering (Gimbun et al., 2013;

Pandiangan et al., 2017b), abu 2,71 %, air 3,71 %, protein 22,17 %, dan

karbohidrat 24,21 % (Luftinor, 2014; Abdulkadir et al., (2015). Bagian-bagian

biji karet ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Bagian-bagian biji karet (Kittigowittana et al., 2013).

Pandiangan et al., (2017b) melaporkan bahwa kandungan minyak biji karet

mencapai 40-50 % dengan asam lemak bebas 35,57 %. Gimbun et al., 2013;

Luftinor, 2014; dan Abdulkadir et al., (2015) melakukan karakterisasi biji karet

menggunakan metode Association of Official Analytical Chemists (AOAC) untuk

menentukan kandungan komponen dalam biji karet. Kandungan biji karet

tercantum dalam Tabel 9.

Tabel 9. Kandungan biji karet

Komposisi Biji Karet

Protein Abu Minyak Karbohidrat Air Bahan lain

Kandungan (%) 22,17 2,88 40,00 24,21 3,30 7,44

(Sumber : Gimbun et al., 2013; Luftinor, 2014; dan Abdulkadir et al., 2015; dan

Pandiangan et al., 2017b)

Kulit buah biji karet

Kulit biji karet Kernel

28

2. Metode Ekstraksi Minyak Biji Karet

Minyak biji karet dapat diekstraksi dari kernel biji karet kering melalui dua

metode yaitu metode mekanik menggunakan alat press hidrolik (Sabarish et al.,

2016; Pandiangan et al., 2017b) dan metode ekstraksi pelarut (Roschat et al.,

2017).

Morshed et al., (2011) melaporkan hasil rendemen minyak biji karet yang

diperoleh yaitu 5,35 % menggunakan alat press hidrolik dalam skala laboratorium,

namun dikombinasikan dengan metode ekstraksi menggunakan pelarut n-heksana

untuk meningkatkan hasil rendemen minyak biji karet mencapai 49 %.

Sabarish et al., (2016) melakukan ekstraksi minyak biji karet menggunakan alat

press hidrolik dengan variabel suhu pengeringan, tekanan, waktu pengeringan,

dan waktu pengepresan. Penentuan persen rendemen minyak digunakan metode

ANOVA. Hasil ekstraksi minyak biji karet menggunakan alat press hidrolik

tercantum dalam Tabel 10.

Tabel 10. Hasil ekstraksi minyak biji karet menggunakan alat press hidrolik

Perlakuan Suhu

pengeringan

(ºC)

Tekanan

(Kpa)

Waktu

pengeringan

(jam)

Waktu

pengepresan

(menit)

Hasil (%)

1 55 25 1 15 6

2 65 25 1 15 7,33

3 55 35 1 15 10

4 65 35 1 15 10

5 55 25 3 15 6,67

6 65 25 3 15 7,33

7 55 35 3 15 11,67

8 65 35 3 15 11,67

(Sumber : Sabarish et al., 2016)

29

3. Komposisi Minyak Biji Karet

Minyak biji karet mengandung 55,9 - 58,5 % asam lemak poli-tidak jenuh seperti

asam linoleat dan asam linolenat, 20,1 - 24,6 % asam lemak mono-tidak jenuh

seperti asam oleat, dan 18,9 % asam lemak jenuh seperti asam palmitat dan asam

stearat (Roschat et al., 2017). Dominasi asam lemak poli-tidak jenuh pada

minyak biji karet dapat meningkatkan kekentalan dan angka setana (Silitonga et

al., 2016). Minyak biji karet merupakan minyak bukan konsumsi karena terdapat

senyawa beracun sianogenik glikosida dengan kandungan asam prussic yang

dapat bereaksi dengan enzim (Salimon et al., 2012). Minyak biji karet selama ini

telah digunakan sebagai bahan baku pelumas, tinta percetakan, biodiesel, cat, dan

resin (binder) (Kittigowittana et al., 2013). Kandungan minyak biji karet

tercantum dalam Tabel 11.

Tabel 11. Kandungan minyak biji karet

Kandungan Asam

lemak

Komposisi (%)

Roschat et al.,

2017

Gimbun et al., 2013 Pandiangan et al.,

2017b

Asam palmitat

C 16:0

9,1 10,29 11,83

Asam stearat

C 18:0

5,6 8,68 13,27

Asam oleat

C 18:1

24,0 20,7 60,80

Asam linoleat

C 18:2

46,2 58,5 11,77

Asam linolenat

C 18:3

14,2 0,8 -

Asam lemak

lainnya

0,9 1,03 2,33

30

J. Biodiesel

Berdasarkan ilmu kimia, biodiesel adalah metil ester sebagai bahan bakar diesel

yang diperoleh dari rekasi antara trigliserida dengan metanol berbasis katalis pada

kondisi suhu dan waktu tertentu. Biodiesel sebagai salah satu energi alternatif

yang terus dikembangkan saat ini karena ramah lingkungan. Beberapa

keuntungan dari biodiesel yaitu rendah biaya, rendah gas emisi CO, tidak beracun,

pelumas mesin yang baik, rendah emisi sulfur, dan mudah terurai (Moser, 2016;

Roschat et al., 2017). Biodiesel dapat diproduksi secara langsung dari minyak

nabati atau lemak hewan melalui trigliserida yang direaksikan dengan metanol

berbasis katalis melalui metode transesterifikasi (Omidvarborna et al., 2015;

Zhang et al., 2016). Produksi biodiesel menggunakan bahan baku minyak kelapa

sawit (Petchmala et al., 2010), minyak kedelai (Xie et al., 2012), dan minyak biji

matahari (Jimenez et al., 2011) memiliki kelemahan yaitu biaya produksi yang

relatif tinggi sekitar 70 % dari biaya produksi total biodiesel hanya untuk

preparasi bahan baku tersebut (Ong et al., 2014). Selain itu penggunaan bahan

baku tersebut untuk produksi biodiesel skala industri, saling berkompetisi untuk

kebutuhan esensial minyak pangan dalam jangka panjang (Sanchez et al., 2015).

Oleh karena itu, penggunaan bahan baku minyak nabati non pangan menjadi

alternatif untuk produksi biodiesel seperti minyak biji jarak pagar, minyak biji

karet, minyak biji kapuk, dan minyak biji kelor (Moringa Oleifera) (Ong et al.,

2014; Pandiangan et al., 2016a) yang ditunjukkan dalam Tabel 12.

31

Tabel 12. Bahan Baku Biodiesel

Bahan Baku Suhu

(ºC)

Waktu

(Jam)

Rasio

Metanol :

Minyak

Berat

Katalis (%

Berat)

% Konversi

Biodiesel

Referensi

Minyak Biji

Jarak

150 4 9,88 : 1 7,61 90,32 Yee et al.,

2011

Minyak Biji

Matahari

200 6 12 : 1 14,6 91,5 Jimenez et

al., 2011

Minyak Biji

Kapuk

220 4,5 16,8 : 1 0,2 94,8 Shu et al.,

2010

Minyak Biji

Kedelai

180 5 24 : 1 5 94,6 Xie et al.,

2012

Minyak Biji

Kelor

150 2,5 19,5 : 1 3 84 Kafuku et

al., 2010

Minyak

Kelapa

Sawit

65 4 12 : 1 4,02 95,5 Sulaiman et

al., 2017

Minyak Biji

Karet

70 6 2 : 1 10 90 Pandiangan

et al., 2017b

Ong et al. (2014) melaporkan transesterifikasi minyak biji karet menggunakan

katalis heterogen CuO/C pada suhu 65 ºC selama 6 jam dengan perbandingan

metanol : minyak yaitu 10:1 menghasilkan persen konversi sekitar 95 %.

Roschat et al. (2017) melakukan transesterifikasi minyak biji karet menggunakan

variasi katalis heterogen yaitu natrium metasilikat dan CaO-AR ukuran partikel

0,3-1 mm dan > 1 µm dengan perbandingan metanol : minyak adalah 9 :1 dan 15 :

1 pada suhu 65 ºC selama 40 dan 180 menit menghasilkan persen konversi

biodiesel sekitar 97-98 %.

K. Analisis Biodiesel

GC-MS digunakan untuk mengidentifikasi kandungan senyawa-senyawa dalam

biodiesel berdasarkan kromatogram pada GC dan intepretasi fragmentasi senyawa

pada MS.

32

1. Gas Chromathography-Mass Spectrometry (GC-MS)

Gas Chromathography-Mass Spectrometry (GC-MS) digunakan untuk

mengidentifikasi senyawa-senyawa kimia dalam campuran suatu sampel

berdasarkan pemisahan komponen dalam campuran sampel pada GC dan

berdasarkan hasil fragmentasi senyawa-senyawa pada MS yang berasal dari

pemisahan di GC.

Widayat and Suherman (2012) melakukan identifikasi senyawa-senyawa dalam

biodiesel minyak biji karet menggunakan metode GC-MS. Hasil kromatogram

biodiesel minyak biji karet menunjukkan adanya 5 puncak. Intepretasi 5 puncak

pada kromatogram tersebut dijelaskan dalam MS untuk menentukan jenis

senyawa. Rangkuman identifikasi kandungan senyawa-senyawa dari biodiesel

minyak biji karet tercantum dalam Tabel 13.

Tabel 13. Rangkuman analisis GC-MS dari biodiesel minyak biji karet

No Waktu retensi (menit) Persentase (%) Metil ester (Biodiesel)

1 18,726 4,92 Metil palmitat

2 20,711 89,04 Metil linoleat

3 21,864 0,68 Metil dekanoat

4 23,411 6,01 Metil oleat

5 23,580 2,11 Metil dekanoat

(Sumber : Widayat and Suherman 2012)

Pandiangan et al., 2017b melakukan transesterifikasi minyak biji karet menjadi

biodiesel dengan katalis CaO-MgO/ SiO2 dan dianalisis menggunakan GC-MS.

Hasil kromatogram menunjukkan 4 puncak. Intepretasi 4 puncak dijelaskan untuk

menentukan jenis senyawa yang ditunjukkan dalam Tabel 14.

33

Tabel 14. Senyawa kimia dalam biodiesel minyak biji karet

No Waktu retensi (menit) Persentase relatif (%) Nama senyawa

1 36,1 11,83 Metil palmitat

2 39,5 11,77 Metil linoleat

3 39,6 60,80 Metil oleat

4 40,1 13,27 Metil stearat

(Sumber : Pandiangan et al., 2017b)

2. Karakterisasi Sifat Fisik dan Kimia Biodiesel

Karakteristik sifat fisik dan kimia biodiesel dari minyak biji karet diuji

menggunakan standar ASTM D 6751-02, DIN V51606 (Yang et al., 2011), dan

SNI 04-7182-2015 yang ditunjukkan dalam Tabel 15.

Tabel 15. Karakteristik sifat fisik dan kimia biodiesel

Parameter ASTM D 6751-02 DIN V51606 SNI-7182-2015

Densitas (20 ºC) /

g cm-3

0,870-0,890 (15 ºC) 0,875-0,900 (15 ºC) 0,850-0,890

Viskositas (40ºC) /

mm2 s

-1

1,9-6,0 3,5-5,0 2,3-6,0

Titik Nyala/ ºC > 130 > 110 > 100

Angka Asam / mg

KOH g-1

< 0,8 < 0,5 < 0,5

Kandungan Sulfur /

Wt %

< 0,0015 < 0,01 < 50 mg/kg

Angka Setana > 47 > 49 > 51

(Sumber : Yang et al., 2011)

Yang et al. (2011) melaporkan bahwa sifat fisik dari biodiesel minyak biji karet

menunjukkan densitas 0,881 g cm-3

, viskositas 4,059 mm2 s

-1 pada 40 ºC, titik

nyala 150 ºC, angka asam 0,22 mg KOH g-1

, kandungan sulfur dan angka setana

sesuai spesifikasi dari ASTM D 6751-02. DIN V51606, dan SNI-7182-2015. Hal

ini dapat disimpulkan bahwa biodiesel minyak biji karet dapat digunakan sebagai

bahan bakar diesel.

34

Roschat et al. (2017) melakukan uji karakteristik sifat biodiesel minyak biji karet

menggunakan standar ASTM dan EN 14214 menunjukkan densitas 880 kg m-3

,

viskositas 4,84 mm2 s

-1 pada 40 ºC, titik nyala 184 ºC, angka asam 0,35 mg KOH

g-1

, kandungan air 0,023 %w/w minyak, dan kandungan metil ester 97,74 %.

L. Karakterisasi Katalis Zeolit ZSM-5

Fasa kristal dan amorf secara kualitatif maupun kuantitatif, persen kristalinitas,

dan struktur kristal dapat ditentukan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD).

Topografi, morfologi, informasi kristalografi, dan komposisi penyusun pada

permukaan katalis zeolit ZSM-5 dapat ditentukan menggunakan Scanning

Electron Microscopy- Energi Dispersif X-Ray Spectroscopy (SEM-EDX).

Karakteriasasi menggunakan Fourier Transform-Infra Red (FTIR) digunakan

untuk menentukan jumlah dan jenis situs asam, jenis ikatan kimia, dan gugus

fungsi.

1. X-Ray Diffraction (XRD)

Zeolit ZSM-5 dianalisis menggunakan XRD bertujuan untuk mengetahui fasa

kristal dan amorf secara kualitatif maupun kuantitatif, persen kristalinitas, dan

struktur kristal. Hartanto et al., (2016) melakukan analisis zeolit ZSM-5 dengan

variasi waktu kristalisasi 12, 24, 48, dan 72 jam dan dibandingkan dengan kaolin

serta silicalite menggunakan XRD. Hasil difraktogram zeolit ZSM-5 dengan

variasi waktu kristalisasi menunjukkan bahwa pengaruh variasi waktu kristalisasi

dari zeolit ZSM-5 terhadap intensitas puncak-puncak 2θ 7º, 8º, dan 23º sangat

signifikan. Hasil yang dilaporkan bahwa sampel zeolit ZSM-5/12 memiliki

intensitas rendah pada 2θ 7,9º; 8,7º; dan 23,13º yang mengindikasikan bahwa

35

kristal mulai terbentuk atau terjadinya proses nukleusasi. Refleksi karakteristik 2θ

dari zeolit ZSM-5 mulai muncul pada sampel zeolit ZSM-5/24, ZSM-5/48, dan

ZSM-5/72. Refleksi ini muncul pada 2θ 7,85º; 8,78º; 22,99º; 23,21º; 23,61º;

23,81º; dan 24,29º. Selain itu munculnya refleksi pada 2θ tersebut

mengindikasikan bahwa terbentuknya struktur MFI sebagai kerangka struktur dari

zeolit ZSM-5.

Widayat and Annisa, (2017) melakukan modifikasi zeolit ZSM-5 dengan variasi

suhu kalsinasi 500, 600, 700, dan 800 °C selama 5 jam. Hasil variasi suhu

kalsinasi tersebut menunjukkan bahwa secara umum memberikan refleksi 2θ yang

sama pada difraktogram yaitu 13°, 23°, dan 45°. Namun memberikan tingkat

kristalinitas yang berbeda yaitu 39,2 % pada suhu 500 °C, 44,1 % pada suhu 600

°C, 42,9 % pada suhu 700 °C, dan 44,9 % pada suhu 800 °C.

Secara umum persen kristalinitas suatu material padat dapat ditentukan melalui

perhitungan berdasarkan persamaan matematis dengan beberapa metode yang

telah digunakan dan diperbarui oleh (Ahvenainen et al., 2016). Persen

kristalinitas ditentukan menggunakan persamaan matematis berikut :

1. Metode Segal

% Kristalinitas = I023 - Iam s

(I023 )r×100 %

Keterangan :

2θ = 22,00-23,00° (rentang intensitas kristalin)

2θ = 18,00-19,00° (rentang intensitas amorf)

(I023)s = Intensitas kristalin hasil analisis sampel

Iam = Intensitas amorf hasil analisis sampel

(I023)r = Intensitas kristalin referensi

36

2. Metode Gaussian peaks

% Kristalinitas = Acr

Acr + Aam ×100 %

Keterangan :

2θ = 13,00-25,00° (rentang luas area kristalin)

2θ = 18,00-22,00° (rentang luas area amorf)

Acr = Luas area kristalin hasil analisis sampel

Aam = Luas area amorf hasil analisis sampel

2. Metode Gaussian + Linier

% Kristalinitas = Acr

Acr + Aam ×100 %

Keterangan :

2θ = 13,00-50,00° (rentang luas area kristalin)

2θ = 10,00-22,50° (rentang luas area amorf)

Acr = Luas area kristalin hasil analisis sampel

Aam = Luas area amorf hasil analisis sampel

3. Metode amorphous subtraction

% Kristalinitas = 1 - Aam

Acr + Aam ×100 %

Keterangan :

2θ = 13,50-49,50° (rentang luas area kristalin dan amorf)

Acr = Luas area kristalin hasil analisis sampel

Aam = Luas area amorf hasil analisis sampel

4. Metode Gaussian peaks amorphous fitting

% Kristalinitas = 1 - Aam

Acr + Aam ×100 %

Keterangan :

2θ = 13,00-50,00° (rentang luas area kristalin dan amorf)

Acr = Luas area kristalin hasil analisis sampel

Aam = Luas area amorf hasil analisis sampel

37

2. Scanning Electron Microscopy-Energi Dispersif X-Ray Spectroscopy (SEM-

EDX)

Analisis zeolit ZSM-5 menggunakan (SEM-EDX) bertujuan untuk mengetahui

topografi, morfologi kristal atau amorf, informasi kristalografi melalui

susunannya, dan komposisi elementer penyusunnya. Shirazi et al., (2008)

melakukan analisis terhadap zeolit ZSM-5 dengan variasi rasio Si/Al 10, 20, 25,

30, 40, dan 50 menggunakan SEM. Hasil karakterisasi diperoleh adanya variasi

morfologi kristal ellipsoidal dan kuboidal dengan ukuran kristal 1 - 10 µm.

Hartanto et al., (2016) melakukan karakterisasi terhadap zeolit ZSM-5 dengan

variasi waktu kristalisasi 12, 24, 48, dan 72 jam menggunakan SEM-EDX. Hasil

karakterisasi SEM-EDX diperoleh morfologi permukaan kristal dengan bentuk

heksagonal dari ZSM-5, dan hasil komposisi penyusun kristal dari EDX

ditunjukkan pada Tabel 16.

Tabel 16. Hasil EDX dari ZSM-5 dengan variasi waktu kristalisasi

Waktu kristalisasi

(jam)

Kandungan (%)

Si Al Na O Si/Al

12 12,90 1,55 2,35 67,89 8,32

24 18,69 1,97 2,77 71,82 9,49

24 13,26 1,52 2,15 68,83 8,72

48 18,89 3,24 3,53 68,89 5,83

48 11,93 1,43 1,92 64,00 8,34

72 19,57 3,41 3,76 69,70 5,74

72 11,13 1,39 1,89 61,27 8,01

(Sumber : Hartanto et al., 2016)

3. Fourier Transform-Infra Red (FTIR)

Zeolit ZSM-5 dianalisis menggunakan FTIR bertujuan untuk mengetahui jenis

situs asam, jenis ikatan kimia, dan gugus fungsi yang mengadsorpsi basa piridin.

Jenis situs asam pada zeolit dibagi menjadi dua yaitu situs asam Brönsted Lowry

38

dan Lewis. Situs asam Brönsted Lowry dapat berperan sebagai jembatan pada

gugus silanol Si-O(H)-Al antara atom Si dan Al dari struktur kerangka dalam

zeolit ZSM-5. Jumlah situs asam Brönsted Lowry dapat ditentukan melalui

jumlah kerangka [MO4]- yang terhubung dengan silikat dalam zeolit ZSM-5.

Kekuatan situs asam Brönsted Lowry dipengaruhi oleh (1) struktur zeolit (2) rasio

Si/ Al dan (3) sifat dari ion logam trivalen seperti Al3+

. Situs asam lewis adalah

spesi kimia penerima elektron yang dapat terhubung melalui ikatan kimia T-O-T

pada struktur kerangka zeolit ZSM-5 seperti Na+, K

+, TPA

+, dan kation logam

lainnya.

Gambar 11. Spektra serapan piridin dari situs asam zeolit ZSM-5 (sumber :

Yang et al., 2017).

Yang et al., (2017) melaporkan hasil karakterisasi zeolit ZSM-5 menggunakan

metode FTIR. Jenis situs asam zeolit ZSM-5 dapat diintepretasikan pada daerah

serapan teradsorpsi piridin 1400-1600 cm-1

. Daerah serapan pada 1540 cm-1

menunjukkan adanya situs asam Bronsted Lowry, sedangkan pada daerah serapan

1450 cm-1

menunjukkan adanya situs asam Lewis. Daerah serapan pada bilangan

39

gelombang 1490 cm-1

menunjukkan adanya kedua situs asam Bronsted Lowry dan

Lewis yang mengadsorpsi piridin.

Tanabe, 1981 dan Hartanto et al., 2016 melaporkan spesifikasi daerah serapan

pada bilangan gelombang lain untuk kedua situs asam tersebut. Situs asam

Bronsted Lowry ditunjukkan pada bilangan gelombang 1485 - 1500, ~1620, dan

~1640 cm-1

. Situs asam Lewis diperoleh pada bilangan gelombang 1447 – 1460,

1488 – 1503, ~1580, dan 1600 – 1633 cm-1

.

Hartanto et al., (2016) melakukan analisis zeolit ZSM-5 dengan variasi waktu

kristalisasi 12, 24, 28, dan 72 jam menggunakan FTIR pada daerah serapan 1400

– 400 cm-1

. Hasil yang dilaporkan menunjukkan pada pita serapan 450 cm-1

dan

542 cm-1

memiliki karakteristik struktur kristalin MFI dari ZSM-5. Pita serapan

1229 cm-1

menunjukkan adanya cincin pentasil tiga dimensi dari bentuk pori yang

tidak dimiliki oleh zeolit lain. Shirazi et al., (2008) merangkum karakteristik

gugus fungsi dan daerah serapannya yang ditunjukkan dalam Tabel 17.

Tabel 17. Karakteristik gugus fungsi dan daerah serapan zeolit ZSM-5

Jenis gugus fungsi Daerah serapan (cm-1

)

Unit SiO4 tetrahedral Pita serapan dekat : 788, 1084, dan

1218

Vibrasi internal SiO2, AlO4 tetrahedral,

silika, dan qartz

1000 – 1200

Vibrasi ulur asimetri 543, 1218, dan 1084 (hanya ZSM-5)

Struktur cincin pentasil 1218

Vibrasi ulur asimetri Si-O-T 1084

Vibrasi ulur simetri Si-O-T eksternal 788

Vibrasi kisi cincin pentasil ganda eksternal 543 (kristal ZSM-5)

Vibrasi tekuk T-O dari SiO4 dan AlO4 450 (kristal ZSM-5)

(Sumber : Shirazi et al., 2008)

40

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama 7 bulan dari bulan Maret hingga September 2018

dengan kegiatan meliputi preparasi sampel, sintesis, kalsinasi, modifikasi, uji

aktivitas transesterifikasi zeolit ZSM-5, hingga analisis titik nyala (flash point),

dan densitas biodiesel di Laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Anorganik-

Fisik, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung. Analisis GC-MS terhadap

sampel biodiesel dilakukan di Laboratorium Kimia Organik dan Biokimia,

FMIPA Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. Analisis XRD dilakukan di Badan

Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta. Analisis SEM-EDX dilakukan di UPT

Laboratorium Terpadu dan Sentra Inovasi Teknologi Universitas Lampung,

Bandar Lampung. Analisis FTIR dilakukan di Laboratorium Terpadu FMIPA

Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

B. Alat dan Bahan

1. Alat-alat yang digunakan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : teflon, hot plate stirrer,

peralatan plastik polipropilen, neraca analitik, timbangan massa, saringan 200

mesh, mesin press hidrolik, corong plastik dan gelas, botol polipropilen, spatula

stainless, oven, lumpang dan alu, labu bundar, aerator, penangas air, magnetic

41

stirrer, refluks, statif, corong pisah, peralatan gelas, termometer, furnace, cawan,

dan piknometer.

2. Bahan-bahan yang digunakan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : kaleng aluminium

bekas, sekam padi, tetrapropilammonium hidroksida (TPAOH), larutan NaOH 1,5

%, larutan HNO3 10%, larutan NH4NO3 2 M, akuades, kertas saring, metanol,

indikator universal, dan biji karet.

C. Prosedur Penelitian

1. Preparasi dan Ekstraksi Silika Sekam Padi

Preparasi dan ekstraksi silika sekam padi mengadopsi metode yang dilaporkan

oleh (Ghorbani et al., 2015; Simanjuntak et al., 2016). Sekam padi dibersihkan

dari pengotor, dicuci berulang dengan air panas, disaring dan dibuang yang

mengapung, sedangkan sekam padi yang tenggelam dikumpulkan, direndam

dengan larutan HNO3 10 % selama 12 jam, dibilas dengan air bersih, dan

dikeringkan untuk digunakan sebagai sampel ekstraksi silika.

Ekstraksi silika sekam padi digunakan sekam 200 g padi yang dipanaskan dalam

2000 mL larutan NaOH 1,5 % hingga mendidih selama 30 menit. Hasil ekstraksi

sekam padi dikumpulkan, didinginkan pada suhu kamar, didiamkan selama 12

jam, dan disaring untuk memperoleh filtrat yang mengandung silika (sol silika).

Filtrat (sol silika) dikumpulkan, dan ditambahkan larutan HNO3 10% secara

bertahap hingga sol silika terbentuk menjadi gel silika pada pH netral (7,0) yang

diukur menggunakan indikator universal. Gel silika yang terbentuk didiamkan

42

pada suhu kamar, dicuci dengan air panas sambil disaring menggunakan saringan

200 mesh hingga bersih dan putih. Hasil silika dikeringkan dalam oven pada suhu

80 ºC hingga kering dan dihaluskan.

2. Preparasi Kaleng Aluminium Bekas

Preparasi kaleng aluminium bekas digunakan metode dari (Adans et al., 2016)

dengan cara kaleng aluminium bekas disiapkan, diamplas, dicuci dengan air sabun

hingga bersih dari pengotor, dikeringkan dan digunting menjadi berukuran kecil

untuk digunakan sebagai bahan baku alumina.

3. Sintesis Zeolit ZSM-5

Sintesis zeolit ZSM-5 dilakukan dengan mengadopsi metode (Kim et al., 2004;

Yang et al., 2017). Zeolit ZSM-5 pada penelitian ini disintesis dengan rasio Si/Al

10 yang disebut sebagai Na-ZSM-5 (10) melalui perbandingan molar 0,14 Na2O :

0,05 Al2O3 : 1 SiO2 : 25 H2O. Tahap pertama yaitu membuat larutan A dengan

cara melarutkan 11,2 g NaOH dalam 450 mL akuades, ditambahkan 2,5 mL

larutan TPAOH dan diaduk perlahan-lahan hingga homogen. Larutan A tersebut

dibagi menjadi dua bagian yaitu 200 mL dan 250 mL yang digunakan untuk

melarutkan kaleng aluminium dan silika sekam padi. Pada tahap kedua yaitu

pembuatan larutan alumina dengan cara melarutkan 2,7 g kaleng aluminium yang

telah digunting-gunting tersebut ke dalam 200 mL larutan A secara perlahan-lahan

hingga semua larut yang diperoleh sebagai larutan B. Pada tahap ketiga yaitu

pembuatan larutan silika dengan cara melarutkan 60 g silika sekam padi ke dalam

250 mL larutan A hingga larut yang diperoleh sebagai larutan C. Kedua larutan

tersebut yaitu larutan B dan larutan C dicampur hingga homogen.

43

Campuran larutan tersebut dimasukkan ke dalam botol polipropilen dan

dikristalisasi menggunakan oven pada suhu 100 ºC selama 24, 48, 72, dan 96 jam.

Hasil gel zeolit Na-ZSM-5 (10) dicuci dengan akuades, dan dikeringakan pada

suhu 80 ºC hingga kering. Produk padatan kristal diperoleh secara spesifik

sebagai zeolit Na-ZSM-5 (10) yang dihaluskan dan disaring menggunakan

saringan 200 mesh.

Zeolit Na-ZSM-5 (10) dikalsinasi menggunakan furnace pada suhu 550 ºC selama

5 jam dengan metode penelitian sesuai yang dilaporkan oleh (Yang et al., 2017).

Langkah-langkah menggunakan furnace adalah sebagai berikut :

1. Sampel disiapkan.

2. Sampel dimasukkan dalam tungku pemanas (furnace), kemudian ditutup.

3. Alat furnace dihubungkan dengan sumber tegangan, kemudian diatur dalam

keadaan hidup atau ON.

4. Alat furnace diatur suhunya sesuai dengan perlakuan sampel.

5. Alat furnace dimatikan ketika proses telah selesai.

6. Sampel dikeluarkan dari tungku pemanas furnace setelah dalam keadaan

dingin.

4. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10)

Zeolit Na-ZSM-5 (10) dipilih dan dimodifikasi berdasarkan hasil uji aktivitas

transesterifikasi yang terbaik melalui parameter persen konversi. Pada penelitian

ini, modifikasi dilakukan dengan pertukaran ion menggunakan larutan NH4NO3 2

M berdasarkan metode yang dilaporkan oleh (Yang et al., 2017) dan modifikasi

44

kalsinasi pada suhu 800 °C selama 5 jam berdasarkan metode yang digunakan

oleh (Widayat and Annisa, 2017).

a. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Metode Pertukaran Ion

Modifikasi melalui pertukaran ion digunakan 20 g zeolit Na-ZSM-5 (10) yang

dilarutkan dalam larutan NH4NO3 2 M selama 6 jam pada suhu 80 ºC dengan rasio

zeolit/larutan yaitu 1/10 mL untuk memperoleh zeolit NH4+-ZSM-5 (10). Hasil

zeolit NH4+-ZSM-5 (10) dicuci menggunakan akuades, disaring, dan dikeringkan

pada suhu 80 ºC. Zeolit NH4+-ZSM-5 (10) dikalsinasi pada suhu 550 ºC selama 5

jam untuk memperoleh zeolit H-ZSM-5 (10).

b. Modifikasi Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Metode Kalsinasi 800 °C

Zeolit Na-ZSM-5 (10) sebanyak 20 g dimodifikasi dengan kalsinasi pada suhu

800 °C selama 5 jam menggunakan furnace. Hasil zeolit Na-ZSM-5 (10)

kalsinasi 800 °C dihaluskan dan di saring menggunakan saringan 200 mesh.

5. Preparasi Minyak Biji Karet

Preparasi minyak biji karet digunakan metode yang dilaporkan oleh (Sabarish et

al., 2016; Pandiangan et al., 2017b). Biji karet disiapkan, dikupas dari

cangkangnya, dipotong-potong, dikeringkan dengan sinar matahari, dan dipress

menggunakan alat press hidrolik untuk memperoleh minyak biji karet.

6. Uji Aktivitas Zeolit ZSM-5 sebagai Katalis Transesterifikasi

Uji aktivitas transesterifikasi mengadopsi penelitian yang digunakan oleh

Pandiangan et al., (2017b) menggunakan perangkat refluks sebagai reaktor

transesterifikasi. Pada penelitian ini, dilakukan beberapa prosedur uji aktivitas

45

yaitu : (a) zeolit yang telah disintesis dengan variasi waktu kristalisasi diuji

aktivitasnya terhadap minyak biji karet, (b) zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 jam diuji

aktivitasnya terhadap minyak kelapa sebagai uji pendahuluan, dan zeolit H-ZSM-

5 (10) diuji aktivitasnya terhadap ko-reaktan (4:1), (c) zeolit sebelum dan setelah

modifikasi diuji aktivitasnya terhadap minyak biji karet, dan (d) zeolit terpilih

diuji aktivitasnya terhadap reaktan minyak biji karet : metanol dengan variasi

rasio 1:3 dan 1:4.

a. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) dengan Variasi Waktu Kristalisasi

terhadap Minyak Biji Karet

Uji aktivitas zeolit Na-ZSM-5 (10) variasi waktu kristalisasi digunakan 25 mL

minyak biji karet, 50 mL metanol, dan 2,5 g zeolit tersebut, dimasukkan dan

dicampur dalam labu bundar 500 mL bersama dengan pengaduk magnet.

Campuran dalam reaktan tersebut direfluks dengan kecepatan pengadukan 600

rpm pada suhu 70 ºC selama 6 jam. Hasil refluks disaring menggunakan corong

pisah dan didiamkan selama 12 jam hingga membentuk 2 fasa yaitu fasa minyak

biodiesel dan fasa sisa minyak. Hasil biodiesel dan sisa minyak diukur

volumenya dan ditentukan persen konversi menggunakan persamaan yang

tercantum dalam Lampiran 5.

b. Uji Aktivitas Zeolit Na-ZSM-5 (10) terhadap Minyak Kelapa dan Zeolit

H-ZSM-5 (10) terhadap Ko-reaktan

Uji aktivitas dari zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 jam digunakan 25 mL minyak kelapa,

dan uji aktivitas zeolit H-ZSM-5 digunakan 25 mL ko-reaktan dengan rasio

minyak biji karet : minyak kelapa (4:1). Masing masing uji aktivitas tersebut

ditambahkan 50 mL metanol, dan 2,5 g dari masing-masing zeolit tersebut,

46

dimasukkan dan dicampur dalam labu bundar 500 mL bersama dengan pengaduk

magnet. Campuran reaktan tersebut dioperasikan pada kondisi yang sama sesuai

dengan prosedur uji transesterifikasi sebelumnya. Hasil biodiesel dan sisa minyak

diukur volumenya dan ditentukan persen konversi menggunakan persamaan yang

tercantum dalam Lampiran 5.

c. Uji Aktivitas Zeolit Sebelum dan Setelah Modifikasi terhadap Minyak Biji

Karet

Uji aktivitas zeolit sebelum dan setelah dimodifikasi dengan metode pertukaran

ion dan kalsinasi 800 °C digunakan 25 mL minyak biji karet, 50 mL metanol, dan

2,5 g dari masing-masing zeolit tersebut, dimasukkan dan dicampur dalam labu

bundar 500 mL bersama dengan pengaduk magnet. Campuran reaktan tersebut

dioperasikan pada kondisi yang sama sesuai dengan prosedur uji transesterifikasi

sebelumnya. Hasil biodiesel dan sisa minyak diukur volumenya dan ditentukan

persen konversi menggunakan persamaan yang tercantum dalam Lampiran 5.

d. Uji Aktivitas Zeolit Terpilih terhadap Minyak Biji Karet : Metanol

dengan Variasi Rasio Reaktan

Berdasarkan uji aktivitas transesterifikasi sebelumnya, zeolit terbaik dipilih untuk

diuji aktivitasnya menggunakan reaktan yang dimodifikasi yaitu dengan variasi

rasio 1:3 dengan komposisi 25 mL minyak biji karet : 75 mL metanol, dan rasio

1:4 dengan komposisi 25 mL minyak biji karet : 100 mL metanol, dimasukkan 2,5

g zeolit terpilih ke dalam masing-masing rasio reaktan tersebut dalam labu bundar

500 mL bersama dengan pengaduk magnet. Campuran reaktan tersebut

dioperasikan pada kondisi yang sama sesuai dengan prosedur uji transesterifikasi

47

sebelumnya. Hasil biodiesel dan sisa minyak diukur volumenya dan ditentukan

persen konversi menggunakan persamaan yang tercantum dalam Lampiran 5.

7. Karakterisasi Biodiesel

Karakteriasi biodiesel dilakukan menggunakan GC-MS GC2010 MSQP 2010S

Shimadzu dan uji kualitas biodiesel meliputi titik nyala (flash point), dan densitas.

a. Gas Chromathography-Mass Spectrometry (GC-MS)

Analisis terhadap biodiesel menggunakan Gas Chromathography-Mass

Spectroscopy (GC-MS) mengadopsi penelitian yang dilaporkan oleh (Widayat dan

Suherman, 2012) untuk jumlah dan jenis komposisi senyawa dalam biodiesel.

Adapun analisis dengan GC-MS dilakukan dengan langkah – langkah berikut:

1. GC-MS dinyalakan dan diatur seluruh komponennya yang terkait pada power

berturut-turut ion gauge (I.G.), MS, GC, dan gas He dialirkan. Kemudian

komputer, monitor, dan printer dihidupkan hingga sampel sebanyak 1 µL siap

diinjeksikan dan dijalankan.

2. Tampilan analisis diatur dengan memilih menu Class-5000, vacuum control

diklik, dan auto start up dijalankan.

3. Data sampel diisikan atau sample login ditekan sambil menunggu GC-MS pada

monitor dalam kondisi siap. Suhu injector, kolom, dan detector diatur dan

ditunggu hingga tekanan vakum mencapai kurang dari 5 kPa.

4. Tombol tuning diaktifkan. Auto tune, load method, start diklik, dan ditunggu

beberapa saat hingga hasilnya dapat diprint-out. Kemudian close tuning diklik.

5. Development method diaktifkan, parameter GC dan parameter MS diatur. Save

method yang telah dideskripsikan, kemudian diklik exit.

48

6. Real Time Analysis diaktifkan, parameter single sample dipilih, dan diisi

dengan deskripsi yang diinginkan.

7. Send Parameter ditunggu sampai GC dan MS siap. Sampel diinjeksikan

sebanyak 1 µL ke dalam autoinjector tipe MSQP 2010S Shimadzu.

8. Analisis ditunggu hingga selesai.

9. Post Run Analysis diaktifkan, dan dipilih Browser untuk analisis sampel secara

kualitatif.

10. Pengaturan peak top comment dan Load file dilakukan reintegrasi. Display

spectrum search dipilih pada peak tertentu dan dilakukan report pada bagian

yang diinginkan.

11. Suhu injektor, kolom, dan detektor pada monitor GC-MS didinginkan hingga

mencapai suhu ruangan (30 oC) sebelum diakhiri. Vakum control diklik dan

dilakukan auto shut down apabila analisis sudah tercapai. Perangkat alat

dimatikan dengan urutan komputer, Gas Chromatrography (GC), Mass

Spectrometry (MS), IG, dan gas He .

b. Uji Kualitas Biodiesel

Uji kualitas biodiesel dilakukan untuk mengetahui beberapa parameter seperti titik

nyala (flash point), dan densitas berdasarkan SNI-7182-2015 sebagai bahan bakar.

Titik Nyala (flash point)

Prosedur untuk menentukan titik nyala (flash point) biodiesel menggunakan alat

hot plate stirer closed-cup adalah sebagai berikut:

1. Sampel dimasukkan ke dalam mangkuk uji yang sudah bersih dan kering

hingga tanda batas, kemudian dipasang tutupnya.

49

2. Mangkuk uji diletakkan pada alat pemanas, dan dipasangkan termometer.

3. Alat pemanas dan pengaduk dihidupkan, serta di atur kecepatan pemanasan

dan pengadukan dengan kenaikan suhu 5 - 6 ºC per menit dan kecepatan

pengadukan 90 – 120 rpm.

4. Pengadukan dihentikan jika suhu sampel mencapai (25 ± 5) ºC di bawah titik

nyala sampel, dan dilakukan segera pengujian dengan mendekatkan api

penyala ke atas permukaan sampel selama satu detik.

5. Pengujian penyalaan diulangi setiap kenaikan suhu 2 ºC sampai tercapai titik

nyala sampel biodiesel.

6. Catat temperatur titik nyala.

Densitas

Prosedur untuk menentukan densitas biodiesel adalah sebagai berikut :

1. Piknometer kosong dicuci dengan metanol, dikeringkan menggunakan oven,

ditimbang setelah kering, dan dicatat beratnya.

2. Sampel biodiesel dimasukkan ke dalam piknometer yang telah ditimbang

sebelumnya, ditimbang ulang, dan dicatat beratnya.

3. Densitas sampel biodiesel dihitung menggunakan persamaan yang tercantum

dalam Lampiran 6.

8. Karaterisasi Katalis Zeolit ZSM-5

Karakterisasi katalis zeolit ZSM-5 dilakukan menggunakan XRD PANalytical

tipe Empyrean, SEM-EDX Zeiss EVO ® MA 10, dan FTIR Nicolet Avatar 360.

50

a. X-Ray Diffraction (XRD)

Analisis XRD mengadopsi prosedur dari (Rigaku, 2016) dengan langkah-langkah

sebagai berikut :

1. Sampel disiapkan dan diletakkan pada kaca, lalu dipasangkan pada tempatnya

(sampel holder) dengan bantuan lilin perekat.

2. Sampel yang telah dilekatkan pada sampel holder, dilekatkan pada sampel

stand di bagian goniometer.

3. Parameter pengukuran dimasukkan pada software melalui komputer pengontrol

seperti scan mode, penentuan rentang sudut, kecepatan scan sampel, memberi

nama sampel, dan memberi nomor urut file data.

4. Alat difraktometer dioperasikan dengan perintah start pada menu komputer,

dimana sinar-X meradiasi sampel yang terpancar dari target Cu dengan panjang

gelombang 1,5406 Å.

5. Hasil difraksi dapat dilihat pada komputer dan intensitas difraksi pada sudut 2θ

tertentu dapat dicetak oleh mesin printer.

6. Sampel dari sampel holder diambil setelah pengukuran selesai.

b. Scanning Electron Microscopy-Energi Dispersif X-Ray Spectroscopy (SEM-

EDX)

Analisis SEM-EDX mengadopsi prosedur dari (Robbins, 2015) dengan langkah-

langkah sebagai berikut :

1. Sampel disiapkan dan direkatkan pada speciment holder (dolite, double sticy

tape).

2. Sampel yang telah direkatkan, lalu dibersihkan dengan hand blower.

51

3. Sampel dimasukkan ke dalam mesin coating untuk diberi lapisan tipis berupa

gold-paladium selama 4 menit dengan ketebalan 200 – 400 Å.

4. Sampel dimasukkan ke dalam speciment chamber.

5. Pembesaran diatur sesuai keinginan untuk pengambilan gambar dan

pengamatan pada layer SEM-EDX.

6. Penentuan spot untuk analisis pada layer SEM-EDX.

7. Pemotretan gambar SEM-EDX dilakukan hingga selesai.

c. Fourier Transforms Infra Red (FTIR)

Analisis FTIR terhadap zeolit ZSM-5 mengadopsi prosedur dari (Chester and

Derouane, 2009) dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Sampel disiapkan, dan komputer dihidupkan, lalu login menggunakan NetID

dan password.

2. Alat FTIR dihidupkan, kemudian software IRSolution diklik start.

3. Market data dan autoadjust required yang memiliki pesan perintah dihilangkan

dengan klik yes.

4. Menuju ke toolbar atas, measurement diklik, easyscan dipilih, pilihan rentang

bilangan gelombang (cm-1

) diatur, dan measurement background dipilih, dan

diklik yes.

5. Sampel diletakkan dan didekatkan pada cermin (beam) menggunakan sampel

holder. Sampel holder diletakkan ke dalam chamber, dan ditutup, lalu klik ok.

6. Analisis dioperasikan, dan hasil file XPS disimpan.

7. File data tersebut di export dengan menuju ke menu file, pilih export, save as

(ASCII) dengan ekstensi .txt file.

52

8. Spektrum yang dihasilkan dapat dipertajam dengan mengolah sumbu Y-axis

untuk mengubah absorbansi menjadi % transmitan dengan cara klik Graph,

mode Y-Axis, dan pilih Tra or Abs.

9. Keluar dari software setelah selesai, sampel pada alat dihilangkan, dan alat

dimatikan.

87

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1. Hasil uji aktivitas transesterifikasi terbaik terhadap minyak biji karet

ditunjukkan pada zeolit H-ZSM-5 (10), Na-ZSM-5 (10) 24 dan 96 jam

dengan persen konversi yang sama 44 %.

2. Hasil uji aktivitas transesterifikasi pendahuluan zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 jam

sebagai sampel terhadap minyak kelapa diperoleh persen konversi 100 %,

dan pada zeolit H-ZSM-5 (10) terhadap ko-reaktan minyak biji karet : minyak

kelapa (4:1) diperoleh persen konversi 36 %.

3. Hasil uji aktivitas transesterifikasi zeolit Na-ZSM-5 (10) 24 dan 96 jam

terhadap reaktan minyak biji karet : metanol dengan variasi rasio 1:3 dan 1:4

diperoleh persen konversi 52 % dan 56 %.

4. Hasil analisis biodiesel menggunakan GC-MS terhadap biodiesel minyak

kelapa didapatkan senyawa metil laurat (43,97 %) dan pada biodiesel minyak

biji karet diperoleh metil linoleat (43,72 %) sebagai komposisi senyawa

tertinggi.

5. Hasil karakterisasi biodiesel diperoleh densitas sesuai standar, namun titik

nyala belum memenuhi standar SNI 7182 : 2015.

88

6. Hasil karakterisasi zeolit Na-ZSM-5 (10) 24, 96 jam, dan modifikasi 96 jam

kalsinasi 800 °C menggunakan XRD diperoleh prekursor ZSM-5 yang

ditunjukkan dengan dominasi fasa amorf dari ZSM-5 dan TPA-ZSM-5 pada

2θ 20,73 – 48,22° dengan persen kristalinitas 40,36 – 56,15 %.

7. Hasil karakterisasi menggunakan SEM-EDX terhadap zeolit Na-ZSM-5 (10)

96 jam 800 °C diperoleh kristal monoklinik heterogen dengan variasi ukuran

dari fasa Na-ZSM-5 yang mengandung unsur Na, Al, Si, dan O yang sesuai

dengan parameter standar ZSM-5.

8. Hasil karakterisasi menggunakan FTIR terhadap zeolit Na-ZSM-5 (10) 24

jam diperoleh jenis situs asam Lewis dan Bronsted Lowry, serta pada zeolit

H-ZSM-5 (10) diperoleh situs asam Bronsted Lowry dengan ikatan kimia dan

gugus fungsi sesuai dengan standar serapan bilangan gelombang ZSM-5.

B. Saran

Berdasarkan penelitian ini, terdapat beberapa saran yang perlu dilakukan untuk

perkembangan penelitian selanjutnya yaitu :

1. Mensintesis zeolit ZSM-5 dengan variasi suhu kalsinasi dan diuji aktivitasnya

terhadap minyak biji karet.

2. Melakukan kristalisasi terhadap gel zeolit ZSM-5 pada suhu lebih dari 100 °C

dan memperlajari waktu kristalisasi optimumnya.

3. Mempelajari kondisi operasi dan modifikasi terhadap uji aktivitas

transesterifikasi minyak biji karet menggunakan katalis zeolit ZSM-5.

4. Melakukan karakterisasi fisik terhadap biodiesel minyak biji karet dengan

parameter minimal sesuai standar SNI 7182-2015.

89

DAFTAR PUSTAKA

Abbasian, S., and Taghizadeh, M. 2014. Preparation of H-ZSM-5 Nano-Zeolite

Using Mixed Template Method and Activity Evaluation for Methanol to

DME Reaction. International Journal Nanoscience and Nanotechnology.

10 (3) : 171-180.

Abdulsada, S.A. 2013. Preparation of Aluminum Alloy from Recycling Cans

Waste. International Journal of Current Engineering and Technology.

3 (4) : 1348-1350.

Abdulkadir, B.A., Uemura, Y., Ramli, A., Osman, N.B., Kusakabe, K., and Kai,

T. 2015. Production of Biodiesel from Rubber Seeds (Hevea Brasiliensis)

by In Situ Transesterification Method. Journal of Japan Institute of Energy.

94 (2015) : 763-768.

Adans, Y.F., Martins, A.R., Coelho, R.E., Virgens, C. F., Ballarini, A.D., and

Carvalho, L.S. 2016. A Simple Way to Produce γ-Alumina from

Aluminum Cans by Precipitation Reactions. Materials Research. 19 (5) :

977-982.

Agung, M.G.F., Hanafie, M.R., dan Mardina, P. 2013. Ekstraksi Silika dari Abu

Sekam Padi dengan Pelarut KOH. Konversi. 2 (1) : 28-31.

Ahmedzeki, N.S., Hussein, S, and Abdulnabi, W.A. 2017. Recycling Waste Cans

to Nano Gamma Alumina : Effect of The Calcination Temperature and pH.

International Journal of Current Engineering and Technology. 7 (1) :

81-88.

Ahvenainen P., Kontro I., and Svedstrom K. 2016. Comparison of Sample

Crystallinity Determination Methods by X-ray Diffraction for Challenging

Cellulose I Materials. PACS. 61 (5) : 1-13.

Baerlocher, C., McCusker, L.B., Olson, D.H. 2007. Atlas of Zeolite Framework

Types Sixth Revised Edition. Elsevier. Amsterdam.

Begum, S. 2013. Recycling of Aluminium from Aluminium Cans. Journal of

The Chemistry Society of Pakistan. 35 (6) : 1490-1493.

90

Bogeshwaran, K., Kalaivani, R., Ashraf, S., Manikandan, G.N., and Prabhu, G.E.

2014. Production of Silica from Rice Husk. International Journal of

Chemistry Technology Research. 6 (9) : 4337-4345.

BPPT, 2016. Outlook Energi Indonesia 2016, Pengembangan Energi Untuk

Mendukung Industri Hijau. PTSEIK BPPT. Jakarta. ISBN 978-602-

747020-0.

Chester, A.W., and Derouane, E.G. 2009. Zeolite Characterization and

Catalysis. Springer Dordrecht Heidelberg. London.

Dai, C., Li, J., Zhang, A., Nie, C., Song, C., and Guo, X. 2017. Precise Control

of The Size of Zeolite B-ZSM-5 Based on Seed Surface Crystallization.

Royal Society of Chemistry Advances. 7 (2017) : 37915-37922.

Deutschmann, O., Knozinger, H., Kochloefl, K., Schwarzenbergstr, and Turek, T.

2009. Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysis. Wiley-VCH Verlag.

Germany.

Dhawane, S.H., Kumar, T., and Halder, G. 2016. Biodiesel Synthesis from

Hevea Brasiliensis Oil Employing Carbon Supported Heterogeneous

Catalyst : Optimization by Taguchi Method. Renewable Energy. 89

(2016) : 506–514.

Fouad, O.A., Mohamed, R.M., Hassan, M.S., and Ibrahim, I.A. 2006. Effect of

Template Type and Template/ Silica Mole Ratio on The Crystallinity of

Synthesized Nanosized ZSM-5. Catalyst Today. 116 (2006) :82–87.

Furukawa, S., Uehara, Y., and Yamasaki, H. 2010. Variables Affecting The

Reactivity of Acid Catalyzed Transesterification of Vegetable Oil with

Methanol. Bioresource Technology. 101 (2010) : 3325-3332.

Ghorbani, F., Sanati, A.M., Maleki, M. 2015. Production of Silica Nanoparticles

from Rice Husk as Agricultural Waste by Environmental Friendly

Tecnique. Environmental Studies of Persian Gulf. 2 (1) : 56-65.

Gimbun, J., Ali, S., Kanwal, C.C.S., Shah, L.A., Hidayah, N., Ghazali, M., Cheng,

C.K., and Nurdin, S. 2013. Biodiesel Production from Rubber Seed Oil

Using Activated Cement Clinker as Catalyst. Procedia Engineering. 53

(2013) : 13-19.

Hartanto, D., Saputro, O., Utomo, W.P., Rosyidah, A., Sugiarso, D., Ersam, T.,

Nur, H., and Prasetyoko, D. 2016. Synthesis of ZSM-5 Directly from

Kaolin without Organic Template : Part-1 Effect of Crystallization Time.

Asian Journal of Chemistry. 28 (1) : 211-215.

91

Hartati, Widati, A.A., Kristanti, A.N., Purwaningsih, A., and Alfiani. 2017.

Organic Template Free Synthesis of ZSM-5 from Calcinated Indonesian

Kaolin. AIP Publishing. 1888 (2017) : 1-6.

Hu, T., Gao, W., Liu, X., Zhang, Y., and Meng, C. 2017. Synthesis of Zeolites

Na-A and Na-X from Tablet Compressed and Calcinated Coal Fly Ash.

Royal Society Open Science. 4 (2017) : 1-11.

International Zeolite Association. 2018. Collection of Simulated XRD Powder

Patterns for Zeolites. http://asia.iza-structure.org/IZA-SC/ diakses pada 30

September 2018.

Jha, B., and Singh, D.N. 2012. Zeolitization Characteristics of a Fly Ash from

Wet and Dry Disposal System. Acta Geotechnica Slovenica. 2 (2012) :

63-71.

Jimenez, Morales I., Santamaria, Gonzalez J., and Maireles, Torres. 2011.

Calcined Zirconium Sulfate Supported on MCM-41 Silica as Acid Catalyst

for Ethanolysis of Sunflower oil. Applied Catalysis Environmental. 103

(2011) : 91-108.

Johan, E., Ogami, K., Matsue, N., Itagaki, Y., and Aono, H. 2016. Fabrication of

High Purity Silica from Rice Husk and Its Conversion into ZSM-5. ARPN

Journal of Engineering and Applied Science. 11 (6) : 4006-4010.

Kafuku, G., Lam, M.K., Kansedo, J., and Lee K. 2010. Heterogeneous Catalyzed

Biodiesel Production from Moringa Oleifera Oil. Fuel Processing

Technology. 91 (152) : 5-9.

Khazaai, S.N.M., Maniam, G.P., Rahim, M.H., Yusoff, M.M., and Matsumura, Y.

2017. Review on Methyl Ester Production from Inedible Rubber Seed Oil

Under Various Catalyst. Industrial Crops and Products. 97 (2017) : 191-

195.

Kamil, M.S.M., Manikandan, K., Elangovan, S.P., Ogura, M., and Cheralathan,

K.K. 2015. Crystallization of Amorphous Silica to Silicate-1 : Effect of

Nature of Silica Sources and Tetrapropylammonium Hydroxide

Concentration. Indian Journal of Chemistry. 54 (2015) : 469-477.

Karnjanakom, S., Kongparakul, S., Chaiya, C., Reubroycharoen, P., Guan, G., and

Samart, C. 2016. Biodiesel Production from Hevea Brasiliensis Oil Using

SO3H-MCM-41 Catalyst. Journal of Environment Chemistry and

Engineering. 4 (1) : 47–55.

Kementerian ESDM. 2017. Cadangan Minyak Bumi dan Gas 2013-2017.

http://www.migas.esdm.go.id./ di akses pada 30 September 2018.

92

Kementerian Pertanian. 2015. Rencana Strategis Kementerian Pertanian Tahun

2015-2019. Kementerian Pertanian RI. Jakarta.

Kittigowittana, K., Wongsakul, S., Krisdaphong, P., Jimtaisong, A., and Saewan

N. 2013. Fatty Acid Composition and Biological Activities of Seed Oil

from Rubber (Hevea Brasiliensis) Cultivar RRIM 600. International

Journal of applied Research in Natural Product. 6 (2) : 1-7.

Kim, S.D., Noh, S.H., Seong, K.H., and Kim, W.J. 2004. Compositional and

Kinetic Study on The Rapid Crystallization of ZSM-5 in The Absence of

Organic Template Under Stirring. Microporous and Mesoporous Materials.

72 (2004) : 185-192.

Lestari, D. Y. 2010. Kajian Modifikasi dan Karakterisasi Zeolit Alam dari

Berbagai Negara. Jurnal Pendidikan Kimia UNY. Yogyakarta, 30 Oktober

2010.

Losch, P., Hoff, T.C., Kolb, J.F., Bernardon, C, Tessonnier, J.P., and Louis, B.

2017. Mesoporous ZSM-5 Zeolites in Acid Catalyst : Top Down vs

Bottom Up Approach. Catalyst. 7 (225) : 1-19.

Luftinor. 2014. The Use of Wax from Rubber Seed Oil for The Manufacture of

Batik Fabric. Jurnal Dinamika Penelitian Industri. 25 (2) : 125-132.

Le, V. H., Thuc, C.N.H., and Thuc, H.H. 2013. Synthesis of Silica Nanoparticles

from Vietnamese Rice Husk by Sol-Gel Method. Nanoscale Research

Letters. 8 (58) : 1-10.

Li, Y.X., and Dong, B.X. 2016. Optimization of Lipase-Catalyzed

Transesterification of Cotton Seed Oil for Biodiesel Production Using

Response Surface Methodology. Biological and Applied Science. 59

(2016) : 1-7.

Macala, J., Pandova, I., and Panda, A. 2017. Zeolite as a Prospective Material for

The Purification of Automobile Exhaust Gases. Mineral Resources

Management. 33 (1) : 125-138.

Musadhaz, S., Setyaningsih, D., dan Hendra, D. 2012. Pembuatan Biodiesel Biji

Karet dan Biodiesel Sawit Dengan Instrumen Ultrasonik Serta Karakteristik

Campurannya. Jurnal Teknologi Industri Pertanian. 22 (3) : 180-188.

Matori, K.A., Wah, L.C., Hashim, M., Ismail, I., and Zaid, M.H.M. 2012. Phase

Transformations of α-Alumina Made From Waste Aluminum Via a

Precipitation Tecnique. International Journal of Molecular Science. 13

(2012) : 16812-16821.

93

Morshed, M., Ferdous, K., Khan, M.R., Mazumder, M.S.I., Islam, M.A., and

Uddin, M.T. 2011. Rubber Seed Oil as a Potential Source for Biodiesel

Production in Bangladesh. Fuel. 90 (2011) : 2981-2986.

Moser, B.R. 2016. Fuel Property Enhancement of Biodiesel Fuels from Common

and Alternative Feedstocks Via Complementary Blending. Renewable

Energy . 85 (2016) : 819-825.

Nandiyanto, A.B.D., Rahman, T., Fadhlullah, M.A., Abdullah, A.G., Hamidah, I.,

and Mulyanti, B. 2016. Synthesis of Silica Particles from Rice Straw

Waste Using a Simple Extraction Method. Materials Science and

Engineering. 128 (2016) : 1-8.

Noiroj, K., Intarapong, P., Apanee, L., and Jai-In, S. 2009. A Comparative Study

of KOH/ Al2O3 and KOH/ NaY Catalysts for Biodiesel Production via

Transesterification from Palm Oil. Renewable Energy, 34 (4), 1145-1150.

Ong, H.R., Khan, M.R., Chowdhury, M.N.K., Yousuf, A., and Cheng, C.K. 2014.

Synthesis and Characterization of CuO/C Catalyst for The Esterification

Free Fatty Acid in Rubber Seed Oil. Fuel. 120 (2014). 195-201.

Okullo, A., and Tibasiima, N. 2017. Process Simulation of Biodiesel Production

from Jatropha Curcas Seed Oil. American Journal of Chemical

Engineering. 5 (4) : 56-63.

Omidvarborna, H., Kumar, A., and Kim, D.S. 2015. NOx Emissions from Low

Temperature Combustion of Biodiesel Made of Various Feedstocks and

Blends. Fuel Processing Technolology. 140 (2015) : 113-118.

Prasad, V.V., 2017. Performance of 4 Stroke Diesel Engine Using Coconut Oil

as Biofuel Material. Materials Today : Proceedings. 4 (2017) : 5312-

5319.

Pandiangan, K.D., Jamarun, N., Arief, S., and Simanjuntak, W. 2016a.

Transesterification of Castor Oil Using MgO/SiO2 Catalyst and Coconut Oil

as Co-reactant. Oriental Journal of Chemistry. 32 (1) : 385-390.

Pandiangan, K.D., Jamarun, N., Arief., S, Simanjuntak, W., and Rilyanti, M.

2016b. The Effect of Calcination Temperatures on The Activity of CaO and

CaO/SiO2 Heterogeneous Catalyst for Transesterification of Rubber Seed

Oil In the Presence of Coconut Oil as a Co-reactant. Oriental Journal of

Chemistry. 32 (6) : 3021-3026.

Pandiangan, K.D., Arief, S., Jamarun, N., and Simanjuntak, W. 2017a. Synthesis

of Zeolite-X From Rice Husk Silica and Aluminium Metal as a Catalyst for

Transesterification of Palm Oil. Journal of Materials and Environmental

Scienece. 8 (5) : 1797-1802.

94

Pandiangan, K.D., Simanjuntak, W., Rilyanti, M., Jamarun, N., and Arief, S.

2017b. Influence of Kinetic Variables on Rubber Seed Oil

Transesterification Using Bifunctional Catalyst CaO-MgO/SiO2. Oriental

Journal of Chemistry. 33 (6) : 2891-2898.

Petchmala, A., Laosiripojana, N., Jongsomjit, B., Goto, M., and Panpranot, J.M.O.

2010. Transesterification of Palm Oil and Esterification of Palm Fatty Acid

in Near- and Super-Critical Methanol with SO4-ZrO Catalysts. Fuel. 89

(2010) : 2387–3239.

Proscanu, R., Ganea, R., Matei, V., and Cursaru, D. 2013. Synthesis and

Characterization of ZSM-5 Zeolite from Amorphous Sodium

Aluminosilicate Dry-Gel. Rev. CHIM. (Burcharest). 64 (2) : 202-204.

Rigaku. 2016. Standard Operating Procedure Rigaku Smartlab XRD. West

Campus Materials Characterization Core. Yale.

Rilyanti, M., Mukti, R.R., Kadja, Ogura, M., Nur, H., Eng-Poh, Ng., Ismunandar.

2016. On The Drastic Reduction of Organic Structure Directing Agent in

The Steam-Assisted Crystallization of Zeolite With Hierarchical Porosity.

Microporous and Mesoporous Materials. 038 (2016) : 1-9.

Robbins, R. 2015. Scanning Electron Microscope Operation Zeiss Supra-40.

Erik Jonsson School of Engineering. Texas.

Roschat, W., Siritanon, T., Yoosuk, B., Sudyoadsuk, T., and Promarak, V. 2017.

Rubber Seed Oil as Potential Non-edible Feedstock for Biodiesel Production

Using Heterogeneous Catalyst in Thailand. Renewable Energy. 101 (2017)

: 937-944.

Sabarish, C.S., Sebastian, J., and Muraleedharan, C. 2016. Extraction of Oil from

Rubber Seed Through Hydraulic Press and Kinetic Study of Acid

Esterification of Rubber Seed Oil. Procedia Technology. 25 (2016) :

1006-1013.

Salimon, J., Abdullah, M.B., and Nadia, S., 2012. Rubber (Hevea Brasiliensis)

Seed Oil Toxicity Effect and Linamarin Compound Analysis. Lipids Health

Dis. 11 (74) : 1-8.

Sanchez, Arreola E., Martin, Torres G., Lozada, Ramirez J.D., Hernandez, L.R.,

Bandala, Gonzalez E.R., and Bach, H. 2015. Biodiesel Production and De-

Oiled Seed Cake Nutritional Values of a Mexican Edible Jatropha Curcas.

Renewable Energy. 76 (2015) : 143-147.

Shirazi, L., Jamshidi, E., and Ghasemi, M.R. 2008. The Effect of Si/Al ratio of

ZSM-5 Zeolite on Its Morphology, Acidity, and Crystal Size. Cryst. Res.

Technol. 42 (12) : 1300-1306.

95

Shu, Q., Gao, J., Nawaz, Z., Liao, Y., and Wang, D.W.J. 2010. Synthesis of

Biodiesel from Waste Vegetable Oil with Large Amounts of Free Fatty

Acids Using a Carbon-based Solid Acid Catalyst. Applied of Energy. 87

(25) : 89-96.

Silaghi, M.C., Zhizallet, C., Sauer, J., and Raybaud, P. 2016. Dealumination

Mechanims of Zeolites and Extra-framework Aluminum Confinement.

Journal of Catalyst. 339 (2016) : 242-255.

Silitonga, A.S., Masjuki, H.H., Ong, H.C., Yusaf, T., Kusumo, F., and Mahlia,

T.M.I. 2016. Synthesis and Optimization of Hevea Brasiliensis and

Ricinus Communis as Feedstock for Biodiesel Production: a Comparative

Study. Industrial Crops and Products. 85 (2016) : 274-286.

Simanjuntak, W., Sembiring, S., Pandiangan, K.D., Syani, F., and Situmeang,

R.T.M. 2016. The Use of Liquid Smoke as a Substitute for Nitric Acid

for Extraction of Amorphous Silica from Rice Husk Through Sol-Gel

Route. Oriental Journal of Chemistry. 32 (4) : 2079-2085.

Sotoft, L.F., Rong, B., Christensen. K.V., and Norddahl, B. 2010. Process

Simulation and Economical Evaluation of Enzimatic Biodiesel Production

Plant. Bioresource Technology. 101 (2010) : 5266-5274.

SNI. 2015. Standar Nasional Indonesia 7182-2015 Biodiesel. BSN. Jakarta.

Sulaiman, S., Shah, B., and Jamal, P. 2017. Production of Biodiesel from Palm

Oil Using Chemically Treated Fish Bone Catalyst. Chemical Engineering

Transactions. 56 (2017) : 1525-1530.

Subagjo, Rahayu, E.S., Samadhi, T.W., and Gunawan, M.L. 2015. Synthesis of

Na-Y Zeolite Using Mixed Calcined Kaolins. Journal of Engineering

Technology and Science. 47 (6) : 633-639.

Wang, S., and Peng, Y. 2010. Natural Zeolites as Effective Adsorbents in Water

and Wastewater Treatment. Chemical Engineering Journal. 156 (2010) :

11-24.

Wang, Y.Y., Wang, H.H., Chuang, T.l., Chen, B.H., and Lee, D.J. 2014.

Biodiesel Produced from Catalyzed Transesterification of Triglyserides

Using Ion-Exchanged Zeolite Beta and MCM-22. Energy Procedia. 61

(2014) : 933-936.

Wirawan, S.K., Sudibyo, H., Setiaji, M.F., Warmada, I.W., and Wahyuni, E.T.

2015. Development of Natural Zeolites Adsorbent : Chemical Analysis and

Preliminary TPD Adsorption Study. Journal of Engineering Science

Technology. 4 (2015) : 87-95.

96

Widayat, W., and Annisa, A. N. 2017. Synthesis and Characterization of ZSM-5

Catalyst at Different Temperat ures. Material Science and Engineering.

214 (2017) : 012-032.

Widayat, W., and Suherman, S. 2012. Biodiesel Production from Rubber Seed

Oil Via Esterification Process. International Journal of Renewable Energy

Development. 1 (2) : 57-60.

Xianliang, H., and Zhengbao, W. 2011. Synthesis of Zeolite ZSM-5 Small

Particle Aggregates by a Two Step Method in The Absence of an Organic

Template. Chinese Journal of Catalysis. 32 (2011) : 1702-1711.

Xie, W., Wang, H., and Li, H. 2012. Silica-Supported Tin Oxides as

Heterogeneous Acid Catalysts for Transesterification of Soybean Oil with

Methanol. Ind. Engineering Chemistry Resources. 51 (2012) : 225-231.

Xu, R., Pang, W., Yu, J., Huo, Q., and Chen, J. 2007. Chemistry of Zeolites and

Related Porous Materials : Synthesis and Structure. John Wiley and Sons

(Asia) Pte Ltd. Singapure.

Xue, T., Chen, L., Wang, Y.M., and He, M.Y. 2012. Seed-Induced Synthesis of

Mesoporous ZSM-5 Aggregates Using Tetrapropylammonium Hydroxide as

Single Template. Microporous and Mesoporous Materials. 156 (2012) :

97-105.

Yang, Ru., Su, M., Zhang, J., Jin, F., Zha, C., Li, M., and Hao, X. 2011.

Biodiesel Production from Rubber Seed Oil Using Poly (Sodium Acrylate)

Supporting NaOH as a Water-Resistant Catalyst. Bioresource Technology.

102 (2011) : 2665-2671.

Yang, L., Liu, Z., Liu, Zhi., Peng, W., Liu, Y., Liu, C. 2017. Correlation

Between H-ZSM-5 Crystal Size and Catalytic Performance in The Methanol

to Aromatics Reaction. Chinese Journal of Catalysis. 38 (2017) : 683-690.

Yee, K.F., Lee, K.T., and Ceccato, R.A.A. 2011. Production of Biodiesel from

Jatropha Curcas L. Oil Catalyzed by SO42-

/ ZrO2 Catalyst: Effect of

Interaction Between Process Variables. Bioresources Technology. 102

(42) : 85-92.

Yusup, S., and Khan, M.A. 2010. Base-catalyzed Transesterification of Acid

Treated Vegetable Oil Blend for Biodiesel Production. Biomass

Bioenergy. 34 (10) : 1500–1504.

Zhang, P., Liu, Y., Fan, M., and Jiang, P. 2016. Catalytic Performance of a Novel

Amphiphilic Alkaline Ionic Liquid for Biodiesel Production : Influence of

Basicity and Conductivity. Renewable Energy. 86 (2016) : 99-105.