JKPK (JURNAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA) , Vol 2, No 1, April 2017
Program Studi Pendidikan Kimia  Universitas Sebelas Maret http://jurnal.uns.ac.id/jkpk
Hal. 72-79 ISSN 2503-4146
ISSN 2503-4154 (online)

## SINTESIS Ni/ZEOLIT ALAM TERAKTIVASI ASAM SEBAGAI KATALIS PADA BIODIESEL MINYAK BIJI KETAPANG

## Synthesis of Natural Ni/Zeolite Activated by Acid as Catalyst for Synthesis
Biodiesel from Ketapang Seeds Oil
Dimas Gilang Ramadhani * , Nur Fitri Fatimah, Alfian Wahyu Sarjono, Heri Setyoko, dan Nanik Dwi Nuhayati
Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No. 36A, Surakarta, Indonesia 57126
* Untuk Korespondensi, email: gielramadhani@gmail.com
Received: March 29, 2017
Accepted: April 26 , 2017
Online Published: April 30, 2017
DOI : 10.20961/jkpk.v2i1.8530

## ABSTRAK
Tujuan  penelitian  ini  untuk    Mengetahui  pengaruh  penambahan  Ni  terhadap  nilai keasaman,  dan  Mengetahui  kombinasi  terbaik    katalis  dari  nikel  dan  zeolit  yang  teraktivasi asam  sebagai  catalitic  cracking  pada  proses  pembuatan  biodiesel  dari  minyak  biji  ketapang. Zeolit diaktivasi dengan menggunakan HCl 4 M. Pembuatan katalis Ni/Zeolit dengan merendam katalis  zeolit  ke  dalam  larutan  Ni(NO 3 ) 2 .6H 2 O  dengan  variasi  konsentrasi  0  %,  5%,  dan 10%.Karakterisasi  ter-hadap  katalis  meliputi  :  XRD,SEM  dan  FTIR.Hasil  Penelitian,  data keasaman  katalis  di-peroleh  bahwa  penambahan  logam  Ni  semakin  meningkatkan  nilai keasaman katalis.  kombinasi Ni/Zeolit dengan kombinasi terbaikadalah pada   5% Ni/Zeolit.
Kata kunci : biodisel, Ni/Zeolit, biji ketapang

## ABSTRACT
The purpose of this research are to know the effect of addition Ni on the acidity value of Ni/zeolite  catalyst  and  to  know  the  best  combination  nickel  and  Zeolit  activated  by  acid  as  a catalyst  of  the  cracking  process  during  synthesis  biodiesel  from  ketapang  seed  oil.  The Ni/Zeolite catalysts were prepared by immersing the zeolite activated by HCl 4 M into Ni(NO 3 ) 2 solution  with  concentration  variation  of  0%,  5%,  and  10%.  The  catalysts  were  characterized using XRD, SEM and FTIR. The results showed that the  more Ni the more acidity value of the catalyst.  The  best  quality  of  biodiesel  was  synthesized  using  combination  catalysts  of  5% Ni/Zeolite activated by acid.
Keywords: biodisel, Ni / Zeolite, ketapang seeds

## PENDAHULUAN
Sejak
tahun 2004, Indonesia
mengimpor  minyak  487  ribu  barel/hari. Sementara  itu  harga  minyak  dunia  terus mengalami  peningkatan.Pada  era  modern
ini sesuai dengan keterbatasan sumberdaya alam  yang  tidak  dapat  diperbaharui  seperti minyak  bumi  dicarilah  sebuah  bahan  bakar alternatif seperti biodisel. Pembuatan
biodiesel selama ini lebih banyak
menggunakan  katalis  homogen,  seperti asam  dan  basa. Penggunaan  katalis homogen  bukan  berarti  tidak  menimbulkan masalah, salah satu kesulitan yang dihadapi adalah  memisahkan  antara  katalis  dan produkyang dihasilkan sehingga membutuhkan preparasi kembali[1]. Dampak lain yang ditimbulkan adalah ketika menggunakan
katalis
basa
aka menyebabkan  reaksi penyabunan sehingga mempengaruhi  proses  pembuatan  biodiesel [2].Untuk  meminimalisir  terjadinya  dampak tersebut  pada  penelitian  ini  akan  digunakan katalis  heterogen  berupa    zeolit  alam  yang diaktivasi.  Penggunaan  katalis  heterogen akan  memudahkan  separasi  katalis  dari produk.
Seperti diketatahui zeolite mempunyai
rongga yang biasanya dimanfaatkan  sebagai  sebagai  penyaring, penukar  ion,  adsorben  dan  katalis  [3]. Reaksi  transesterifikasi  merupakan  reaksi bolak  balik  yang  relatif  lambat  sehingga dibutuhkan  katalis  untuk  mempercepat reaksi disinilah peran zeolite sebagai katalis untuk sintesis biodiesel yang ramah lingkungan. Upaya untuk mendapatkan hasil biodiesel  yang  lebih  cepat  dengan  jalan mempercepat  jalannya  reaksi  dan  dan menghasilkan  hasil  rendamen  yang  lebih banyak  dengan    cara  pengadukan  yang baik, penggunaan  katalis  dan penambahan reaktan agar kesetimbangan reaksi bergerak ke arah kanan.
Ketapang  yang  merupakan  tumbuhan khas  dan  berasal  Tenggara  khususnya kepulauan  melayu  seperti  indonesia,  dan Indonesia.dari  asia  tenggara  ketapang  telah tersebar keseluruh dunia mulai dari australia, Pilinesia, Madagaskar , sampai ke
amerika selatan. Di Inggris ketapang sendiri dikenal  dengan  nama tropical,  beach,  or Indian almond [4].
Nikel  ditemukan  oleh  A.  F.  Cronstedt pada  tahun  1751.  Nikel  adalah  unsur  kimia metalik  dalam  tabel  periodik  yang  memiliki simbol  Ni  dan  nomor  atom  28.  Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan  murni,  nikel  bersifat  lembek,  tetapi jika  dipadukan  dengan  besi,  krom,  dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat[5].
Zeolit  adalah  katalis  yang  paling sering  digunakan  karena  memiliki  banyak karakteristik  penyusun  yang  khas  dan  tidak ditemui pada katalis amorf konvensional [6]. Zeolit  memiliki  karateristik  beronggo  dan biasanya dapat diisi ileh air dan kation  yang bisa  dipertukarkan  dan  memiliki  ukuran  pori tertentu.  Oleh  karena  itu  zeolit  dapat dimanfaatkan  sebagai  penyaring  penukar ion,  Penyerap  bahan  dan  katalisator. Banyak  cara  dilakukan  untuk  meningkatkan kinerja  zeolit sebagai salah satunya  dengan mengaktifkan zeolit terlebih dahulu.
Sementara  iti  reaksi  pada  biodisel  adalah Reaksi trans-esterifikasi adalah reaksi irreversibel,  sehingga  digunakan  alkohol berlebih  untuk  menggeser  kesetimbangan ke arah produk[7].

## METODE PENELITIAN
1.  Aktivasi Katalis Zeolit

## a.  Pembuatan Nano Zeolit
Proses  modifikasi  dimulai  dengan perendaman  zeolit  alam  yang  didapat dari klaten bentuk serbuk direndam pada akuades dengan diaduk dengan
pengadukan  secra  konstan    selama  satu jam  pada    suhu  ruang.  Disaring  dan endapan  yang  bersih  dikeringkan  dalam oven  pada  temperatur  100 o C  selama  3 jam,  kemudian  dihaluskan  dengan  cara digerus  lalu  disaring  dengan  saringan lolos  70  mesh,  selanjutnya  dikalsinasi pada temperatur 500 o C selama 4 jam

## b.  Nano Zeolit Teraktifasi Asam
Prosedur  Aktivasi  Zeolit  yang pertama  adalah  mencampurkan  zeolit alam 40 gram ke dalam 800 ml HCl 4 N, campuran  tersebut  ke  dalam  labu  leher tiga yang telah dilengkapi refluks pendingin dan magnetic stirrer,
memanaskannya dengan air dalam
waterbath  hingga  suhu  90 0 C.  Waktu
pengadukan  selama  5  jam,  dihitung setelah suhu larutan
tercapai.
Selanjutnya  zat  disaring  dan  dicuci dengan  menggunakan  aquades  hingga netral. Katalis yang terbentuk dikeringkan dalam oven pada suhu 110 0 C,
Selanjutnya  katalis  tersebut  dikalsinasi pada  suhu  550 0 C  selama  5  jam.  Zeolit teraktifasi di karakteri sasi menggunakan XRD, SEM dan FTIR.

## 2.  Pembuatan Katalis Ni/Zeolit
Untuk  tahap  prosedur  Impregnasi Zeolit  dengan  Ni  adalah  sebagai  berikut membuat  suspensi  zeolit  yang  telah
diaktivasi dengan
menambahkan aquades,  kemudian  membuat  larutan Ni(NO 3 ).6H 2 O  dan  mengimpreg  larutan
Ni(NO 3 ).6H 2 O  ke  suspensi  zeolit  pada suhu  70-80 0 C  ,  dilakukan  pengadukan
selama  3  jam  dengan magnetic  stirer
sampai katalis berbentuk pasta. Kemudian. dioven pada suhu 110 0 CMengkalsinasi  katalis  pada  suhu
350 0 C selama 3 jam 3.  Penentuan Keasaman Sampel (Katalis)
Penentuan  keasaman  total  katalis menurut  Setyawan  (2001),  Sebanyak  3 gram sampel dipanaskan sampai temperatur 120 o C selama 2 jam. Didinginkan dalam desikator dan ditimbang  hingga  berat  tetap  (W)  dalam mg sampel. Sampel
kemudian ditempatkan  dalam  desikator  kembali dan  desikator  divakumkan  lalu  sampel didesikator  dialiri  gas  NH 3 yang  berasal dari  NH 4 OH  yang  dipanaskan  pada temperatur ± 60 o C Selanjutnya didinginkan  selama  24  jam.  Setelah  itu ditimbang  hingga  diperoleh  berat  tetap (W1) dalam mg berat katalis. Maka berat NH 3 yang  teradsorpsi  dalam  sampel adalah sebagai berikut :
▲W = ( W 1 – W ) (mg)

## 4.  Ekstraksi Minyak Biji Ketapang
Biji  ketapang  dikeluarkan  dari tempurung  bijinya,  dan    dikeringkan  di bawah  sinar  matahari  selama  4  hari dipanaskan  di  dalam  oven  pada  suhu 40 o C  selama  6  jam,  biji  ketapang tersebut  digiling  sampai  halus  dalam bentuk  serbuk,  dan  diesktrasi  secara sinambung dengan Soxhlet, menggunakan n- heksana sebagai pelarut pengesktraksi, pada suhu 80 o C selama 4 jam.

## 5.  Sintesis Biodiesel
Ke  dalam  labu  bulat  leher  tiga yang  dilengkapi  dengan  termometer  dan pendingin  balik  Liebig,  masukkan  katalis dengan  berbagai  konsentrasi  %  Ni, dalam  metanol  dan  minyak  biji  ketapang (V minyak : V CH 3 OH : m katalis = 50 ml
: 300 mL : 4 g). Campuran reaksi diaduk dengan  pengaduk  magnit  (magnetic stirrer)  dan  dipanaskan  pada  suhu  80 o C selama  2  jam.  Setelah  reaksi  selesai, campuran  reaksi  didinginkan  pada  suhu kamar,  dan  selanjutnya  dituangkan  ke dalam  labu  corong  pisah,  didiamkan untuk  beberapa  waktu  agar  terjadi pemisahan antara gliserol (lapisan bawah/fraksi  air)  dan  ester  (lapisan atas/fraksi organik). Lapisan ester dipisahkan  dari  lapisan  gliserol.,  dan berikutnya  lapisan  ester  dinetralkan dengan  larutan  HCl  encer  serta  dicuci dengan  air.  Metil  ester  yang  terkumpul dikeringkan  dengan  Na 2 SO 4 anhidrat, dan  sisa  metanol  diuapkan  pada  rotary evaporator.  Biodiesel  ditimbang  dan dihitung yield nya dengan rumus :
Yield biodiesel= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑠𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑥100%
6.  Uji Karakteristik Biodiesel

## HASIL PENELITIAN

## 1.  Aktivasi Zeolit
Zeolit  alam  diaktivasi  dengan  cara diasamkan menggunakan asam mineral HCl untuk  menghilangkan  senyawa  anorganik yang  menutup  pori-pori  pada  zeolit  serta mengurangi  jumlah  kation  dalam  zeolit. Pada proses aktivasi, ion H + akan mengurai ikatan  atom  Al  yang  berada  pada  struktur zeolit.  Ion  H + ini  akan  menyerang  atom oksigen  yang  terikat  pada  Si  dan  Al. Berdasarkan  harga  energi  dissosiasi  ikatan Al-O  (116  kkalmol -1 )  jauh  lebih  rendah dibandingkan  energi  disosiasi  katan  Si-O (190 kkalmol -1 ), maka ikatan Al-O jauh  lebih mudah  terurai  dibandingkan  Si-O.  Sehingga ion  H + akan  cenderung  menyebabkan terjadinya  pemutusan  ikatan  Al-O  dan  akan terbentuk gugus silanol[6].

## 2.  Angka Keasaman Katalis
Keasaman  pada  katalis  ditentukan dengan  menggunakan  metode  Gravimetri. Metode ini dilakukan berdasarkan banyaknya gas NH3(g) yang teradsorb oleh situasi asam pada  permukaan  katalis.  Banyaknya  NH 3 (g) yang  teradsorb  diukur  menggunakan  selisih berat zeolit sebelum dan sesudah mengadsorb gas tersebut[8]. Tingkat keasaman katalis dapat dihubungkan dengan kemampuan katalitiknya dalam menghasilkan produk. Data analisis keasaman dari masing- masing  modifikasi  katalis  ditunjukkan  pada grafik berikut.
Penentuan Indeks Setana dengan
metode  AOCS  ( American  Oil  Chemist Society).
Indeks Setana = 46,3 + 5458/x – 0,225 y dimana: x = bilangan Penyabunan; y = bilangan Iod
Gambar 1. Data Nilai Keasamaan Katalis
Zeolit  teraktivasi  asam  memiliki  nilai keasaman paling rendah hal ini dapat terjadi karena  zeolite  alam  terkativasi  asam memiliki  pengotor  yang  lebih  banyak  dari pada  yang  telah  di  sintesis  menggunakan Ni. Pengaruh aadanya
Ni juga meningkatkan  kemampuan  zeolite  untuk mengikat H pada NH 3 .

## 3.  Karakterisasi Katalis Ni/Zeolit
Analisa  Difraksi  sinar  X  atau X-ray
diffraction (XRD)  adalah  suatu  metode analisa
yang
digunakan
untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi  serta  untuk  mendapatkan  ukuran partikel.  Profil  XRD  juga  dapat  memberikan data  kualitatif  dan  semi  kuantitatif  pada padatan atau sampel. Penempatan komponen  aktif  logam  Ni  ke  dalam  sistem pori pengemban
bertujuan
untuk memperbanyak  jumlah  situs  aktif  ( active site ).  Harapannya  adalah  pada  saat  proses konversi,  kontak  antara  reaktan  dengan katalis semakin besar, sehingga reaksi akan berjalan  dengan  cepat  dan  produk  cepat terbentuk. Proses impregnasi terjadi Pertukaran  kation  antara  kation  dalam  NZA dan  sisa  logam  dengan  kation  Ni 2+ yang
diimpregnasikan.  Banyaknya  Ni 2+ yang terimpregnasi  sangat  dipengaruhi  oleh  sifat alami  kation  Ni 2+ yang  diimpregnasikan. Namun,  selain  dipengaruhi  oleh  sifat  alami kation  yang  diimpregnasikan,  faktor  lain yang dapat mempengaruhi proses impregnasi berasal dari jenis kerangka kerja dan  ketidak  murnian  NZA  sebagai  matriks pengemban.
Gambar 2. Difraktogram Zeolite  Zeolit Alam
Gambar 3. Difraktogram Zeolite Ni/Zeolit
Alam 5%
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Zeolit Asam Ni/Zeolit 5% Ni/Zeolit 10%
Gambar  4  Difraktogram  zeolite    Ni/Zeolit 10%
Hasil  XRD  menjelaskan  bahwa  Ni telah  berhasil  di  impregnasi  kedalam  Zeoit Alam Teraktivasi. Kemurnian zeolite ditunjukan dengan adanya serapan pada 2θ 19,65 0 ;  22,25 0 ;  25,65 0 ;  dan  27,75 0 .  Hasil difraktogram  katalis  Ni/Zeolit  mirip  dengan difraktogram zeolit alam menunjukkan proses sintesis yang dilakukan telah berhasil disintesis  dengan  adanya  serapan  pada 2θ 46,5542 0 menunjukan adanya  logam  dan Ni hasil impregnasi pada zeolit[6].
Gambar 5. Hasil SEM Zeolite Teraktivasi Asam
Gambar 6. Hasil SEM Ni/Zeolit Alam 5%
Gambar a dan b menunjukan
keadaan  morfologi  dasar  dari  zeolite  yang digunakan sebagai katalis dari gambar yang adda  dapat  di  simpulkan  bahwa  zeolit  yang telah disintesis dan hasilnya dapat menghasilkan ukuran Nano pada
perbesaran 10.000x.

## 4.  Minyak Ketapang
Dari hasil penelitian, minyak ketapang merupakan  bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  yang  akan  disintesis  dengan katalis  untuk  pembuatan  biodiesel  yang ramah  lingkungan.  Dari  100  gr  ketapang yang  ireaksikan  menghasilkan  rendamen 45% dari berat bijiketapang  yang dihasilkan dari  uji  fisikositas  dihasilkan  hasil  sebagai berikut.

## 5.  Sintesis Biodisel
Sintesis  Biodisel  dilakukan  degan menggunakan  reaksi  trans  esterifikasi  dari minyak  tumbuhan  yang  di  ubah  menjadi metil  ester  menggunakan  pelarut  methanol dan  katalis  zeolite.  Reaksi  transesterifikasi merupakan  reaksi  bolak  balik  yang  relative lambat. Untuk mempercepat jalannya reaksi dan  meningkatkan  hasil,  proses  dilakukan dengan pengadukan
yang baik, penambahan katalis dan pemberian reaktan berlebih agar reaksi bergeser ke kanan[9].
Dari  hasil  percobaan  disintesis  25  ml minyak  ketapang  berbnding  dengan  150  ml methanol  serta  katalis  zeolite  sebanyak  4  gr reaksi berlangsing selama 30 menit pada labu leher tiga. Setelah reaksi berlangsung dihasilkan dua buah lapisan, lapisan pertrama dihasilkan methanol dan zeolite yang mengendap  di  bawaah  serta  di  dapat  yield biodiesel  yang  berada  di  bagian  atas.  Yield yang  dihasilkan  oleh  zeolite  alam  terkativasi adalah  76.5%  sementara  pada  Ni/zeolite  5% menghasilkan  yield  85%  pada  Ni/Zeolit  10% menghasilkan  yield  sebanyak  81.3%  yield yang dihasilkan oleh Ni/Zeolit 5% lebih banyak dari  Pada  yang  dihasilkan  oleh  Ni/Zeolit  10% dan  Zeolit  terktivasi  asam  hal  ini  karena semakin  banyak  penambahan  Ni  dapat meningkatkan  kecepatan  reaksi  dan  hasil reaksi namun ketika jumlahnya berlebih justru akan  menghambat  kerja  reaksi  karena banyaknya  logam  yang  bereaksi  dengan trigliserida pada proses sintesis biodiesel.Setelah  uji  fisikositas  pada  biodiesel etil  ester  minyak  ketapang  diperoleh  data sebagai berikut.
Tabel 1 Uji Viskositas metil ester No Jenis Analisis Hasil Analisis
1 Masa Jenis (g/ml)  0.901 gr/ml
2 Bilangan Penyabunan 191.5 mgKOH/g minyak 3 Bilangan IOD 85 Kemudian menentukan
nilai mennetukan  indek  sentana  dari  biodiesel yang  dihasilkan.  pengukuran  indeks  setana, selain  menggunakan  menggunakan  metoda ASTM  D-976,  juga  dilakukan  dengan
metoda AOCS dari hasil penelitian [10] pada rumus  penentuan  indeks  sentana  pada ASTM  D-976  yang  menempatkan  beberapa faktor  seperti    titik  didih  pertengahan  dan berat  jenis,pada  penentuan  produk  produk minyak  berasal  dari  nabati    adalah  kurang tepat karena pada cara ini tidak
memperhatikan ketidak jenuhan asam asam-asam lemak pembentuk trigliseridanya.  Biodiesel  yang  mempunyai kandungan asam lemak tidak jenuh ( unsaturated  fatty  acid )  cukup  tinggi,  yang tercermin dari Bilangan Iodnya, akan mudah teroksidasi  dan  terpolimerisasi  pada  waktu terjadi pembakaran pada ruang bakar mesin diesel[11][12].  Oleh  karena  itu  dilakukan pengukuran  indek  sentana  menggunakan teknik AOCS dengan melihat angka bilangan  penyabunan  daniod  yang  dimiliki oleh  biodiesel  adalah  59.34  sementara menurut  standar  biodisel  yang  ditetapkan oleh  Indonesia  biodiesel  harus  memiliki indeks  sentana  minimal    51  sementara indeks  sentana  yang  dihasikhan  olehetil ester  minyak  biji  ketapang  adalah  59.34 artinya sudah melebihi angka batas minimal indeks  sentana  yang  diperbolehkan  oleh standart di Indonesia berarti minyak ketapang layak digunakan sebagai biodiesel pengganti solar

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan dapat  disimpulkan  beberapa  hal  dari  data yang di hasilkan yaitu:
1. Dari  data  Keasaman  katalis  diperoleh bahwa  penambahan  logam  NI  semakin
meningkatkan  nilai  keasaman  katalis hal  ini  disebabkan  logam  Ni  di  dalam katalis  meningkatkan  daya  absorbsi dari  katalis  tersebut.Minyak  ketapang yang  dihasilkan  dari  proses  soxletasi biji  ketapang  adalah  45%  dari  berat ketapang awal
2. Ni/Zeolit  pada  proses  trans  esterifikasi menghasilkan  yield/  rendamen  yang lebih banyak dari pada tidak menggunakan  Ni  pada  katalis  Indeks sentana  hasil  sintesis  biodiesel  adalah 59.34  sedangkan  batas  indek  sentana biodiesel  yang  ditetapkan  pemerintah adalah 51 pada penambahan Ni 5%

## DAFTAR RUJUKAN
[1]  Nurhayati,  Akbar  E,  Yaakob  Z.  2011. ProsidingSeminar HKI. 425-429.
[2]  Wendi.Cuaca,V. Taslim.2015.Jurnal Teknik Kimia USU.4(1).35-41
[3]  Susilowati.2006. Jurnal  Teknik  Kimia, 1(1).10-14.
[4]  Aziz.I.,Nurbayti.S., Rahman.A.,
2012, Valensi. 2 (4), (511-515).
[5]  Mustanir,  2010,  Nanokatalis  Nikel untuk Memperbaiki Sifat Serapan Material  Magnesium  Hidrida  (MgH 2 ) (online), http://nano.or.id, diakses  pada tanggal  12  Oktober  2016  pukul  8.28
WIB.
[6]  Harjanti,  R.S.,  2008. Jurnal  Rekayasa Proses, 2(1) 28-32.
[7]  Aziz,I,,Lisa.A.,Nurbayti.S., Adi.O.C.
2016. Valensi, 2,(1).71-80.
[8]  Susanto,  BH,  Nasikin,  M,  dan  Sukirno, 2008,” Seminar  Nasional  Rekayasa Kimia dan Proses, Semarang.
[9]  Freedman,  B.,  Butterfield,  R.O.,  and Pryde,  E.H.  1986. J.Am.Oil  Chem,Soc., 63 , 1375-1380.
[10]  Suirta,  I.W.,  2009. Jurnal  Kimia,3.(1),1- 6.
[11]  ASTM D-976, (1990), Standard Method for Calculated Cetane Index of Distillate Fuels , Annual Book of ASTM Standards,Section.