Perpustakaan Digital ITB

Gondorukem merupakan produk hasil hutan bukan kayu yang menjadi bahan baku terbarukan bagi berbagai industri, dan Indonesia termasuk salah satu produsen terbesarnya di dunia. Meskipun demikian, kebutuhan rosin terdisproporsionasi di dalam negeri masih dipenuhi melalui impor. Reaksi disproporsionasi, yang mengubah asam abietat menjadi asam dehidroabietat sehingga meningkatkan kestabilan oksidatif produk, secara konvensional dikatalisis oleh logam mulia, terutama paladium pada karbon aktif yang berbiaya tinggi. Kajian yang membandingkan beragam katalis logam non-mulia secara sistematis pada kondisi reaksi yang seragam masih terbatas, sehingga jenis katalis non-mulia yang paling menjanjikan bagi reaksi ini belum sepenuhnya diketahui. Penelitian ini bertujuan mengeksplorasi katalis logam non-mulia untuk reaksi disproporsionasi gondorukem melalui pendekatan skrining, mengidentifikasi katalis yang menjanjikan, serta mengevaluasi pengaruh kondisi operasi terhadap kinerja katalis terpilih. Penelitian dilaksanakan dalam dua tahap. Pada tahap seleksi, sembilan katalis logam non-mulia, yaitu seng klorida (ZnCl?), seng nitrat (Zn(NO?)?), besi klorida (FeCl?), nikel pada timah oksida tersulfatasi (Ni-STO), sistem bimetalik nikel-besi pada timah oksida tersulfatasi (NiFe-STO), sistem bimetalik perak-nikel (AgNi), tembaga kromit (CuCr), debu tanur tinggi (BFD), dan besi pada timah oksida tersulfatasi (Fe-STO), diuji pada kondisi identik berupa suhu 275 OC, waktu reaksi 3 jam, dan loading katalis 1 % berat. Pada tahap optimasi, katalis terpilih diuji dengan variasi suhu 225 dan 275 OC serta loading katalis 1 dan 2 % berat. Kadar asam abietat dan asam dehidroabietat ditentukan menggunakan spektrofotometri UV-Vis pada panjang gelombang 241, 250, 273, dan 276 nanometer. Katalis dipilih apabila memenuhi dua kriteria secara bersamaan, yaitu kadar asam abietat produk kurang dari 25 % dan kadar asam dehidroabietat lebih dari 25 %, yang setara dengan konversi dan perolehan sekurang-kurangnya separuh terhadap asam abietat pada umpan. Umpan yang digunakan mengandung asam abietat sebesar 49,1 % berat dengan kadar asam dehidroabietat di bawah batas deteksi. Seluruh katalis menunjukkan aktivitas terhadap asam abietat, dengan kadar asam abietat sisa pada rentang 11 sampai 37 %, tetapi kemampuan mengaromatisasi berbeda jauh antar-katalis, dengan kadar asam dehidroabietat pada rentang 9 sampai 42 %. Tiga katalis memenuhi kedua kriteria, yaitu Fe-STO, NiFe-STO, dan Ni-STO. Uji tanpa katalis pada kondisi yang sama menghasilkan konversi asam abietat sebesar 22,8 %, tetapi kadar asam dehidroabietat yang terbentuk tidak dapat dibedakan dari nol pada ketelitian metode yang digunakan. Temuan ini menunjukkan bahwa konsumsi asam abietat dapat berlangsung secara termal, sedangkan aromatisasi menuntut keberadaan katalis. Hasil penelitian mendukung hipotesis bahwa katalis yang memiliki kemampuan dehidrogenasi atau transfer hidrogen lebih efektif mendorong aromatisasi dibandingkan katalis garam logam sederhana yang bersifat asam Lewis. Katalis garam logam sederhana menghasilkan asam dehidroabietat pada rentang 9—19 %, sedangkan katalis berbasis oksida logam transisi, sistem bimetalik, dan logam transisi menghasilkan 28—42%, tanpa tumpang tindih di antara keduanya. Kelompok pertama justru menyisakan asam abietat lebih sedikit secara rata-rata, sehingga perbedaan kinerja tidak disebabkan oleh aktivitas yang lebih rendah, melainkan oleh ketiadaan mekanisme pelepasan hidrogen yang diperlukan untuk membentuk cincin aromatik. Pada tahap optimasi, suhu reaksi merupakan parameter yang paling menentukan. Tidak satu pun kombinasi katalis dan loading pada suhu 225 OC memenuhi kriteria, sehingga suhu 275 OC merupakan syarat pada waktu reaksi 3 jam. Peningkatan loading katalis memberikan pola yang berbeda antar-katalis. Pada Ni-STO, penggandaan loading tidak mengubah kadar asam abietat sisa tetapi meningkatkan kadar asam dehidroabietat dari 28% menjadi 47%, yang menunjukkan bahwa tahap aromatisasi pada katalis tersebut dibatasi oleh ketersediaan situs aktif, bukan oleh ketersediaan asam abietat. Kondisi terbaik diperoleh dengan katalis Fe-STO pada suhu 275 OC dan loading 2% berat, yang menghasilkan kadar asam dehidroabietat sebesar 52% dan kadar asam abietat sisa sebesar 6,3%, setara dengan konversi asam abietat sebesar 87,2%. Kadar asam dehidroabietat tertinggi yang diperoleh masih berada di bawah kinerja katalis paladium yang dilaporkan dalam literatur pada kisaran 64 sampai 71 %. Meskipun demikian, penelitian ini menyediakan perbandingan setara antar-katalis logam non-mulia pada kondisi reaksi yang seragam, yang belum tersedia dalam literatur, serta memisahkan kontribusi termal dari kontribusi katalitik melalui uji tanpa katalis. Sumbangan penelitian ini terhadap khazanah ilmu pengetahuan terletak pada penegasan bahwa konsumsi asam abietat dan aromatisasinya merupakan dua kemampuan yang terpisah, serta pada identifikasi Fe-STO sebagai kandidat katalis logam non-mulia yang layak dikembangkan lebih lanjut sebagai dasar bagi hilirisasi gondorukem di dalam negeri.