Perpustakaan Digital ITB

Produksi bio-hidrokarbon berhasil dicapai melalui pirolisis getah karet alam sadap dengan menggunakan makro-termogravimetri semi-batch skala laboratorium. Penggunaan getah karet alam sebagai bahan baku pirolisis memberikan inovasi baru terhadap produksi biohidrokarbon yang selama ini menggunakan biomassa lignoselulosa. Kandungan getah karet alam yang didominasi oleh polimer isoprena memberikan hasil yang berbeda dibandingkan dengan biomassa lainnya. Tidak adanya karbon tetap (fixed carbon) dan tingginya konsentrasi bahan mudah menguap (volatile matter) yang mencapai ~100% menyebabkan getah karet alam sebagai salah satu bahan baku biomassa yang perlu dipelajari sebagai diversifikasi sumber bahan baku kimia terbarukan yang dapat memproduksi senyawa bio-hidrokarbon. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi dan memodelkan getah karet alam untuk produksi bahan kimia hidrokarbon terbarukan dengan proses utama pirolisis. Investigasi pirolisis getah karet alam pada peralatan makro-termogravimetri semi-batch dilakukan dengan variasi suhu operasi (300–600oC), ukuran partikel bahan baku (0,5x0,5 cm dan 5x5 cm), dan waktu tinggal (0–60 menit). Dari hasil eksperimen diketahui bahwa pirolisis getah karet alam memiliki potensi yang sangat baik untuk menghasilkan bio-hidrokarbon terbarukan, termasuk di produk gas dan cairnya. Produk cair dapat mencapai 84,54 wt% dan gas 14,47 wt%. Dari hasil karakteristik fisik produk cair seperti viskositas, densitas, dan Gross Caloric Value (GCV) memiliki kemiripan dengan sifat-sifat minyak diesel yang berasal dari minyak bumi. Komposisi produk minyaknya terdiri dari olefin, hidrokarbon mono-aromatik (MAH), dan hidrokarbon poli-aromatik (PAH). Sebagian besar olefin diidentifikasi sebagai limonena dan MAH ditentukan sebagai toluena, xilena, dan alkilbenzena lainnya seperti etilbenzena, 1,2,3-trimetilbenzena, dan 1,2,4-trimetilbenzena. Produk gas yang dianalisis adalah CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4H10, dan C5H12. Senyawa non hidrokarbon juga dihasilkan di produk gasnya yaitu CO2, CO, dan H2. Pada penelitian ini dilakukan observasi menyeluruh terkait dengan mekanisme reaksi yang terjadi pada proses pirolisis meliputi dekomposisi polimer getah karet alam untuk membentuk senyawa molekul lebih kecil yang menghasilkan berbagai rantai hidrokarbon pendek dan medium. Pemahaman mekanisme reaksi berdasarkan percobaan pirolisis karet alam juga dikembangkan untuk menjelaskan pembentukan hidrokarbon yang terbentuk. Pemodelan kinetika berbasiskan bahan teruap juga berhasil dilakukan untuk memprediksi produk cair dan gas yang dihasilkan dari proses pirolisis getah karet alam. Pendekatan pemodelan matematika untuk memprediksi jumlah yield dan komposisi massa yang terdapat pada produk pirolisis getah karet alam ini merupakan suatu kebaruan yang dihasilkan dengan menggunakan kombinasi persamaan volatile state, modifikasi persamaan Arrhenius dan model kinetika iso-konversional Kissinger-Akahira-Sunose (KAS). Pemodelan matematika ini juga digunakan untuk menentukan parameter kinetikanya. Eksperimen pirolisis dilakukan dalam variasi kondisi suhu dan tekanan ambient pada peralatan makro-termogravimetri semi-batch skala laboratorium. Hasilnya menggambarkan bahwa perilaku data eksperimen dapat diprediksi secara akurat menggunakan parameter kinetik yang diperoleh dari metodologi yang diusulkan. Parameter kinetika yaitu energi aktivasi setiap komponen juga diperoleh sebagai persamaan matematika polinomial orde dua sebagai ketergantungan terhadap suhu. Pendekatan kinetika volatile state termodifikasi memberikan hasil yang positif dengan nilai kesalahan di bawah 0,5%. Studi ini menawarkan pemahaman komprehensif tentang mekanisme dan reaksi kimia organik yang terlibat dalam pirolisis getah karet alam. Hal ini berpotensi membantu pengembangan model matematika prediktif untuk hasil produk depolimerisasi termal, yang pada akhirnya meningkatkan kualitas dan kuantitas produk akhir dari pirolisis biomassa getah karet alam. Intervensi efek oksida logam juga dilakukan pada pirolisis getah karet alam untuk menginvestigasi efek penambahan katalis pada proses depolimerasi getah karet alam. Oksida logam pada penelitian ini menggunakan katalis komersial seperti SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, CaO, SiO2/Al2O3, Zeolit-Y dan ZSM-5. Pemahaman mekanisme reaksi berdasarkan percobaan pirolisis karet alam juga dikembangkan untuk menjelaskan pembentukan produk hidrokarbon. Penelitian ini mengungkapkan bahwa penggunaan oksida logam sebagai katalis dapat mempengaruhi hasil bio-oil dan gas pirolitik, serta komposisi senyawa yang terkandung pada bio-oil. Bio-oil yang dihasilkan dapat menjadi potensi sebagai sumber bahan baku kimia terbarukan dibandingkan sebagai bahan bakar karena mengandung senyawa mono aromatis seperti toluena, xilena, dan turunan benzena seperti etilbenzena, 1,2,3-trimetilbenzena, dan 1,2,4-trimetilbenzena.