Judul: Synthesis of Natural Zeolite Supported Nickel Phosphide Catalyst for Conversion of Palm Fatty Acid Distillate into Green Diesel
Abstrak: Konsumsi bahan bakar minyak (BBM) solar terus mengalami peningkatan tetapi produksinya menurun sehingga diperlukan bahan bakar alternatif. Green diesel adalah senyawa hidrokarbon yang berasal dari minyak nabati yang dapat menggantikan solar karena memiliki karakteristik yang hampir sama. Green diesel dapat disintesis dari palm fatty acid distillate (PFAD) yang merupakan produk samping pengolahan crude palm oil. Berdasarkan kajian literatur, konversi PFAD menjadi green diesel umumnya dilakukan melalui proses deoksigenasi katalitik tanpa hidrogen menggunakan katalis nikel oksida (NiO) dengan penyangga sintetis (SBA-15, Al-SBA-15,γ-Al2O3 dan ZnO). Hasil yang didapatkan belum maksimal, dan masih terdapat fraksi dengan berat molekul ringan. Konversi bahan dasar asam lemak menjadi green diesel melalui proses deoksigenasi katalitik dengan hidrogen menggunakan katalis nikel dan nikel fosfida dengan penyangga sintetis, menghasilkan rendemen green diesel yang lebih tinggi dibandingkan deoksigenasi tanpa hidrogen. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan konversi PFAD menjadi green diesel menggunakan katalis nikel dan nikel fosfida (Ni-P) dengan penyangga zeolit alam (ZA) melalui proses deoksigenasi dengan hidrogen. Penggunaan nikel fosfida dapat meningkatkan keasaman katalis dan zeolit alam yang dimodifikasi dengan perlakuan desilikasi dapat meningkatkan luas permukaan katalis sehingga green diesel yang dihasilkan akan maksimal. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mendapatkan jenis penyangga ZA terbaik hasil desilikasi menggunakan NaOH pada katalis Ni/ZA; (2) mendapatkan nisbah mol Ni/P terbaik pada katalis Ni-P/ZA; (3) mengusulkan mekanisme reaksi dan (4) mendapatkan kondisi optimum konversi PFAD menjadi green diesel serta sifat fisik dan kimia green diesel. Penyangga zeolit alam (ZA) dilakukan desilikasi dengan meragamkan konsentrasi NaOH (0,5; 1; dan 2 N). Penggunaan konsentrasi NaOH 0,5 N (ZA0,5) menghasilkan luas permukaan, volume pori dan keasaman zeolit yang lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi lainnya. Penggunaan konsentrasi NaOH 1 dan 2 N menyebabkan semakin banyak Si yang terekstraksi sehingga luas permukaan, nisbah Si/Al dan keasaman menurun. Uji aktivitas katalis menunjukkan katalis Ni dengan penyangga ZA0,5, menghasilkan rendemen green diesel sebesar 92,3%, lebih besar dibandingkan dengan katalis lainnya. Penyangga ZA0,5 selanjutnya digunakan untuk sintesis katalis nikel fosfida (Ni-P). Sintesis katalis Ni-P/ZA0,5 dilakukan dengan meragamkan nisbah mol Ni/P sebesar 1:2; 1:1; dan 2:1. Pola XRD menunjukkan nisbah Ni/P mempengaruhi fase kristal yang dihasilkan. Nisbah 2:1 menghasilkan fase Ni12P5 sedangkan 1:1 dan 1:2 menghasilkan fase Ni2P. Semakin tinggi nisbah Ni/P semakin besar luas permukaan dan keasaman katalis. Kondisi ini sejalan dengan aktivitas katalitik katalis yang dihasilkan. Katalis Ni-P(2:1)/ZA0,5 menghasilkan rendemen green diesel yang lebih besar dibandingkan dengan nisbah Ni/P 1:2 dan 1:1. Katalis Ni-P(2:1)/ZA0,5 mempunyai aktivitas katalitik yang sama dengan katalis Ni/ZA0,5, tetapi stabilitas katalis Ni-P(2:1)/ZA0,5 lebih tinggi dibandingkan Ni/ZA0,5. Turunnya aktivitas katalitik Ni/ZA0,5 disebabkan katalis mengalami deaktivasi dengan terbentuknya NiO dan kokas dipermukaan katalis. Penambahan P pada katalis Ni-P(2:1)/ZA0,5 mampu mencegah terjadinya oksidasi dan deposit kokas sehingga stabilitas katalis tetap dipertahankan. Katalis Ni-P(2:1)/ZA0,5 selanjutnya digunakan untuk mempelajari mekanisme reaksi pembentukan green diesel menggunakan senyawa model (asam palmitat dan oleat). Konversi asam palmitat/oleat menjadi green diesel (C15-18) menghasilkan selektivitas sebesar 97–98%. Mekanisme reaksi pembentukan green diesel diusulkan melalui tiga jalur reaksi yaitu hidrodeoksigenasi (HDO), dekarboksilasi (DCO2) dan dekarbonilasi (DCO). Jalur reaksi HDO dimulai dengan teradsorpsinya asam lemak dan hidrogen pada tapak aktif di permukaan katalis, kemudian terjadi hidrogenolisis ikatan C-OH pada
Keyword: Green diesel, hidrodeoksigenasi, nikel fosfida, palm fatty acid distillate, zeolit alam