Perpustakaan Digital ITB

Ladang Gas Natuna Timur memiliki cadangan gas alam sebesar 222 TCF (triliun cubic feet), dengan 46 TCF gas yang dapat diolah. Kandungan CO2 yang tinggi, yaitu mencapai 71%-vol menyebabkan gas alam ini masih sulit untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Meskipun begitu, keberadaan CO2 dan CH4 dalam gas alam ini menjadi kelebihan untuk memproduksi gas sintesis melalui reaksi dry reforming of methane (DRM). Gas sintesis hasil DRM memiliki rasio H2/CO sebesar 1–3 dengan kandungan CO dalam gas sintesis yang masih cukup tinggi. Hal ini menjadi batasan dalam pengaplikasian gas sintesis untuk fuel cell maupun umpan untuk produksi amonia. Kandungan CO dalam gas sintesis hasil DRM dapat dikurangi melalui reaksi water gas shift (WGS). Pengoperasian WGS pada temperatur medium (MTS) menjadi strategi untuk mengatasi hambatan termodinamika reaksi ini. Umpan WGS berupa gas sintesis hasil DRM dan kondisi operasi pada MTS tidak cocok dengan katalis komersial yang ada. Oleh karena itu diperlukan pengembangan katalis yang menghasilkan aktivitas yang baik pada MTS dengan umpan gas sintesis DRM. MCM-41 merupakan bahan berbasis SiO2 mesopori dengan ukuran pori sebesar 20–100 Å. Bahan ini cocok untuk digunakan sebagai penyangga katalis MTS karena keberadaan pori-pori yang berukuran mesopori ini membuat difusi reaktan lebih mudah dan memungkinkan aksesibilitas reaktan untuk mendekati situs aktif katalis. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji penggunaan katalis Cu/MCM-41 dan variasi pemuatan Cu terhadap sifat fisiko-kimia dan aktivitas katalis untuk reaksi WGS pada kondisi MTS. Penelitian ini dilakukan melalui 3 tahapan yaitu sintesis katalis, karakterisasi katalis, dan uji aktivitas katalis. Sintesis katalis Cu/MCM-41 dilakukan melalui metode impregnasi dengan variasi pemuatan Cu sebesar 10, 15, 20, dan 25%-massa. Keempat katalis diberi inisial secara berurutan yaitu Kat-A, Kat-B, Kat-C, dan Kat-D. Karakterisasi katalis hasil sintesis dilakukan menggunakan XRD, XRF, N2 physisorption, H2-TPR, dan SEM. Uji aktivitas katalis dilakukan menggunakan reaktor fixed bed dengan kondisi operasi tunak pada tekanan atmosferik, temperatur 325oC, dan WHSV sebesar 12.000 mL/gram-jam. Gas umpan yang digunakan untuk uji aktivitas terdiri dari ii dua jenis, yaitu mix gas DRM yang memiliki komposisi 25%-vol CH4, 10%-vol CO2, 15%-vol CO, dan 50%-vol H2 dan 25%-vol CO . Rasio molar steam terhadap CO sebesar 3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sintesis katalis Cu/MCM-41 melalui metode impregnasi telah berhasil tanpa mengubah struktur mesopori MCM-41. Peningkatan pemuatan Cu menyebabkan konversi CO yang meningkat, dengan konversi CO rata-rata tertinggi dihasilkan oleh Kat-D sebesar 26,28%. Penggunaan umpan 25%-vol CO menunjukkan bahwa katalis Cu/MCM-41 dapat menekan pembentukan metan. Meskipun begitu, terjadi pengurangan jumlah mol H2 di semua katalis Cu/MCM-41 yang mengindikasikan terjadinya reaksi reverse water gas shift (RWGS) yang lebih besar dibandingkan WGS. Dengan demikian, katalis Cu/MCM-41 kurang cocok untuk digunakan pada reaksi WGS dengan umpan gas sintesis DRM pada kondisi MTS.