digilib@itb.ac.id +62 812 2508 8800

ABSTRAK Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

COVER Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

BAB 1 Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

BAB 2 Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

BAB 3 Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

BAB 4 Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

BAB 5 Khadijah Sayyidatun Nisa
PUBLIC Irwan Sofiyan

Menurut data dari Kementerian ESDM tahun 2018, potensi gas alam di Laut Natuna yang dapat dieksplorasi mencapai 46 trillion standard cubic feet (TSCF), dengan kandungan CO2 sebesar 71%-mol dan CH4 sebesar 28%-mol. Salah satu proses yang menjanjikan untuk mengolah gas alam di Laut Natuna adalah dry reforming of methane (DRM). DRM dapat mengutilisasi CH4 dan CO2 yang terdapat di Laut Natuna menjadi gas sintesis. Gas sintesis dapat dimanfaatkan lebih lanjut menjadi produk-produk dengan nilai jual lebih tinggi, seperti olefin, alkohol, dan hidrokarbon cair. Namun, komersialisasi DRM memiliki tantangan, yaitu adanya potensi deposisi karbon pada katalis serta katalis mengalami sintering pada temperatur tinggi. Oleh karena itu, diperlukan pengembangan katalis lebih lanjut untuk menemukan katalis dengan aktivitas dan stabilitas yang baik untuk DRM. Katalis Ni/MCM-41 merupakan katalis yang berpotensi untuk melaksanakan DRM. Nikel merupakan logam non-mulia yang murah, melimpah, dan umum digunakan sebagai fasa aktif katalis komersial. MCM-41 merupakan material silika mesopori yang memiliki luas permukaan tinggi (~1000 m2/g) dan stabilitas termal yang baik, sehingga berpotensi dijadikan penyangga katalis untuk DRM. Salah satu aspek yang dapat dimodifikasi untuk meningkatkan aktivitas dan stabilitas katalis tersebut adalah dengan menambahkan promotor basa. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan uji aktivitas dan stabilitas katalis berbasis MCM-41 untuk DRM, menentukan pengaruh jenis promotor terhadap aktivitas dan stabilitas katalis berbasis MCM-41, dan menentukan pengaruh penambahan promotor basa terhadap pembentukan karbon. Terdapat 3 tahapan yang dilakukan pada penelitian ini, yaitu sintesis, karakterisasi, serta uji aktivitas katalis. Sintesis katalis dilakukan menggunakan metode impregnasi dengan temperatur kalsinasi sebesar 700oC. XRD, N2 Physisorption, CO2-TPD, H2-TPR, dan TGA merupakan karakterisasi yang dilakukan untuk mengetahui sifat fisiko-kimia katalis. Uji aktivitas katalis dilaksanakan pada tekanan atmosferik, temperatur 700oC, time on stream 4 jam, dan WHSV=60.000 mL gram-1 jam-1. Pada penelitian ini, pengujian aktivitas katalis metanasi dan steam reforming yang digunakan di pabrik pupuk juga dilakukan untuk dibandingkan dengan aktivitas katalis berbasis MCM-41 yang disintesis. Katalis yang disintesis meliputi Ni/MCM-41, Ni-Mg/MCM-41, Ni-Ca/MCM-41, Ni-Na/MCM-41, dan Ni-K/MCM-41. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan ukuran kristalit NiO yang terbentuk yaitu 4,19 nm–6,65 nm. Hasil karakterisasi N2 Physisorption menunjukkan penurunan luas permukaan dan volume pori pada katalis yang disebabkan oleh tersumbatnya pori-pori katalis. Karakterisasi H2-TPR menunjukkan bahwa penambahan promotor Mg dan Na membuat interaksi antara NiO dan MCM-41 lebih kuat. Karakterisasi CO2-TPD menunjukkan bahwa penambahan promotor Mg dan Ca meningkatkan kapasitas adsorpsi CO2 pada katalis meningkat. Adapun hasil uji aktivitas dari katalis Ni/MCM-41, Ni-Mg/MCM-41, Ni-Ca/MCM-41, Ni-Na/MCM-41, dan Ni-K/MCM-41 yaitu konversi CH4 sebesar 62%, 72%, 69%, 36%, dan 46%. Adapun konversi CO2 yang dihasilkan yaitu sebesar 52%, 54%, 55%, 35%, dan 44%. Seluruh katalis yang disintesis menunjukkan stabilitas yang baik selama 240 menit. Sementara itu, katalis komersial untuk metanasi hanya aktif selama 140 menit, dengan pembentukan karbon sebesar 41%-berat. Hal tersebut mengindikasikan bahwa katalis metanasi mengarahkan reaksi ke pembentukan karbon. Katalis komersial untuk steam reforming menghasilkan konversi CH4 dan CO2 sebesar 85% dan 65%, namun yield H2 semakin menurun, dan hasil TGA menunjukkan deposisi karbon sebesar 31%-berat. Hal tersebut mengindikasikan bahwa katalis steam reforming semakin lama mengarahkan reaksi ke arah pembentukan karbon. Pada penelitian ini juga dilakukan pengujian pengaruh WHSV terhadap aktivitas katalis Ni-Mg/MCM-41, serta simulasi approach temperature to equilibrium. Pengujian pengaruh WHSV menunjukkan bahwa katalis yang diuji pada WHSV=60.000 mL/g-jam menghasilkan aktivitas lebih tinggi dibandingkan pada WHSV=72.000 mL/g-jam. Hal tersebut dikarenakan pada WHSV lebih rendah, waktu kontak antara reaktan dan katalis semakin lama. Adapun approach temperature to equilibrium yang dihasilkan yaitu 185oC. Pada penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa katalis berbasis nikel dan MCM-41 dengan penambahan promotor Mg dan Ca menghasilkan konversi reaktan lebih tinggi dibandingkan dengan katalis Ni/MCM-41 tanpa promotor. Selain itu, seluruh katalis berbasis MCM-41 menunjukkan stabilitas yang baik selama 240 menit. Pembentukan karbon pada katalis MCM-41 lebih rendah dibandingkan katalis komersial, dengan pembentukan karbon terbanyak adalah pada katalis Ni-Ca/MCM-41 dengan deposisi karbon sebesar 11%-berat. Diperlukan studi lebih lanjut untuk menguji aktivitas katalis berbasis MCM-41 dengan time on stream lebih dari 240 menit.