(Preparation of Biochar-Based Catalyst from Red Fruit Dregs for Transesterification of Used Cooking Oil into Biodiesel)
Oleh : Riski Amalia (21/489523/PTK/14284) – Magister Teknik Kimia
INTISARI
Di Indonesia, biodiesel sedang gencar dikembangkan sebagai bahan bakar alternatif yang lebih ramah lingkungan. Biodiesel dimanfaatkan untuk menggantikan peran energi fosil yang tidak dapat terbarukan dan meninggalkan lebih banyak emisi gas rumah kaca sehingga menurunkan kualitas lingkungan. Biodiesel diperoleh dari minyak tumbuhan, lemak binatang atau minyak bekas yang diolah melalui proses esterifikasi/transesterifikasi. Transesterifikasi merupakan tipe reaksi kesetimbangan (reversibel), di mana penambahan katalis dapat mempercepat tercapainya keadaan kesetimbangan tersebut. Maka dari itu pada penelitian ini digunakan katalis biochar untuk proses transesterifikasi dengan menggunakan used cooking oil atau minyak bekas yang bertujuan untuk mengetahui bagaimana kinerja katalisator. Katalis biochar dihasilkan dari proses piolisis biomassa, bahan baku yang digunakan yaitu biomassa ampas buah merah. Biochar kemudian diaktivasi dengan menggunakan HCl dengan konsentrasi 1M, 1,5M, dan 2M pada selama 24 jam. Setelah di aktivasi biochar di impregnasi KOH dengan perbandingan 4:1 pada perbandingan berat KOH terhadap berat biochar dalam 250 ML. kemudian dilakukan kalsinasi selama 3 jam pada suhu yang divariasi yaitu 600,700,dan800oC. Katalis kemudian dikarakterisasi luas permukaan, gugus fungsi, struktur permukaan katalis berturut-turut dengan metode BET (Brunner Emmet Teller), FTIR (Fourries Transform Infrared Spectroscopy) dan SEM (Scanning Electron Miscroscope). Konsentrasi HCl dan suhu kalsinasi memainkan peran penting dalam pengaruh produksi biodiesel dari minyak jelantah menggunakan katalis biochar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa yield tertinggi diperoleh pada konsentrasi 1 M HCl sebesar 84%, diikuti oleh 1.5 M HCl dengan yield 75%, dan 2 M HCl dengan yield 73% pada perbandingan mol minyak dan metanol sebesar 1:12 dan konsentrasi katalis 3% (b/b) terhadap massa minyak jelantah selama 90 menit. Karakterisasi katalis biochar mengungkapkan bahwa luas permukaan katalis 1M pada suhu 700 °C mencapai 8,670 m2/g, sedangkan luas permukaan biochar sebelum perlakuan adalah 7,10 m2/g. Hasil ini menunjukan bahwa konsentrasi 1 M HCl, perbandingan mol 1:12, konsentrasi katalis 3% (b/b), dan waktu reaksi 90 menit adalah kondisi optimal untuk mencapai yield maksimal dalam konversi minyak jelantah menjadi metanol menggunakan katalis biochar. Peningkatan konsentrasi HCl di atas 1 M tidak dianjurkan karena dapat mengurangi efisiensi konversi.
Kata Kunci : Biochar, Transesterifikasi, Pirolisis, Ampas Buah Merah, Biodiesel
ABSTRACT
In Indonesia, biodiesel is currently being actively developed as a more environmentally friendly alternative fuel. Biodiesel is utilized to replace the role of non-renewable fossil energy, which leaves a higher carbon footprint, thereby improving environmental quality. Biodiesel is derived from plant oils, animal fats, or recycled oils processed through esterification/transesterification processes. Transesterification is a type of equilibrium reaction (reversible), where the addition of a catalyst can accelerate the attainment of equilibrium. Therefore, in this research, biochar catalyst is employed for the transesterification process using used cooking oil, aiming to investigate the catalyst’s performance. Biochar catalyst is produced through the biomass pyrolysis process, utilizing red fruit peel biomass as the raw material. Subsequently, the biochar is activated using HCl with concentrations of 1M, 1.5M, and 2M for 24 hours. After activation, the biochar is impregnated with KOH in a 4:1 weight ratio of KOH to biochar in a 250 mL solution. Following that, calcination is carried out for 3 hours at varied temperatures of 600, 700, and 800°C. The catalyst was then characterized for surface area, functional groups, and surface structure sequentially using the BET (Brunner Emmet Teller) method, FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), and SEM (Scanning Electron Microscope). Concentration of HCl and calcination temperature play crucial roles in influencing biodiesel production from used cooking oil using biochar catalyst. The research results indicate that the highest yield was obtained at a concentration of 1 M HCl, reaching 84%, followed by 1.5 M HCl with a yield of 75%, and 2 M HCl with a yield of 73%, using a 1:12 oil to methanol molar ratio and a catalyst concentration of 3% (w/w) relative to the mass of used cooking oil for 90 minutes. Characterization of the biochar catalyst revealed that the surface area of the 1M catalyst at 700°C reached 8,670 m2/g, while the surface area of the untreated biochar was 7,10 m2/g. These results indicate that a concentration of 1 M HCl, a 1:12 mol ratio, a catalyst concentration of 3% (w/w), and a reaction time of 90 minutes are the optimal conditions for achieving maximum yield in the conversion of used cooking oil to methanol using a biochar catalyst. Increasing HCl concentration beyond 1 M is not recommended as it may reduce conversion efficiency.
Keywords : Biochar, Transesterification, pyrolysis, Red Fruit Waste,Biodiesel