## SINTESIS DAN KARAKTERISASI H-ALUMINOSILIKAT SEBAGAI KATALIS SINTESIS BIOGASOLINE DARI ASAM OLEAT
Abdulloh Abdulloh * , Ahmadi Jaya Permana, Deasi Adhiani Farida Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Jl. Mulyorejo, Surabaya
* email: abdulloh@fst.unair.ac.id
Received 24 September 2019 Accepted 31 December 2019

## Abstrak
Aluminosilikat dapat digunakan sebagai katalis dalam reaksi prengkahan. Pada  penelitian ini  telah  dilakukan  sintesis  katalis  H-aluminosilikat  melalui  metode  hidrotermal  dengan rasio  Si/Al  sebesar  20.  Karakterisasi  yang  telah  dilakukan  meliputi  uji  XRD,  FTIR,  dan keasaman. Hasil XRD menunjukkan katalis H-aluminosilikat berbentuk amorf, sedangkan pada FTIR menunjukkan ikatan Si-O-Al pada bilangan gelombang 457 cm -1 . Uji situs asam menunjukkan  katalis  H-aluminosilikat  memiliki  jumlah  asam  Brønsted  sebesar  0.0272 mmol/g dan jumlah sisi asam Lewis sebesar 0.0005 mmol/g. Proses perengkahan asam oleat telah  dilakukan  pada  suhu  340 o C  selama  3  jam  dan  5  jam.  Produk cracking yang  diuji dengan GC-MS tidak menunjukkan pembentukan senyawa biogasoline.
Katakunci : H-aluminosilikat, biogasoline, situs asam Brönsted-Lewis dan asam oleat

## Abstract
Aluminosilicate  can  be  used  for cracking reaction.  In  this  study,  catalyst  of  H- aluminosilicate has been synthesized by hydrothermal method with ratio molar Si/Al is 20. The characterizations has been performed by XRD, FTIR and acidity test. Characterization by XRD showed that catalyst of H-aluminosilicate have structure amorphous, while FTIR showed Si-O-Al bond at 457 cm -1 . The acidity test showed that catalyst of H-aluminosilicate have Brønsted acid site 0.0272 mmol/g and Lewis acid site 0.0005 mmol/g. Oleic acid was cracking at 340 o C for 3 and 5 hours. The product has been analyzed by GC-MS not showed compound forming biogasoline .
Keywords : H-aluminosilicate, biogasoline, situs asam Brönsted-Lewis and oleic acid

## Pendahuluan
Indonesia  terancam  mengalami  krisis energi dalam beberapa tahun kedepan. Hal ini  disebabkan  karena  jumlah  konsumsi bahan  bakar  minyak  (BBM),  terutama bensin    ( gasoline )  terus  mengalami peningkatan. Komsumsi bensin untuk jenis premium (RON 88), pertalit (RON 90) dan pertamax  (RON  92)  di  Indonesia  tahun 2016  adalah  32,27  juta  KL.  Jumlah tersebut naik menjadi 33,17 juta KL pada tahun 2017 dan 34,10 juta KL pada tahun
2018. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut pemerintah Indonesia melalui PT. Pertamina  melakukan  impor  sebesar 15,70,  17,66  dan  18,52  juta  KL  berturut- turut  untuk  tahun  2016,  2017  dan  2018 (Adi  et  al.,  2019).  Impor  yang  dilakukan tersebut berdampak pada inflasi dan neraca keuangan  negara  tidak  berimbang  akibat subsidi  BBM  untuk  menghindari  krisis ekonomi.
Untuk menghindari
permasalahan tersebut, pemerintah
Indonesia  mendorong  upaya  pencarian
bahan  bakar  alternatif  sebagai  pengganti suplai energi berbasis minyak bumi. Salah satunya adalah dengan mensintesis biogasoline dari  bahan  baku  yang  bisa diperbarui,  yaitu  minyak  nabati,  hewani, minyak bekas atau asam lemak bebas ( free fatty acid : FFA).
Katalis  berbasis  silika-alumina  telah banyak  disintesis  dan  digunakan  untuk reaksi cracking . Pradinaputri, 2016 menggunakan  katalis  Zr/silika-alumina untuk  sintesis biogasoline dari  minyak pelumas bekas menghasilkan fraksi biogasoline  29,81%.  Trisunaryanti,  2010 menggunakan  katalis  berbasis  silika- alumina alam, yaitu zeolit alam teraktivasi asam dan hidrotermal dapat menghasilkan fraksi bensin sebesar 68,10%. Berdasarkan hal  tersebut  maka  pada  penelitian  ini dilakukan  sintesis biogasoline dari  asam oleat  melalui  metode catalytic  cracking menggunakan  katalis  berbasis  silika- alumina,  yaitu  H-aluminosilikat.  Asam oleat dipilih karena hampir semua macam minyak nabati.

## Metode Penelitian
Bahan  utama  yang  digunakan  dalam pembuatan katalis H-aluminosilikat adalah natrium  aluminat,  tetraetil  ortosilikat (TEOS, Merck, 98%), etrapropilamonium hidroksida  (TPAOH,  Merck,  40%  dalam air), Cetiltrimetilamonium bromida (CTABr), dan ammonium asetat (CH 3 COONH 4 ) dan asam oleat.
Instrumen  yang  digunakan  untuk karakterisasi  H-aluminosilikat  terdiri  dari X-Ray Diffraction (XRD) X’Pert 1 Philips dan spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR). Dalam pembuatan katalis H-aluminosilikat,
digunakan  peralatan  pendukung  lainnya seperti:  timbangan  analitik, hotplate ,
pipet, centrifuge ,  pengaduk,  autoklaf,
termometer, oven, dan alat gelas. Peralatan untuk cracking asam  oleat  terdiri  dari seperangkat  alat destilasi  sederhana,  serta beberapa  peralatan  gelas  laboratorium pendukung  lainnya.  Instrumen  yang  akan digunakan untuk uji produk hasil cracking
adalah gas chromatography mass spectroscopy (GC-MS).

## Sintesis H-aluminosilikat
Katalis H-aluminosilikat disintesis melalui metode hidrotermal dengan komposisi  molar:  1  SiO:  0,05  Al 2 O 3 :  0,2 TPAOH:  38  H 2 O:  3,85  CTABr.  Sintesis dilakukan  dengan  melarutkan  natrium aluminat  (NaAlO 2 )  sebanyak  2,05 gram dalam  46  mL  akuades.  Campuran ditambah larutan TEOS dengan perbandingan  mol  Si/Al  20  lalu  distirer selama 1 jam dan ditetesi dengan TPAOH sedikit  demi  sedikit.  Campuran  yang dihasilkan  diautoklaf  pada  suhu  60 o C selama  96  jam.  Sol  yang  terbentuk, ditambah CTABr sebanyak 9,46 gram dan distirer  selama  30  menit.  Campuran diperam  selama  3  jam  dan  dicuci  hingga pH netral lalu dikeringkan pada suhu 60 o C dan 110 o C. Selanjutnya padatan dikalsinasi pada suhu 550 o C dengan dialiri gas N 2 selama 1 jam dan tanpa N 2 selama 6  jam  untuk  menghilangkan template-
template organic. Pertukaran kation dilakukan dengan mencampurkan aluminosilikat  hasil  sintesis  sebanyak  1 gram  dalam  40  mL  larutan  ammonium asetat 0,5M dan direfluks pada suhu 60 o C selama  tiga  jam.  Hasil  campuran  yang didapat  disentrifus  untuk  dipisahkan  dari filtratnya selama 5 menit dengan kecepatan 50 rpm dan dikeringkan dengan oven  pada  suhu  110 o C  selama  12  jam. Padatan kering yang dihasilkan dikalsinasi pada  suhu  550 o C  selama  6  jam. (Prasetyoko et  al .,  2010).  Karakterisasi katalis  H-aluminosilikat  dilakukan  untuk menentukan keasaman katalis dan analisis struktur.  Analisis  struktur  menggunakan XRD dan  FTIR.  Uji    keasaman  katalis menggunakan  metode piridin-FTIR

## Uji aktivitas katalis H-aluminosilikat
Reaksi cracking dengan memasukkan 5 gram  asam  oleat  dan  0,5  gram  H- aluminosilikat  kedalam  labu  reaksi  yang telah dilengkapi dengan kondensor. Reaksi cracking dilakukan  pada  suhu  380 o C
selama 3 jam dan 5 jam. Setelah itu reaksi dihentikan dan sampel dicuci menggunakan  5  mL  n-heksana.  Katalis yang  merupakan  fasa  padat  dalam campuran dipisahkan dengan di centrifuge dan  fasa  cair  (produk  reaksi  dan  reaktan) dianalisis dengan GC-MS untuk mengetahui  jenis  senyawa  produk  reaksi yang dihasilkan (Abdulloh et al ., 2017).

## Hasil dan Pembahasan
Sintesis H-aluminosilikat
Sintesis katalis H-aluminosilikat dilakukan  dengan  metode  hidrotermal pada suhu 80 o C dengan perbandingan rasio Si/Al  20.  NaAlO 2 dilarutkan  H 2 O  dan ditambah larutan TEOS. Campuran distirer selama 1 jam lalu ditambah TPAOH yang berfungsi  sebagai template organik  I. Larutan diautoklaf pada suhu 60 o C selama 96 jam untuk mengalami proses hidrotermal. Selanjutnya gel yang
dihasilkan  ditambah  CTABr  lalu  diaduk selama  30  menit. Campuran yang dihasilkan  didiamkan  selama  3  jam  agar terbentuk pori dengan ukuran  yang besar. Kemudian dilakukan pencucian hingga pH netral lalu gel dikeringkan pada suhu 60 o C dan  120 o C  dalam  oven.  Padatan  amorf dikalsinasi dengan dialiri gas N 2 selama 1 jam  dan  tanpa  gas  N 2 selama  6  jam  pada suhu 550 o C untuk menghilangkan senyawa  organik  CTAB  yang  masih terdapat  pada  pada  padatan  amorf. (Campbell, 2006).
Aluminosilikat  hasil sintesis  dilakukan pertukaran  kation  untuk  mengganti  ion Na + agar  dapat  digunakan  sebagai  katalis asam. Pertukaran kation dilakukan dengan mereaksikan  aluminosilikat  dan  larutan ammonium  asetat  (CH 3 COONH 4 )  0,5M dengan cara direfluk. Selanjutnya padatan aluminosilikat  dipisahkan  dari  filtratnya dengan centrifuge .    Padatan  dikeringkan pada  suhu  120 o C  selama  12  jam  dalam oven. Selanjutnya dilakukan kalsinasi pada suhu  550 o C  selama  6  jam  agar  ion ammonium (NH 4 + ) terurai menjadi ion H + dan gas NH 3 akan lepas, sedangkan ion H +
akan tetap berada dalam struktur aluminosilikat (Augustine, 1996).

## Karakteristik H-aluminosilikat Hasil analisis XRD
Karakterisasi  dengan  XRD  digunakan untuk menganalisis struktur dan kristalinitas  material  berdasarkan  puncak kristalinitas  dan  kisi  Kristal  dengan  sinar radiasi Cu K α (λ= 1,541 Å) serta sudut 2  5 0 -50 0 .  Pada  difraktogram  menunjukkan bahwa padatan yang dihasilkan berbentuk amorf yang dapat dilihat dari puncak kecil namun  lebar  yang  menunjukkan  ciri  khas
dari senyawa yang berbentuk amorf. Gambar  1.  Difraktogram  XRD  hasil sintesis katalis H-aluminosilikat

## Hasil analisis FTIR
Karakterisasi  FTIR  digunakan  untuk mengamati  gugus  fungsi  dan  jenis  ikatan yang  dimiliki  oleh  sampel.  Gugus  fungsi katalis  H-aluminosilikat  pada  daerah bilangan gelombang 1400-400 cm -1 . Pada penelitian  ini,  Spektra  FTIR  dari  sampel katalis  H-aluminosilikat  menunjukkan adanya  ikatan  T-O  asimetrik  dan  simetris pada  pita  1072    cm -1 dan  743  cm -1 .  Pada pita 457 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi tekuk  ikatan  T-O.  Dimana  T-O  adalah  Si atau  Al  sedangakan  pada  bilangan gelombang 541 cm -1 menunjukkan adanya struktur MFI.

## Keasaman H-aluminosilikat
Uji  keasaman  pada  katalis  dilakukan untuk  mengetahui  sifat  asam  dari  katalis yang  telah  ditukar  kation.  Sampel aluminosilikat dimasukkan kedalam
tabung gelas tahan panas yang dihubungkan  pada  tubular  furnace  dan dipanaskan pada suhu 400°C selama empat jam.  Proses  adsorpsi  piridin  dilakukan pada suhu kamar (30°C) selama satu jam. Kemudian  dilanjutkan  proses  desorpsi pada  suhu  150°C  selama  tiga  jam  untuk menghilangkan piridin yang terikat secara fisis. Setelah proses ini selesai, dilanjutkan dengan  analisis  menggunakan  instrumen IR untuk mengetahui jumlah piridin  yang telah  teradsopsi. Spektra  IR  menunjukkan puncak  pada  bilangan  gelombang  sekitar 1530-1560 cm -1 yang merupakan puncak sisi asam  Brønsted.  Pada  bilangan  gelombang sekitar 1441-1460 cm -1 menandakan adanya sisi asam Lewis pada permukaan aluminosilikat.  Selain  itu  terdapat  puncak pada bilangan gelombang sekitar 1491 cm -1 menunjukkan  sisi  asam  Lewis  dan  sisi  asam Brønsted. Jumlah  sisi  asam  Brønsted  dan Lewis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan  Emeis.  Dari  hasil  perhitungan yang  telah  diperoleh,  katalis  aluminosilikat memiliki jumlah sisi asam Brønsted sebesar 0.0271 mmol/g sedangkan jumlah sisi asam Lewisnya sebesar 0.0005 mmol/g.
Gambar 2. Grafik spektra FTIR dari hasil sintesis katalis H-aluminosilikat.

## Aktivitas katalis H-aluminosilikat
Katalis  H-aluminosilikat  yang  telah disintesis  dan  dikarakterisasi  digunakan untuk  reaksi cracking asam  oleat.  asam oleat  sebanyak  5  gram  dan  katalis  H- aluminosilikat sebanyak 0,5 gram diuapkan pada suhu 380 0 C menggunakan penangas pasir dengan suhu 450 0 C. Proses cracking dilakukan  tanpa  katalis  dan
dengan katalis dengan variasi waktu 3 jam dan  5  jam.  Produk  yang  dihasilkan dilarutkan  dengan  pelarut  organik  n- heksana,  kemudian  campuran  larutan  dan endapan  katalis  dipisahkan  menggunakan centrifuge .  Hasil cracking asam  oleat menggunakan  katalis  H-aluminosilikat dianalisis  menggunakan  instrumen  GC- MS.
Gambar  3.  Hasil  uji  keasaman  katalis  H- aluminosilikat
Tabel  1.  Hasil  analisis  reaksi cracking asam oleat tanpa katalis selama 3 jam
Waktu retensi Senyawa SI %Area 5.364 Asam dekanoat 98 7,26 6.030 tetradekana 96 0,94 22.871 Asam oleat 99 27,75 37.764 1,13-tetradekadiena 95 5,13 Tabel  1  menunjukkan  hasil cracking asam  oleat  tanpa  menggunakan  katalis. Senyawa  yang  dihasilakan  masih  berupa turunan  asam  karboksilat.  Tabel  2 menunjukkan  hasil cracking asam  oleat pada variasi waktu 3 jam. Proses cracking asam  oleat  pada  variasi  waktu  3  jam menghasilkan  senyawa  Asam  dekanoat- 14-metil  ester  dan  9-oktadekanoat  metil ester. Tabel 3 menunjukkan hasil cracking asam oleat pada variasi waktu 5 jam. Pada variasi  waktu  5  jam  senyawa  yang dihasilkan  berupa  9-heksadekanoat  yang memiliki rantai karbon 16, dan heptadekanolida dengan rantai karbon 17. Tabel  data  hasil cracking asam  oleat menggunakan  katalis  H-aluminosilikat memenunjukkan  kesamaan  dengan  data hasil cracking asam oleat tanpa
menggunakan  katalis  H-aluminosilikat. Hal  tersebut  menunjukkan  bahwa  katalis H-aluminosilikat  tidak  memiliki  aktivitas katalitik dalam proses cracking asam oleat menjadi biogasoline .
Tabel 2. Hasil analisis cracking asam oleat dengan katalis H- aluminosilikat selama 3
jam Waktu retensi Senyawa SI %Area 12.602 Asam dekanoat, 95 0,16 12.973 9-oktadekanoat metil ester 97 0,91 Tabel 3. Hasil analisis cracking asam oleat dengan katalis H- aluminosilikat selama 5 jam
Waktu retensi Senyawa SI   %Area 12.970 Asam oleat 99 18.53 13.136 Heptadekanolida 90 11.05 13.137 9-heksadekenoat 91 11.05
Terbentuknya  senyawa  yang  tidak sesuai  dengan  fraksi  hidrokarbon  pada biogasoline dapat  disebabkan  karena katalis  H-alumiosilikat  memiliki  sifat keasaman yang rendah serta struktur yang amorf.  Rendahnya  jumlah  sisi  asam Brønsted  dan  Lewis  dapat  disebabkan tingginya  proses  hidrotermal  pada  proses
sintesis yang menyebabkan struktur katalis menjadi tidak teratur (amorf). Katalis yang memiliki  struktur  amorf  tidak  tahan terhadap  suhu  tinggi  sehingga  sifat katalitiknya menurun (Syahrir, 2009).
1.
2. Kesimpulan dan Saran

## Kesimpulan
Katalis H-aluminosilikat hasil sintesis memiliki  struktur  amorf  yang  dibuktikan dengan  puncak  kecil  namun  lebar.  Data FTIR menunjukkan adanya senyawa Si-O- Al pada bilangan gelombang 457 cm -1 dan memiliki  jumlah  sisi  asam  Lewis  sebesar 0.0005  mmol/gram  dan  jumlah  sisi  asam Brønsted    sebesar  0.0271  mmol/gram. Katalis  H-aluminosilikat  tidak  dapat digunakan untuk cracking asam oleat dan senyawa  yang  dihasilkan  bukan  berupa biogasoline, melainkan  berupa  senyawa asam oleat, 9-heksadekanoat, dan heptadekenolida.

## Saran
Pada
penelitian selanjutnya diperlukan  studi  lebih  lanjut  mengenai metode  sintesis  katalis  H-aluminosilikat. Perlu dilakukan modifikasi rangkaian alat pada  proses cracking sehingga  dapat mengurangi  penguapan senyawa-senyawa rantai  pendek,  dan  jumlah  produk  yang dihasilkan dapat lebih maksimal.

## Daftar Pustaka
Adi,  A.  C.,  Lasnawatin,  F.,  Prananto,  A. B.,  Suzanti,  V.  M.,  Anutomo,  I.  G., Anggreani,  D.,    Yuanningrat,  H.
(2019). Handbook  of  Energy  and Economic  Statistics  of  Indonesia 2018 . Ministry of Energy and Mineral Resources  Republic  of  Indonesia (Final  Edit).  Jakarta:  Ministry  of
Energy and Mineral Resources Republic of Indonesia.
Pradinaputri,  T.  (2016). Sintesis  katalis Zr/silika-alumina mesopori dari lumpur  sidoarjo  dan  cetakan  gelatin tulang  sapi  untuk  hidrorengkah pelumas  bekas .  Universitas  Gadjah Mada.
Trisunaryanti, W. (2010). Selectivity of an Active  Natural  Zeolite  in  Catalytic Conversion  Process  of Bangkirai, Kruing and Kamper Woods Biofuel to Gasoline Fraction. Indonesian
Journal of Chemistry . Abdulloh,  2015, Preparasi  dan  Kajian Aktivitas Al 3+ - Bentonit untuk Katalis Sintesis  Biodiesel  dari  Asam-asam Lemak  dalam  Minyak  Jarak  Pagar ,
Disertasi, Universitas Gadjah Mada.
Augustine,  R.  L.,  1996,  Heterogeneous Catalysis for Chemist, Marcel Dekker Inc., New York, 23-26.
Campbell,  R.,  2006,  Synthesis  and Characterization of Three- Dimensional  Mesopori  Materials, Journal of Microporous and Mesoporous Materials , 82 , 145–155.
Emeis,  C.A.,  1993,  Determination  of Integrated Molar Extinction Coefficients  for  Infrared  Bands  of Pyridine  Adsorbed  on  Solid  Acid
Catalysts, Journal  of  Catalysis , 141(2) , 347–54.
Hensen,  E.  J.  M.,  Poduval,  D.  G., Degirmenci, V., Ligthart, D. A. J. M., Chen, W., Mauge, F., Rigutto, M. S., dan Rob van Veen, J. A. 2012, Acidity Characterization of Amorphous
Silica-Alumina, The  Journal  of
Physical  Chemistry , 116 ,  21416-
21429.
Prasetyoko, D., Hamid, A., Fansuri, H. dan Hartanto,  J.,  2010,  Sintesis  ZSM-5 Mesopori dengan Metode Pemeraman dan  Kristalisasi:  Pengaruh  Waktu Kristalisasi, Seminar Rekayasa Kimia dan Proses 2010 ,
Wijanarko, A., Mawardi, D.A.dan Nasikin, M., 2006, Produksi
Biogasoline dari Minyak Sawit melalui Reaksi Perengkahan Katalitik dengan  Katalis  γ-alumina, Makara Journal of Technology , 10(2) , 51–60.