Perpustakaan Digital ITB

Kebutuhan akan minyak bumi hingga saat ini masih dipenuhi oleh bahan bakar yang berasal dari fosil. Bahan bakar tersebut merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui dan terbatas sehingga cepat atau lambat pasti akan habis. Keterbatasan ini mendorong dilakukannya usaha penghematan dan pencarian sumber energi alternatif. Reaksi Fischer-Tropsch (FT) merupakan salah satu solusi terhadap ancaman krisis energi dunia akibat menipisnya cadangan minyak bumi. Reaksi FT mengubah gas sintetik (H2 dan CO) menjadi hidrokarbon dengan bantuan katalis. Katalis Fischer-Tropsch yang umum digunakan adalah logam transisi yang dideposisikan pada padatan penyangga seperti alumina, silika dan titania. Logam transisi yang digunakan adalah kobalt, besi dan nikel. Kobalt dan besi memiliki harga yang lebih murah dan keaktifan yang tinggi sedangkan untuk penyangga dapat digunakan alumina karena memiliki kestabilan dan luas permukaan yang tinggi sehingga baik untuk dikembangkan sebagai katalis Fischer-Tropsch. Dalam penelitian ini, dilakukan sintesis berbasis besi dan kobalt dengan penyangga flower-like ?-Al2O3. Sintesis penyangga flower-like ? -Al2O3 menggunakan prekursor AlOOH (boehmite) dengan metode hidrotermal pada suhu 170 oC. Ionic liquid, 1- butil-3-metilimidazolium klorida [(Bmim)Cl] digunakan sebagai pengarah struktur. Sintesis katalis dilakukan melalui metode impregnasi dengan menggunakan prekursor garam nitrat dan dikalsinasi pada suhu 600 oC selama 6 jam. Ukuran rata- rata kristalit boehmite, alumina, Fe2O3 dan Co3O4 yang masing masing 4,24; 5,94; 9,20 dan 1,58 nm diperoleh dari hasil analisis difraktogram sinar-X menggunakan metode Scherrer. Hasil SEM AlOOH dan ?-Al2O3 menunjukkan morfologi flower- like yang homogen. Hasil TEM pada ?-Al2O3 menunjukkan morfologi flower-like yang tersusun atas agregat needle-like, dimana masing-masing agregat terdiri dari kristalist yang berukuran nano. Persen massa logam pada Fe2O3/Al2O3 sebesar 1,56% dan Co/Al2O3 3,14% ditunjukkan dari karakterisasi EDX. Loading logam katalis berbasis kobalt 62,8% lebih tinggi dibandingkan besi 31,2%. Luas permukaan BET AlOOH sebesar 63 m2/g, flower-like ?-Al2O3 sebesar 210 m2/g, Co3O4/Al2O3 175 m2/g dan Fe2O3/Al2O3 135 m2/g. Fasa aktif pada katalis Fischer-Tropsch adalah partikel logam (Co dan Fe). Partikel logam terbentuk saat katalis Co3O4/Al2O3 dan Fe2O3/Al2O3 direduksi dengan menggunakan H2 pada suhu 400 °C sebelum reaksi FT berlangsung. Reaksi FT dilakukan pada tekanan atmosfir, laju alir 13 mL/menit, suhu 200 °C dan H2:CO = 2. Waktu reaksi divariasikan selama 1, 2, 3, 4 dan 5 jam untuk mendapatkan rentang waktu saat reaksi sudah mencapai keadaan tunak (steady state). Keaktifan katalis dinyatakan dengan konversi CO. Konversi CO untuk katalis Co/Al2O3 sebesar 32%, sedangkan katalis Fe/Al2O3 yaitu 21%. Keaktifan katalis berbanding lurus dengan luas permukaan katalis yang disintesis, loading logam yang jauh lebih besar, kemudahan reduksi dan ukuran kristal yang lebih kecil. Produk sintesis yang berhasil diidentifikasi menggunakan GC-MS adalah campuran hidrokarbon C1-C5 dan CO2. Selektivitas produk pada katalis berbasis besi untuk C1- 3, C4 dan C5 masing masing adalah 79,1%, 16,7% dan 4,2% sedangkan untuk katalis kobalt masing-masing sebesar 74,6%,15,2% dan 10,2%. Fe/Al2O3 lebih signifikan pada reaksi Water Gas Shift (WGS) dengan produk CO2 sebesar 1,7%. Katalis Co/Al2O3 menunjukkan keaktifan dan selektivitas produk hidrokarbon C5 yang lebih tinggi dibandingkan katalis Fe/Al2O3. Sedangkan katalis Fe/Al2O3 lebih selektif untuk pembentukan hidrokarbon rantai pendek C1-4. Fe/Al2O3 juga diketahui lebih aktif pada reaksi WGS sehingga dapat dikembangkan untuk proses peningkatan rasio H2 dalam syngas.