ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 15 (3) (2012) : 76 – 78
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pirolisis Kulit Biji Jambu Mete (Anacardium occidentale L.) dengan Katalis Ni-Ag/Zeolit
Eva Noer Kartika a , Linda Suyati a* , Rahmad Nuryanto a
a Physical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: linda_suyati@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t Keywords: cashew nut shell, pyrolysis, Ni-
Ag/zeolite
Pyrolysis of cashew nut shell ( Anacardium occidentale L.) with Ni-Ag/zeolite catalyst to get the liquid product and to compare with liquid product of pyrolysis with Ni/zeolite catalyst has been conducted. Pyrolysis was performed on various temperature of 200, 250, 300, 350, and 400°C. The gas product was condensed on ice-salt cooler then analysed by GC- MS. The result showed that the raise of temperature produced more liquid. The pyrolysis of cashew nut shell using Ni/zeolite catalyst resulted in 0-4.56% liquid product while the pyrolysis  using  Ni-Ag/zeolite  catalyst  resulted  0-5.20%  liquid  product.  The  main compounds of the liquid product were 3-octylphenol and 2-(octyloxycarbonyl) benzoic acid. While the pyrolysis with Ni/zeolit catalyst on 300°C and with Ni-Ag/zeolit catalyst on 250°C resulted in 3-nonilphenol and 2-(octyloxycarbonyl) benzoic acid.

## A b s t r a k
Kata kunci: kulit biji jambu mete, pirolisis, Ni- Ag/zeolite
Telah dilakukan pirolisis kulit biji jambu mete ( Anacardium occidentale L.) dengan katalis Ni-Ag/zeolit  untuk  mendapatkan  produk  cair  hasil  pirolisis  dan  membandingkannya dengan produk cair pirolisis dengan katalis Ni/zeolit.. Pirolisis dilakukan dengan variasi temperatur 200, 250, 300, 350, dan 400°C. Produk yang berupa gas dikondensasikan pada pendingin es-garam kemudian dianalisis dengan GC-MS. Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi temperatur pirolisis semakin banyak massa produk cair yang dihasilkan. Pirolisis kulit biji jambu mete dengan katalis Ni/zeolit menghasilkan produk cair sebesar 0-4,56% dan pirolisis dengan katalis Ni-Ag/zeolit menghasilkan produk cair sebesar 0- 5,20%. Senyawa utama yang terkandung dalam produk cair pirolisis kulit biji jambu mete dengan  katalis  Ni-Ag/zeolit  maupun  Ni/zeolit  adalah  3-octylphenol  dan  2- (octyloxycarbonyl)  benzoic  acid,  kecuali  pirolisis  dengan  katalis  Ni/zeolit  pada  suhu 300°C dan  dengan  katalis Ni-Ag/zeolit  pada  suhu 250°C,  senyawa  utamanya adalah 3- nonilphenol dan 2-(octyloxycarbonyl) benzoic acid.

## 1. Pendahuluan
Pemanfaatan  tanaman  jambu  mete (Anacardium occidentale  L.) masih  terbatas  hanya  pada  bijinya, meskipun  kulit  bijinya  juga  dapat  dimanfaatkan. Sebanyak  30-35%  dari  kulit  ini  mengandung  minyak yang  dikenal  sebagai  minyak  kulit  biji  jambu  mete ( Cashew  Nut  Shell  Liquid /CNSL)  dengan  komposisi  yang merupakan  campuran-campuran  asam  anarkadat, kardol,  dan  kardanol.  Salah  satu  dari  ketiga  senyawa tersebut,  yaitu  kardanol,  baik  untuk  digunakan  sebagai
bahan bakar alternatif karena menghasilkan emisi yang lebih  rendah  dibandingkan  bahan  bakar  fosil  dan  tidak merusak mesin [1].
Kendala yang dialami dalam pemanfaatan kardanol sebagai  bahan  bakar  alternatif  adalah  rendahnya persentase  kardanol  dalam  CNSL  alam,  yaitu  hanya sebesar  10-22%,  sementara  kandungan  terbanyak sebesar 46-65% yang berupa asam anarkadat memiliki tingkat korosivitas yang tinggi. Asam anarkadat mudah mengalami dekarboksilasi selama pemanasan, sehingga
pada  CNSL  yang  diperoleh  dari  pemanasan  kulit  biji jambu  mete  pada  suhu  180-200°C  memiliki  komposisi 60-95% kardanol, 4-19% kardol, 1-2% asam anarkadat, 0,3-10% material polimerik, dan 1,2-4,1% 2-metilkardol [1].
Kendala  lain  yang  dihadapi  dalam  pemanfaatan kardanol sebagai bahan bakar adalah viskositasnya yang masih cukup tinggi sehingga mempengaruhi pemompaan  dan  pembakaran  dalam  mesin.  Akibatnya, kardanol  masih  sebatas  digunakan  sebagai  campuran bahan  bakar  (biofuel  blends)  dan  persentasenya  hanya sebesar  10-25%  dalam  biofuel  blends,  maka  dari  itu diperlukan  modifikasi  untuk  mendapatkan  senyawa turunan  kardanol,  misal  dengan  rantai  samping  yang lebih  pendek,  agar  dapat  dimanfaatkan  lebih  maksimal sebagai bahan bakar.
Tsamba dkk. [2]  telah  membandingkan  pirolisis tanpa katalis antara sabut kelapa, kulit biji jambu mete, dan  serbuk  kayu.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa pirolisis  sabut  kelapa  dan  kulit  biji  jambu  mete menghasilkan  produk  cair  dengan  kandungan  rantai hidrokarbon lebih banyak dibandingkan produk cair hasil pirolisis  serbuk  kayu,  oleh  karena  itu  sabut  kelapa  dan kulit  biji  jambu  mete  berpotensi  untuk  menjadi  bahan bakar  alternatif  yang  lebih  baik  dibandingkan  serbuk kayu.
Proses  pirolisis  dapat  dilakukan  dengan  maupun tanpa  katalis.  Penggunaan  katalis  diharapkan  mampu meningkatkan aktivitas dan selektivitas produk. Logam aktif  yang  umum  digunakan  sebagai  katalis  dalam pirolisis  adalah  Ni  [3].  Menurut  Jeong  dan  Kang  [4], katalis  teremban  Ni  umum  digunakan  karena  memiliki aktivitas  katalitik  yang  tinggi.  Nikel  diembankan  pada material berpori seperti zeolit untuk memperbesar luas permukaannya  dan  meningkatkan  selektivitas  produk. Pori-pori  zeolit  berperan  dalam  modifikasi  molekul. Senyawa  yang  melebihi  ukuran  pori  akan  mengalami perengkahan  [5]  Katalis  teremban  Ni  rentan  terhadap deaktivasi  yang  disebabkan  pengendapan  arang  ( coke ). Jeong dan Kang [4] mempelajari efek penyisipan logam Ag  dalam  katalis  teremban  Ni.  Logam  Ag  mampu membantu  mempertahankan kestabilan  kristalinitas Ni dan mencegah penggumpalan pada suhu yang tinggi.
Pirolisis  kulit  biji  jambu  mete  dengan  katalis  Ni- Ag/zeolit akan menghasilkan produk yang lebih banyak dibandingkan  pirolisis  dengan  katalis  Ni/zeolit  dan rantai  hidrokarbon  yang  lebih  pendek  serta  sedikit mengandung asam anarkadat dalam produk cairnya.

## 2. Metodologi
Sebanyak  150  gram  kulit  biji  jambu  mete  dan  1,5 gram  katalis  ditempatkan  dalam  reaktor  pirolisis, kemudian dipanaskan pada variasi suhu antara 200, 250, 300, 350, dan 400°C dengan kondisi inert selama 2 jam. Gas hasil pirolisis dialirkan ke pendingin campuran es- garam dan produk cair yang dihasilkan dianalisis dengan GC-MS.

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Katalis  Ni/zeolit  memiliki  keasaman  1,257  x  10 -3 mol.g -1 , luas permukaan 32,3616 m 2 .g -1 , dan kandungan logam Ni sebesar 3,06% sedangkan katalis  Ni-Ag/zeolit memiliki  keasaman  1,562x10 -3 mol.g -1 ,  luas  permukaan 18,9066 m 2 .g -1 , dan kandungan logam Ni sebesar 3,23% dan Ag sebesar 0,03%.
Pirolisis  kulit  biji  jambu  mete  pada  variasi temperatur  didapatkan  produk  padat,  cair,  dan  gas. Produk cair berwarna jernih (fraksi air) dan hitam (fraksi non air). Masih adanya produk gas menunjukkan bahwa tidak  semua  gas  yang  dihasilkan  selama  pirolisis  dapat dikondensasikan.  Pirolisis  dengan  katalis  Ni-Ag/zeolit masih  menghasilkan  produk  cair  yang  lebih  sedikit dibandingkan  dengan  katalis  Ni/zeolit  karena  luas porinya yang kecil sehingga reaktan cenderung tertahan pada mulut pori sehingga mengalami perengkahan lebih lanjut.
Gambar 1. Grafik konversi massa produk cair pirolisis dengan katalis Ni/zeolit (garis biru) dan katalis  Ni- Ag/zeolit (garis merah)
Gambar 2. Grafik konversi massa produk gas pirolisis dengan katalis Ni/zeolit (garis biru) dan katalis  Ni- Ag/zeolit (garis merah)
Gambar  di  atas  menunjukkan  adanya  perubahan massa produk cair dan produk gas hasil pirolisis minyak kulit  biji  jambu  mete  pada  berbagai  temperatur.  Atkins [6]  menyebutkan  bahwa  semakin  tinggi  temperatur, maka semakin banyak massa produk cair yang terbentuk. Hal  ini  disebabkan  dengan  bertambahnya  temperatur, energi  yang  tersedia  untuk  memutuskan  ikatan  juga bertambah  sehingga  semakin  banyak  senyawa  yang terengkah.  Senyawa-senyawa  yang  ada  dalam  hasil pirolisis  tersebut  dapat  diperoleh  dari  interpretasi kromatogram seperti yang ada di bawah ini:
Gambar 3. Kromatogram produk cair hasil pirolisis kulit biji jambu mete dengan katalis Ni/zeolit pada
temperatur 400°C
Gambar 4. Kromatogram produk cair hasil pirolisis kulit biji jambu mete dengan katalis Ni-Ag/zeolit pada temperatur 400°C
Kandungan  senyawa  pada  produk  cair  tersebut didominasi  oleh 3-octylphenol dan 2-(octyloxycarbonyl) benzoic  acid ,  kecuali  pirolisis  dengan  katalis  Ni/zeolit pada suhu 300°C dan pirolisis dengan katalis Ni/Ag/zeolit pada  suhu  250°C,  senyawa  utamanya  adalah 3- nonilphenol dan 2-(octyloxycarbonyl) benzoic acid .
Kandungan  terbesar  dalam  kulit  biji  jambu  mete adalah  kardanol,  yaitu  sebanyak  46-65%.  Selama pemanasan,  asam  anarkadat  mengalami  dekarboksilasi menjadi  kardanol  [1],  selanjutnya  kardanol  terengkah oleh  adanya  katalis  menjadi  senyawa-senyawa  yang memiliki  rantai  hidrokarbon  samping  lebih  pendek. Kardanol  mengalami  pemotongan  rantai  secara  acak selama proses pirolisis.
Kromatogram  produk  cair  kulit  biji  jambu  mete memperlihatkan bahwa pirolisis dengan bantuan katalis Ni-Ag/zeolit  masih  menghasilkan  senyawa  yang  lebih beragam dibandingkan dengan katalis Ni/zeolit, terlihat dari  lebih  banyaknya  puncak  pada  kromatogram.  Lebih banyaknya  senyawa  yang  dihasilkan,  menunjukkan katalis  Ni-Ag/zeolit  memiliki  selektivitas  yang  lebih rendah terhadap suatu produk.

## 4. Kesimpulan
Pirolisis  kulit  biji  jambu  mete  dengan  katalis Ni/zeolit menghasilkan produk cair sebesar 0-4,56% dan pirolisis  dengan  katalis  Ni-Ag/zeolit  menghasilkan
produk  cair  sebesar  0-5,20%  dari  150  gram  kulit  biji jambu  mete.  Senyawa  utama  yang  terkandung  dalam produk cair pirolisis kulit biji jambu mete dengan katalis Ni-Ag/zeolit adalah 3-octylphenol dan 2-
(octyloxycarbonyl)  benzoic  acid ,  kecuali  pirolisis  dengan katalis  Ni/zeolit  pada  suhu  300°C  dan  pirolisis  dengan katalis Ni-Ag/zeolit pada suhu 250°C, senyawa utamanya adalah 3-nonilphenol dan 2-(octyloxycarbonyl)  benzoic acid .

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Francisco  HA  Rodrigues,  Francisco  CF  França,  José RR  Souza,  Nágila  MP  Ricardo,  Judith  Feitosa, Comparison  between  physico-chemical  properties of the technical Cashew Nut Shell Liquid (CNSL) and those  natural  extracted  from  solvent  and  pressing,
Polímeros , 21, 2, (2011) 156-160 http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282011005000028
[2]  Alberto  J.  Tsamba,  Weihong  Yang,  Wlodzimierz Blasiak, Pyrolysis characteristics and global kinetics of  coconut  and  cashew  nut  shells, Fuel  Processing Technology , 87, 6, (2006) 523-530 http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2005.12.002 [3]  Mihaela  Lazar,  Maria  Mihet,  Monica  Dan,  Valer Almasan,  Petru  Marginean,  Preparation  and characterization  of  nickel  based  multicomponent catalysts,  Journal  of  Physics:  Conference  Series, (2009).
[4]  Harim  Jeong,  Misook  Kang,  Hydrogen  production from  butane  steam  reforming  over  Ni/Ag  loaded MgAl  2  O  4  catalyst, Applied  Catalysis  B: Environmental , 95, 3, (2010) 446-455
http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.01.026
[5]  Bruce  C  Gates,  James  R  Katzer,  George  CA  Schuit, Chemistry of catalytic processes, McGraw-Hill New York, 1979.
[6]  PW Atkins, Kimia Fisika jilid II. Kartohadiprodjo II, penerjemah; Rohhadyan T, editor, in, Oxford: Oxford University  Press.  Terjemahan  dari:  Physical Chemistry, 1999.