Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
STUDI KARAKTERISTIK BIOAVTUR GETAH PINUS BERBASIS HIDROGENASI
Daryanto 1,a) , Cecep E. Rustana 1,b) , Sabar P. Simanungkalit 2,c)
1 Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta, Jl. Pemuda 10 Rawamangun Jakarta Timur 13220 Indonesia
2 Pusat Penelitian Kimia, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Kompleks Puspiptek Serpong, Tangerang Selatan, 15314
Email: a) daryantounj1@gmail.com, b) ce.rustana59@gmail.com, c) sp.simanungkalit@gmail.com

## Abstrak
Telah  dilakukan  studi  penelitian  terkait  karakteristik  bioavtur  berbahan  dasar  getah  pinus  dengan menggunakan  metode  hidrogenasi.  Pada  penelitian  ini,  proses  hidrogenasi  dilakukan  didalam  reaktor  batch dengan  menginteraksikan secara langsung  gas  hydrogen dengan  minyak terpentin pada suhu 200 0 C dengan tekanan hydrogen 10 bar selama 1 jam. Produk yang diperoleh kemudian dianalisa titik beku yang dihasilkan. Selain  itu,  dilakukan  pula  analisa  GC-MS  untuk  mengetahui  komposisi  senyawa  hidrokarbon  yang terkandung  didalamnya.  Hasil  analisa  tersebut  kemudian  dibandingkan  dengan  spesifikasi  standard internasional  avtur  (ASTM  International)  untuk  mengetahui  karakteristik  produk  yang  dihasilkan. Berdasarkan  pengukuran  yang  telah  dilakukan,  diketahui  bahwa  titik  beku  produk  hidrogenasi  yang  terukur yaitu lebih rendah dari -69 0 C. Dimana, nilai ini telah memenuhi standard spesifikasi bahan bakar avtur yang dipersyaratkan yakni mempunyai titik beku maksimal pada suhu -47 0 C.
Kata-kata kunci : Minyak Terpentin, Hydrogenasi,  Titik Beku, Getah Pinus.

## Abstract
Research  studies  related  to  the  characteristics  of  bioavtur  made  from  pine  resin  was  investigated  by  using hydrogenation  method.  In  this  study,  the  hydrogenation  process  is  carried  out  in  a  batch  reactor  using hydrogen gas direct encounters with turpentine oil at a temperature of 200 0 C and a initial hydrogen pressure of  10  bar  for  1  hour.  Then,  product  obtained  will  be  tested  to  specification  (freezing  point)  based  on  the international  standard.  Moreover,  also  conducted  GC-MS  analysis  to  determine  the  composition  of hydrocarbons contained in the product. The analysis results are then compared to international  standards of aviation  fuel  specifications  (ASTM  International)  to  determine  the  characteristics  of  the  resulting  product. Based  on  the  measurements  that  have  been  done,  it  is  known  that  the  freezing  point  of  the  hydrogenation product  is  measured  at  less  than  -69 0 C.  Where,  this  value  has  to  meet  the  standard  specifications  of  the required aviation fuel which has a maximum freezing point at a temperature of -47 0 C.
Kata-kata kunci : Turpentine Oil, Hydrogenation,  Freezing Point, Pine Resin.
DOI: doi.org/10.21009/SPEKTRA.011.14
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA

## 1. PENDAHULUAN
Tanaman pinus tumbuh diketinggian 300-1800 meter diatas permukaan laut, tingginya dapat mencapai 10-40 meter. Bentuk batangnya membulat dan arah tumbuhnya tegak lurus keatas. Batang pinus berwarna kecoklatan  dengan  tekstur  yang  tidak  rata.  Salah  satu  manfaat  yang  dapat  diperoleh  dari  pohon  pinus adalah getah yang dihasilkan dari kulitnya, yang kita kenal sebagai getah pinus.
Indonesia merupakan penghasil getah pinus terbesar ke-3 dunia setelah China dan Brazil [1]. Sehingga, ditinjau  dari  tingkat  produksi,  getah  pinus  memiliki  potensi  yang  cukup  besar  untuk  dikembangkan sebagai bahan bakar pesawat. Riset mengenai bioavtur dilakukan untuk mengatasi peningkatan konsumsi avtur dan kewajiban penurunan emisi karbon dari sektor penerbangan [2].
Ekstraksi  getah  pinus  dapat  menghasilkan  minyak  terpentin.  Menurut  Nofra,  Sifat  fisika  minyak terpentin antara lain, tidak berwarna dan memiliki titik beku yang rendah yaitu mencapai  -55 0 C [3]. Jika ditinjau dari sudut pandang secara fisika, karakteristik titik beku yang dimiliki oleh minyak terpentin ini telah memenuhi salah satu spesifikasi standard avtur internasional yaitu memiliki titik beku yang rendah (maksimal -47 0 C). Sehingga. minyak terpentin berpotensi untuk dikembangkan menjadi bioavtur. Sumber bahan baku minyak terpentin (getah pinus) memiliki jumlah yang berlimpah dialam dan dapat diperbaharui dengan mudah. Sehingga, getah pinus termasuk dalam sumber energi terbarukan (renewable energy).  Ditinjau  dari  sudut  pandang  secara  kimia,  senyawa  hidrokarbon  pada  minyak  terpentin (monoterpen-C 10 H 16 )  memiliki jumlah  karbon  yang  identik  dengan jumlah  karbon  pada  avtur  yakni  C 10 - C 15 . Sehingga, minyak terpentin dimungkinkan untuk diproses menjadi bioavtur. Pada penelitian ini, proses hidrogenasi minyak terpentin dilakukan pada suhu 200 0 C dengan tekanan 10  bar  selama  1  jam.  Produk  yang  diperoleh  kemudian  dianalisa  titik  beku  yang  dihasilkan.  Selain  itu, dilakukan  pula  analisa  GC-MS  untuk  mengetahui  komposisi  senyawa  hidrokarbon  yang  terkandung didalamnya.  Hasil  analisa  tersebut  kemudian  dikaji  berdasarkan  spesifikasi  standard  internasional  avtur (ASTM Internasional) untuk melihat kelayakan penggunaan bioavtur yang diteliti.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  metode  eksperiment.  Dalam  penelitian  ini dilakukan studi terkait nilai titik beku yang dihasilkan dari produk hidrogenasi minyak terpentin.
Proses  diawali  dengan  menyiapkan  minyak  terpentin  sebanyak  20  ml,  kemudian  memasukannya kedalam  reaktor  batch.  Gas  hydrogen  lalu  dialirkan  hingga  tekanan  reaktor  mencapai  10  bar.  Setelah tekanan  tercapai,  proses  pemanasan  dimulai  dengan  mengatur  suhu  reaktor  hingga  mencapai  200 0 C, proses pemanasan berlangsung selama 1 jam.
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
Gambar 1. Research flowchart.
Tabel 1. Hasil Analisa GC-MS Produk Hidrogenasi Minyak Terpentin Pada Suhu 200 0 C, dengan tekanan hydrogen 10 bar selama 1 jam.
No Waktu Retensi (menit) Nama Senyawa Rumus Molekul Luas Peak (%) 1 6.146 𝛽 -Pyronene C 10 H 16 3.82 2 6.725 Cyclohexene, 1-Methyl-4-(1-Methyl ethylidene)- C 10 H 16 3.92 3 7.229 𝛾 -Pyronene C 10 H 16 8.87 4 7.544 4(8)-p-Menthene C 10 H 18 5.52 5 7.670 (+)-3-Carene C 10 H 16 8.19 6 7.973 p-Cymene C 10 H 14 28.44 7 8.061 Limonene C 10 H 16 25.01 Luas Total % 83.77
*Hanya luas peak dengan nilai lebih dari 1.51% yang ditampilkan.
Setelah  1  jam  proses  pemanasan,  produk  hidrogenasi  kemudian  diuji  karakteristik  fisika  yang dihasilkan  (pengujian  titik  beku  produk).  Kemudian,  membandingkan  hasil  pengukuran  tersebut  dengan Standar Uji International Avtur (ASTM International) untuk melihat kelayakan penggunaan bioavtur yang diteliti.  Selain  itu,  dilakukan  pula  analisis  GC-MS  dengan  menggunakan  Gas  Chromatography-Mass Spectrometry  (GC-MS)  Agilent  Technologies  5977A  MSD-DB  WAX  column  (NIST  mass  spectral database)  yang  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  senyawa  yang  terkandung  didalam  produk dan  juga menentukan besarnya persentase komposisi dari masing-masing senyawa yang terkandung didalamnya .
Hidrogenasi Analisis Data Kesimpulan Mulai Selesai P H = 10 bar T = 200 0 C t =    1 Jam Analisa : GC-MS, Titik Beku Minyak Terpentin

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil analisa GC-MS yang telah dilakukan, diketahui bahwa produk hidrogenasi yang diproses  dengan  suhu  200 0 C,  pada  tekanan  hydrogen  10  bar  selama  1  jam,  cenderung  mengandung senyawa hidrokarbon yang bervariasi dengan persentase yang berbeda-beda. Hasil analisa GC-MS produk hidrogenasi ditampilkan pada tabel 1.

## Analisa GC-MS Produk Hidrogenasi Terpentin
𝛼 -pinene  merupakan  komposisi  terbesar  didalam  minyak  terpentin  mencapai  82.9  %  [4]. Berdasarkan  hasil  analisa  GC-MS  yang  telah  dilakukan,  diketahui  bahwa  produk  hidrogenasi  minyak terpentin  cenderung  tidak  mengandung 𝛼 -pinene.  Hal ini  menunjukan  bahwa 𝛼 -pinene  telah  terkonversi membentuk senyawa lain.
Hasil  analisa  GC-MS  menunjukan  bahwa  produk  hidrogenasi  minyak  terpentin  mengandung setidaknya  7  unsur  utama  dengan  komposisi  terbesar  yaitu  Limonene  dan  p-Cymene  dengan  persentase masing-masing mencapai 25.01% dan 28.44%.
Grafik 1. Hasil Spektrum GC-MS Dari Produk Hidrogenasi Pada Suhu 200 0 C Dengan Tekanan Hidrogen 10 Bar Yang Diproses Selama 1 Jam.
Analisa GC-MS menunjukan bahwa pada tekanan 10 bar senyawa hidrokabon dengan rumus molekul C 10 H 18 yang  dihasilkan  mencapai  5.52%.  Berdasarkan  studi  yang  telah  dilakukan  oleh  simakova,  yang telah  menghidrogenasi  alpha  pinen,  produk  yang  dihasilkan  cenderung  identik  yaitu  sama-sama memperoleh  senyawa  hidrokarbon  C 10 H 18 [5].  Namun,  struktur  molekul  yang  dihasilkan  cenderung berbeda.
Hasil  analisa  GC-MS  menunjukan  bahwa  struktur  molekul  yang  terbentuk  pada  proses  hidrogenasi minyak  terpentin  merupakan  senyawa  hidrokarbon  yang  memiliki  rantai  bercabang,  sedangkan  menurut simakova senyawa hidrokarbon yang dihasilkan memiliki rantai siklik.
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
Pinane
4(8)-p-Menthene
Gambar 2. Struktur Molekul Pinane dan 4(8)-p-Menthene.
Selain  itu,  tingkat  konversi  yang  dihasilkan  pun  cenderung  berbeda.  Analisa  GC-MS  menunjukan bahwa  persentase  konversi  α-pinene  membentuk  senyawa  hidrokarbon  (C 10 H 18 )  yaitu  sebesar  3.6%. Menurut Simakova, persentase konversi α-pinene yang dihasilkan mampu mencapai 90%. Perbedaan ini diprediksi  disebabkan  karena  pengaruh  penggunaan  katalis  pada  proses  hidrogenasi.  Pada  eksperiment yang  dilakukan,  proses  hidrogenasi  berlangsung  tanpa  menggunakan  katalis.  Sehingga,  konversi  yang dihasilkan cenderung lebih lambat dan kurang optimal.

## Analisa Titik Beku Produk
Berdasarkan  standard  internasional,  bahan  bakar  avtur  diwajibkan  memenuhi  persyaratan  titik  beku maksimal  pada  suhu  -47 0 C  [6].  Sehingga,  pengamatan  perubahan  fase  produk  dilakukan  pada  suhu
rendah. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut :
Grafik 1. Perbandingan Titik Beku Produk Hidrogenasi Dengan Standard Avtur. Tabel 2. Titik Beku Produk Hidrogenasi dan Avtur. -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 Avtur Produk Titik Beku ( o C) Sampel

## GRAFIK PERBANDINGAN TITIK BEKU PRODUK HIDROGENASI DENGAN AVTUR
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
Berdasarkan grafik tersebut, diketahui bahwa titik beku produk berada dibawah titik beku bahan bakar avtur.  Ini  menunjukan  bahwa  titik  beku  produk  yang  dihasilkan  telah  memenuhi  standard  spesifikasi bahan bakar avtur yang diperbolehkan, dengan nilai titik beku mencapai -69 0 C.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  pembahasan  yang  telah  diuraikan  diatas,  diketahui  bahwa  produk  hidrogenasi  minyak terpentin  yang  diproses  pada  suhu  200 0 C  dengan  tekanan  10  bar  selama  1  jam,  memiliki  titik  beku mencapai  -69 0 C.  Dimana,  nilai  ini  telah  memenuhi  standard  spesifikasi  bahan  bakar  avtur  yang dipersyaratkan yakni mempunyai titik beku maksimal pada suhu -47 0 C.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  yang  sebesar-besarnya  terutama  kepada  Dr.  Dieni  Mansur  dan Muhammad  Arifuddin  Fitriady,  ST  dari  LIPI  KIMIA  (Research  Center  For  Chemistry)  yang  telah membantu dalam jalannya proses penelitian. Penulis juga berterima kasih kepada bapak Dadi (LIPI) untuk setiap pengarahan dalam penggunaan  reaktor batch selama proses penelitian berlangsung.

## DAFTAR ACUAN
[1] Sukadaryati,Harvesting of Pine Resin Using Three Tapping Techniques. Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan, Bogor,(2014)
[2] Setyaningsih,  D.,  Hambali,  E.,  Permatasari,  S.,  Muna,  N,  Bioavtur  Production  Process From  Palm  Oil  Based  Through  Hydrogenation  And  Catalytic  Cracking,  Bogor  Agricultural University Bogor, (2013)
[3] Nofra, H.S,Perancangan Pabrik Alpa-Terpineol (C 10 H 18 O) Dari Turpentin Dan Air (H 2 0) Dengan Kapasitas 15.000 Ton/Tahun,Universitas Lampung,Bandar Lampung,(2014)
[4] Bambang,  W.,  Sanro,  T.,  Djaban.,  T,Chemical  Compositions  Of  Pine  Resin,  Rosin  and Turpentine Oil From West Java,Forest Products Research and Development Center,Bogor,(2006)
[5] Simakova, I.L and V.A. Semikolenov,Kinetics of the Hydrogenation α-Pinene to cis-and trans-Pinanes on Pd/C”. Boreskov Institute of Catalysis,Russia,(2000)
[6] Bryan, M,World Jet Fuel Specifications,Exxon Mobile Aviation,United Kingdom,(2006)