Abstrak —Semakin  meningkatnya  produksi  biodiesel  maka gliserol  kasar  yang  merupakan  produk  samping  dari  reaksi transesterifikasi  dari  minyak  nabati  juga  semakin  besar.  Salah satu  cara  yang  dikembangkan  untuk  memanfaatkan  gliserol adalah  dengan  mengubahnya  menjadi  propilen  glikol  (1,2- propanadiol) melalui  proses  hidrogenasi  menggunakan katalis  heterogen  (padat).  Dalam  penelitian  ini  digunakan katalis padat NiO-MgO dengan support bentonit dan karbn aktif dalam  hidrogenasi  gliserol  untuk  mengetahui  pengaruh  jumlah katalis, berat promote terhadap bentonit atau karbon, suhu, serta waktu  reaksi  terhadap  besarnya  konversi  gliserol  dan  yield propilen  glikol  yang  dihasilkan.    Penelitian  ini  terdiri  dari  dua tahapan,  yaitu  preparasi  katalis  dan  pembuatan  propilen  glikol. Preparasi  katalis  dilakukan  melalui  proses  impregnasi  dan kalsinasi. Kemudian dilakukan proses pembuatan propilen glikol di  dalam  reaktor  batch  berpengaduk  dengan  berat  katalis,  berat promoter  terhadap  bentonit  dan  karbon  aktif,  suhu,  serta waktu reaksi  sesuai  variabel . Produk  hasil  proses  hidrogenasi dipisahkan  dari  katalis,  lalu  menganalisa  kadar  gliserol  sisa dengan  menggunakan  metode  titrimetri  dan  propilen  glikol terbentuk  menggunakan  analisa gas  chromatography (GC). Konversi  gliserol  terbaik  pada  proses  hidrogenasi  gliserol menjadi  propylene  glycol  dengan  katalis  NiO-MgO/Bentonit  dan NiO-MgO/Karbon masing-masing sebesar 50,419% dan 52,882% pada  kondisi  suhu  200°C,  tekanan  200  psi  dengan  20%  berat promote  terhadap  katalis  dan  7%berat  katalis  selama  2  jam. Yield propylene glycol terbaik dengan menggunakan katalis NiO- MgO/Bentonit sebesar 8,1848% pada kondisi suhu 220°C dengan 10% berat promote terhadap katalis dan 7%berat katalis selama 3 jam, sedangkan pada katalis NiO-MgO/Karbon diperoleh yield terbaik  sebesar  7,2607%  pada  kondisi  suhu  200°C  dengan  5% berat  promote  terhadap  katalis  dan  7%berat  katalis  selama  3 jam.
Kata  Kunci —  bentonit,  hidrogenasi,  karbon  aktif,  NiO-MgO, propilen glikol

## I. PENDAHULUAN
ROPILEN  GLIKOL  merupakan  salah  satu  komoditas utama bahan kimia dengan produksi tahunan dunia di atas 705.000 ton/tahun, pertumbuhan pasar sebesar 6 %, dan harga jual  produk  sekitar  US$  98/liter  [1]. Beberapa  kegunaan propilen  glikol  adalah  sebagai  resin polyester  unsaturated , fluida  fungsional  anti  beku pengganti  etilen  glikol,  farmasi, kosmetik,  liquid  detergen,  parfum,  cat,  dan personal  care . Propilen  glikol  dapat  diperoleh  melalui  reaksi  hidrogenasi
gliserol yang merupakan produk samping pembuatan biodiesel dalam reaksi transesterifikasi [2] .
Degradasi  gliserol  menjadi  propilen  glikol  pada  umumnya menggunakan katalis heterogen (padat). Pemilihan katalis jenis ini  disebabakan  karena  kelebihannya  dalam  hal  kemudahan dipisahkan dari campuran reaksinya (produk), tidak diperlukan adanya kondisi operasi pada temperatur tinggi, sehingga tidak perlu  dilakukan  adanya  proses  pemanasan  dalam  operasinya, yang secara tidak langsung dapat mereduksi kebutuhan energi yang  diperlukan  dibandingkan  dengan  katalis  homogen  [3]. Beberapa  jenis  katalis  heterogen  yang  pernah  diteliti  dalam proses hidrogenasi gliserol menjadi propilen glikol antara lain Ru/C,  Ru/Al 2 O 3 ,  Pd/C,  Cu,  Cu/Cr,  Ni/C,  Ni/Si-Al 2 O 3 ,  serta beberapa jenis katalis logam yang lain [4].
Gliserol  merupakan  salah  satu  senyawa  alcohol  yang memiliki  3  buah  gugus  hidroksil  dengan  nama  baku  1,2,3- propanatriol yang sangat mudah larut dalam air [5].
Propilen  glikol  atau  yang  biasa  disebut  dengan  1,2- propanadiol merupakan senyawa organic siatu diol atau ganda alcohol  dengan  rumus  molekul  C 3 H 8 O 2 .  Propilen  glikol merupakan senyawa tak berwarna, hampir tidak berbau, jernih, kental, higroskopis, dan larut dalam air, aseton dann kloroform [6].
Katalis adalah suatu zat atau senyawa yang berfungsi untuk mempercepat  jalannya  suatu  reaksi  kimia,  yaitu  bekerja dengan menurunkan energi aktivasi [7]. Pada umumnya katalis terbentuk oleh beberapa komponen yaitu: fasa aktif, peyangga, promoter, pengikat ( binder ) [8].
Pada  penelitian  ini  dipilih  katalis  NiO-MgO  dengan support  bentonit  dan  karbon  aktif . Manfaat  dari  penelitian  ini adalah  untuk  mempelajari  penggunaan  bentonit  dan  karbon aktif  sebagai supporting  agent pada  katalis  NiO-MgO sehingga di dapatkan produk yang diinginkan dan mengurangi biaya  produksi.    Mendapatkan  pengetahuan  tentang  pengaruh penggunaan katalis NiO-MgO support bentonit dan NiO-MgO support karbon  aktif  terhadap  yield  propilen  glikol  hasil hidrogenasi  gliserol.  Memperoleh  alternatif  proses  terbaik dalam  pembuatan  propilen  glikol  dari  gliserol  dengan  proses katalitik,  sehingga  dapat  memanfaatkan  dan  meningkatkan nilai  tambah  gliserol  sebagai  produk  samping  pada  proses pembuatan biodiesel.

## Pemanfaatan Bentonit dan Karbon Sebagai Support Katalis NiO-MgO pada Hidrogenasi Gliserol
Ferlyna Sari, Iqbaal Abdurrokhman dan Ignatius Gunardi Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : gunadi_tk@yahoo.com
P

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan untuk penelitian ini ada dua yaitu alat proses kalsinasi dan reaktor hidrogenasi. Alat proses kalsinasi digunakan  untuk  aktivasi  katalis.  Reaktor  hidrogenasi digunakan  untuk  menghidrogenasi  gliserol  menjadi  propilen glikol.  Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah bentonit  dan  karbon  aktif  yang  digunakan  sebagai  support katalis. NiCl 2 dan MgCO 3 untuk sisi aktif katalis.

## B. Prosedur Pembuatan Katalis

## Gambar.1 Alat kalsinasi
Keterangan : 1. Kompresor 2. Furnace 3. Panel kontrol furnace
4. Katalis
5. Erlenmeyer
6. Gelembung gas
7. Tabung gas H 2
Preparasi  katalis  NiO-MgO  support  bentonit  dengan menggabungkan  metode  dealuminasi  bentonit  dan  metode impregnasi  [9].  Kemudian  dikalsinasi  selama  5  jam  dengan suhu  500 o C.  Katalis  NiO-MgO  support  karbon  aktif  di preparasi  dan  di  kalsinasi  pada  suhu  400 o C  selama  4  jam, dengan mengalirkan udara.

## C. Proses Hidrogenasi

## Gambar.2 Serangkaian Alat Hidrogenasi
Keterangan Gambar:
1. Tabung gas N 2
2. Tabung gas H 2 3. Valve tube gas N 2 4. Valve tube gas H 2 5. Heater 6. Tube reaktor gas N 2 /H 2
7. Larutan gliserol
8. Pengaduk
9. Reaktor
10. Thermocouple
11. Katalis
12. Indikator tekanan reactor
13. Gas outlet valve
14. Panel control heater -reaktor
Untuk memperoleh produk propilen glikol maka dilakukan hidrogenasi  dengan  menggunakan  reaktor  hidrogenasi dengan  memasukkan  bahan  baku  gliserol  85%  dan menambahkan  katalis  NiO-MgO  dengan support bentonit atau karbon sesuai variabel.

## D.  Analisa Katalis dan Produk
Katalis  NiO-MgO support bentonit  maupun  karbon  di analisa  kristalinitas  oksida  NiO  dan  MgO  dengan menggunakan X-Ray  Diffraction (XRD)  dan  di  analisa  luas permukaan  dengan  menggunakan  analisa Braumer  Emmet Teller (BET).
Produk  di  analisa  dengan  menggunakan  analisa kromatografi  gas  untuk  mengetahui  kadar  propilen  glikol yang terbentuk. Kadar gliserol sisa di analisa dengan  metode titrimetri mnggunakan sodium meta periodate (NaIO 4 ), asam sulfat(H 2 SO 4 ),  asam  klorida(HCl)  dan  natrium  hidroksida (NaOH).

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Karakterisasi Katalis
1. Luas Area
Luas  area  dari  katalis  NiO-MgO  dengan  support  bentonit maupun karbon ditunjukkan pada table 1 sebagai berikut :

## Tabel.1 Hasil Analisa BET katalis NiO-MgO
Katalis Luas Area(m 2 /g) Carbon aktif 460,706 Bentonit 71,612 NiO-MgO/Karbon (berat promote 5%) 333,250 NiO-MgO/Bentonit (berat promote 10%) 37,574
Dari  Tabel.1  dapat  diketahui  bahwa  katalis  NiO- MgO/Karbon  dan  NiO-MgO/Bentonit  hasil  preparasi  dalam penelitian  ini  memiliki  ukuran  luas  area  yang  lebih  kecil dibandingkan  dengan support nya.  Maka  NiO  dan  MgO  hasil preparasi telah terimpregnasi ke permukaan support .
7

## 2. X-Ray Diffraction (XRD)
Fase  kristal  dari  katalis  NiO-MgO/Karbon  dan  NiO- MgO/Bentonit  yang  digunakan  dalam  reaksi  hidrogenasi gliserol diidentifikasi melalui analisa XRD.
Gambar.3 Pola difraksi katalis 5% NiO-MgO/karbon aktif
Dari  Gambar.3  dapat  diketahui  bahwa  pola  difraksi  untuk karateristik  NiO  ditunjukkan  peak  pada  sudut  37,3173 o , 43,3329 o ,  dan  62,9357 o ,  MgO ditunjukkan  oleh  peak  pada sudut 32,6934 o , 41,3556 o dan 54,1859 o .
Gambar.4 Pola difraksi katalis 10% NiO-MgO/Bentonit
Dari  Gambar.4  dapat  diketahui  bahwa  pola  difraksi  untuk karateristik  NiO  ditunjukkan  peak  pada  sudut  37,2102 o , 43,2400 o ,  dan  62,8102 o ,  MgO ditunjukkan  peak  pada  sudut 32,2044 o , 43,2170 o dan 59,7681 o .
Dari  hasil  analisa  diatas  dapat  disimpulkan  bahwa    katalis NiO-MgO support Karbon  atau  Bentonit  telah  terimpregnasi ke permukaan support .

## B. Hasil Uji katalitik
1. Pengaruh jumlah Promote dalam Katalis terhadap konversi dan yield
Gambar.5 Pengaruh Berat Promote terhadap konversi
Gambar.6 Pengaruh berat Promote terhadap yield
Gambar.5  menunjukkan  bahwa  konversi  semakin  besar dengan  bertambahnya  jumlah promote dalam  katalis..  Pada gambar.6  menunjukkan  yield  terbaik  untuk  katalis  NiO- MgO/Karbon  pada  berat promote 5%  sebesar  3,776% dengan  konversi    42,707%.  Katalis  NiO-MgO/Bentonit pada  berat promote 10%  sebesar  4,474%  dengan  konversi 41,386%.

## 2.  Pengaruh  Jumlah  Katalis  pada  reaktan  terhadap Konversi dan yield

## Gambar.8 Pengaruh berat katalis terhadap yield
Gambar.7  menunjukkan  bahwa  konversi  semakin  besar dengan bertambahnya jumlah katalis dalam reaktan. Gambar.8 menunjukkan bahwa yield semakin besar dengan bertambahnya  berat  katalis  dalam  reaktan.  Hal  ini  sesuai dengan  literatur  yang  menyebutkan  bahwa  semakin  banyak jumlah  katalis  semakin  besar  konversi  dan  yield  yang  terjadi. Yield  terbaik  untuk  katalis  NiO-MgO/Karbon  pada  berat katalis 7% sebesar 4,296% dengan konversi 52,882%. Katalis NiO-MgO/Bentonit  pada  berat  katalis  7%  sebesar  6,199% dengan konversi 50,419%.

## 3. Pengaruh Suhu terhadap Konversi dan Yield

## Gambar.9 Pengaruh suhu terhadap konversi dan yield
Pengaruh  suhu  terhadap  konversi  adalah  semakin  tinggi suhu  reaksi  maka  konversinya  juga  semakin  tinggi.  Pada Gambar.9  menunjjukan  bahwa  suhu  operasi  maksimal  untuk memperoleh  propilen  glikol  pada  katalis  NiO-MgO/Karbon aktif adalah pada suhu 200 o C, untuk katalis NiO-MgO/bentonit pada  suhu  220 o C.  Yield  terbaik  untuk  katalis  NiO- MgO/Karbon  pada  berat  suhu  reaksi  200 o C  sebesar  4,5215% dengan  konversi  39,551%.  Katalis  NiO-MgO/Bentonit  pada suhu reaksi 220 o C sebesar 6,9563% dengan konversi 40,451%.

## 4. Pengaruh waktu terhadap Yield

## Gambar.10 Pengaruh waktu terhadap Yield
Gambar.10 menunjukkan bahwa semakin lama waktu reaksi maka  semakin  besar  pula yield yang  dihasilkan.  Ditunjukkan pada katalis
NiO-MgO/Karbon aktif dan NiO- MgO/Bentonitdengan  variabel  palling  besar yield juga semakin  besar.  Yield  terbaik  untuk  katalis  NiO-MgO/Karbon pada  waktu  reaksi  180  menit  sebesar  7,2607%.  Katalis  NiO- MgO/Bentonit pada waktu reaksi 180 menit sebesar 8,1848%.

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Katalis  NiO-MgO  /Bentonit  dan  NiO-MgO  /Karbon  dapat digunakan  sebagai  katalis  dalam  reaksi  hidrogenasi  gliserol menjadi  propylene  glycol.  Konversi  gliserol  terbaik  pada proses  hidrogenasi  gliserol  menjadi  propylene  glycol  dengan katalis  NiO-MgO/Bentonit  sebesar  50,419%  dengan  yield 6,199%  sedangkan  konversi  pada  katalis  NiO-MgO/Karbon sebesar  52,882%  dengan  yield  4,296%  pada  kondisi  suhu 200°C,  tekanan  200  psi  dengan  20%  berat  promote  terhadap katalis  dan  7%berat  katalis  selama  2  jam.  Yield  propylene glycol terbaik dengan menggunakan katalis NiO- MgO/Bentonit  sebesar  8,1848%  pada  kondisi  suhu  220°C dengan  10%  berat  promote  terhadap  katalis  dan  7%  berat katalis  selama  3  jam,  sedangkan  pada  katalis  NiO- MgO/Karbon  diperoleh  yield  terbaik  sebesar  7,2607%  pada kondisi suhu 200°C dengan 5% berat promote terhadap katalis dan 7%berat katalis selama 3 jam.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  selaku  penulis  dari  penelitian  ini  mengucapkan terimakasih  kepada  pembimbing  bapak  Ignatius  Gunardi,  dan bapak  Achmad  Roesyadi  yang  telah  memberikan  kesempatan untuk  melakukan  penelitian  di  Laboratorium  Teknik  Reaksi Kimia  FTI-ITS,  serta  terimakasih  kepada  pihak  pihak  yang telah  membantu  dalam  kelancaran  penulisan  hasil  penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Pagliaro,  Mario.  2007.  From  Glycerol  to  Value-Added  Products.  New York: Wiley.
[2] Dasari,  A.  Mohanprasad.  2006.  Catalytic  Conversion  of  Glycerol  and Sugar Alcohols to Value-Added Products. Columbia: Disertasi Program
Doktor Filsafat. University of Missouri.
[3] Harahap,  Hendar.  2008.  Optimasi  Transesterifikasi  Refinery  Bleached Deodorized  Palm  Oil  Menjadi  Metil  Ester  Menggunakan  Katalis Lithium  Hidroksida.  Medan:  Tesis  Program  Studi  Pascasarjana  Teknik
Kimia. Universitas Sumatera Utara.
[4] Dasari,  A.M.,  Pim-Pahn,  K.,  William,  R.S.,  Galen,  J.S.  2005.  Low Preassure  Hydrogenolysis  of  Glycerol  to  Propylene  Glycol.  Journal  of
Applied Catalysis A: General 281 (2005) 225-231.
[5] Zulfikar.  2010.  Pengaruh  Katalis  Kalsium  Karbonat  dan  Gliserol Terhadap  Produk  Gliserolisis  Refined  Bleached  Deodoriez  Palm  Oil.
Medan: Skripsi Jurusan Teknik Kimia - FT. Universitas Sumatera Utara.
[6] Ullmann,  Fritz.  2003. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 6 th Edition. Weinheim: Wiley-VCH.
[7] Ulyani,  Visti.  2008.  Reaksi  Katalisis  Oksidasi  Vanili  Menjadi  Asam Vanilat  Menggunakan  Katalis  TiO 2 Al 2 O 3 (1:1)  Yang  Dibuat  Dengan PEG  6000.  Jakarta:  Skripsi  Jurusan  Kimia  -  FMIPA.  Universitas Indonesia.
[8] Kirk-Othmer, 1998, Encyclopedia of Chemical Technology, 4 th edition,
John Willey & Sons Inc., USA.
[9] Widayat  dkk.2010.Pengaruh  Waktu  Dealuminasi  dan  Jenis  Sumber Zeollit  Alam  terhadap  Kinerja  H-zeolit  untuk  Proses  Dehidrasi  Etanol. Jurnal reaktor,Vol.13 No. 1, juni 3020, Hal. 51-57