Yasmine Nur Fitria - 1906413200 - Nanokatalis-Compressed PDF [PDF]

Citation preview

NANOKATALIS Yasmine Nur Fitria 1906413200 Kimia Nanomaterial S2 2020



TABLE OF CONTENTS 01



02



PENDAHULUAN



NANOKATALIS



Katalis Pengantar nanokatalisis



Karakteristik Dimensi performa katalisis Sintesis Klasifikasi



03



04



PENDEKATAN JURNAL



KESIMPULAN



Nanokatalisis dalam proses produksi biodiesel



01



PENDAHULUAN



KATALIS Riset akademik



KATALISIS



Skala industri



Katalis adalah suatu zat yang dapat meningkatkan laju reaksi secara selektif tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. (P. Prinsen and R. Luque, 2019)



KATALIS •



Teknologi katalitik sangat penting untuk energi saat ini dan masa depan, proses kimia, dan industri lingkungan.



•



Konversi minyak mentah, batubara dan gas alam menjadi bahan bakar dan bahan baku kimia, produksi berbagai produk petrokimia dan kimia, dan kontrol emisi CO, hidrokarbon, dan NO, semua bergantung pada teknologi katalitik.



•



Alasan dilakukannya pengembangan riset tentang katalis meliputi (i) produksi produk bernilai tinggi dengan bahan baku murah, (ii) proses konversi kimia yang hemat energi dan ramah lingkungan, (iii) peraturan lingkungan yang semakin ketat, dan (iv) katalis berbiaya rendah seperti dengan reduksi atau penggantian logam mulia (Chaturvedi, Dave & Shah, 2011)



NANOKATALIS Nanokatalisis



Nanokatalis



proses katalisis menggunakan teknologi nano sebagai katalis yang selanjutnya disebut sebagai nanokatalis Katalis yang terbuat dari nanopartikel setidaknya satu dimensi berukuran kurang dari 100 nm



Nanokatalis menjanjikan transformasi kimia yang selektif dan cepat dengan hasil produk yang baik, ditambah dengan kemudahan pemisahan katalis dan keberulangannya.



NANOKATALIS •



Konsep kunci untuk memahami katalisis nanokristal melibatkan rasio luas permukaan dan volume.



•



Ketika sebuah objek menjadi lebih besar, area permukaannya bertambah sedikit dalam kaitannya dengan volumenya. Oleh karena itu, benda yang lebih kecil memiliki lebih banyak luas permukaan sehubungan dengan volumenya.



•



Material berskala nano terbukti lebih efektif dibandingkan katalis konvensional karena (i) ukuran kecilnya (biasanya 10-80 nm) menghasilkan rasio luas permuakaan terhadap volume yang besar (rasio S/V), (ii) ketika bahan dibuat pada skala nano, terdapat sifat-sifat baru yang tidak ditemukan pada ukuran makroskopik material tersebut.



(Chaturvedi, Dave & Shah, 2011)



02



NANOKATALIS



NANOKATALIS



(A. Chaudary and A. Singh, 2017)



KARAKTERISTIK NANOKATALIS



(P. Tandon and S. Singh, 2014)



FAKTOR INTRINSIK NANOKATALIS Sifat intrinsik nanokatalis dapat dikategorikan sebagai: (i) Aspek yang berhubungan langsung dengan panjang ikatan, seperti konstanta kisi rata-rata, densitas atom dan lattice energy. (ii) Energi kohesif atom per diskrit, seperti stabilitas termal, suhu kritis, penguapan dan energi aktivasi. (iii) Sifat-sifat kepadatan energi, seperti celah pita, tingkat inti energi, dan fotoemisi. (iv) Sifat dari efek gabungan kepadatan energi seperti modulus Young, energi permukaan, tegangan permukaan dan kompresibilitas nano-solid seperti serta kinerja magnetic dari nano-solid feromagnetik. •



(P. Tandon and S. Singh, 2014)



DIMENSI PERFORMA KATALISIS DARI NANOKATALIS DURABILITAS Durabilitas tinggi memberikan keuntungan dalam produksi skala besar. Lifetime dari katalis dapat dihitung sebagai turnover number (TON).



RECOVERABILITY Nanokatalis yang optimal memiliki kemudahan dalam proses pemisahannya dan dapat digunakan kembali.



SELEKTIVITAS



Nanoatalis harus memiliki selektivitas yang tinggi dalam mengkonversi produk yang diinginkan.



AKTIVITAS Aktivitas katalitik dapat dihitung sebagai turnover frequency (TOF) yaitu banyaknya produk terkonversi per satuan waktu. (Olveira et al.,, 2014)



DIMENSI PERFORMA KATALISIS DARI NANOKATALIS Selektivitas



Aktivitas



Katalis selektif menghasilkan idealnya 100% dari produk yang diinginkan, bahkan dapat menghasilkan molekul yang lebih stabil secara termodinamik. Oleh karena itu, langkah pemisahan dapat dihilangkan karena material awal seluruhnya terkonversi menjadi produk tanpa adanya limbah buangan.



Aktivitas menyatakan berapa banyaknya bahan mentah yang dikonversi menjadi produk oleh katalis per satuan waktu (TOF). Sistem nanokatalis ditargetkan untuk mencapai nilai TOF yang tinggi layaknya katalis homogen. Recoverability



Durabilitas Umur katalis diukur dengan jumlah total siklus katalitik yang dapat dijalaninya hingga perlu diganti, biasanya diukur dari angka TON. Katalis yang tahan lama memungkinkan produksi ekonomis dari jumlah yang lebih besar dari senyawa yang diinginkan. (Olveira et al.,, 2014)



nanocatalyst yang optimal menampilkan sistem intrinsik yang memfasilitasi pemisahannya dari campuran reaksi dan penggunaannya kembali setelah penghentian reaksi. Keuntungan ekonominya diantaranya pengurangan jumlah bahan katalitik mahal yang dibutuhkan dan peningkatan kualitas produk, terutama yang berkaitan dengan peraturan yang ketat, misalnya, di sektor farmasi.



01



FAKTOR PENENTU AKTIVITAS KATALITIK



02



UKURAN KATALIS Mengurangi ukuran katalis akan memperbanyak sisi aktif dan meningkatkan TOF.



BENTUK Meskipun memiliki ukuran yang sama, perbedaan bentuk akan memiliki aktivitas katalitik yang berbeda



03



KOMPOSISI PERMUKAAN Modifikasi permukaan (eg. Magnetik) berguna dalam pemisahan katalis setelah proses reaksi selesai.



(Olveira et al.,, 2014)



EFEK UKURAN KATALIS •



Hubungan antara ukuran NPs dengan frekuensi turnover (TOF) pada suatu reaksi dikelompokkan menjadi



tiga



kelompok



oleh



Somorjai;



reaksi



sensitivitas ukuran positif, reaksi sensitivitas ukuran dan reaksi insensitive ukuran. •



TOF pada reaksi positif size-sensitive akan meningkat seiring



dengan



berkurangnya



ukuran



partikel,



sedangkan TOF pada reaksi negative size-sensitive akan menurun seiring mengecilnya ukuran partikel. •



Pada jenis reaksi ketiga, yaitu reaksi size-insensitive, tidak ada hubungan antara TOF dengan ukuran partikel.



(Chen et al, 2017)



EFEK MORFOLOGI/BENTUK KATALIS •



Mengontrol morfologi partikel katalis memungkinkan paparan selektif dari fraksi material yang lebih besar dimana situs aktif dapat semakin diperbesar atau diperbanyak.



•



Permukaan kristalografi yang berbeda dari partikel nano menunjukkan struktur geometris dan elektronik yang berbeda pula. Hal itu juga akan menghasilkan aktivitas dan/atau selektivtias yang berbeda meskipun pada reaksi katalitik yang sama. Dengan kata lain, nanopartikel dengan bentuk yang berbeda biasanya menunjukkan perilaku katalitik yang berbeda pula.



•



Studi pada permukaan kristal tunggal telah menunjukkan bahwa aktivitas dan selektivitas katalitik sangat bergantung pada segi kristal atau koordinasi permukaan atom. Sebagai contoh Pt tetrahedral dengan faset (111) terbukti lebih aktif pada reaksi transfer elektron antara heksasianoferat dan tiosulfat dibandingkan dengan partikel Pt kubik dnegan faset (100). (Chen et al, 2017)



EFEK KOMPOSISI PERMUKAAN •



Komposisi permukaan merupakan hal penting yang berkontribusi dalam ketahanan dan recoverability dari suatu nanokatalis. Hal tersebut dikarenakan katalis nanopartikel memiliki kecenderungan tinggi untuk menggumpal, menimbulkan masalah pada durabilitas aktivitas katalitik, sehingga sistem katalitik perlu distabilkan.



•



Salah satu cara untuk meningkatkan durabilitas suatu katalis adalah dengan fungsionalisasi permukaan dengan agen capping, seperti polimer atau surfaktan dan modifikasi magnetik.



•



Stamenkovic et al. mengusulkan prosedur termodinamika untuk memperkirakan potensi pergeseran paduan permukaan menggunakan DFT periodik. Mereka menyarankan potensi pergeseran positif untuk permukaan kulit Pt dari Pt3Fe, Pt3Co, dan Pt3Ni, yang menunjukkan bahwa struktur kulit secara elektrokimia lebih stabil daripada permukaan Pt murni.



(Chen et al, 2017)



SINTESIS NANOKATALIS Top-down technologies



(i) Mechanical grinding (ii) Metal vapor (iii) Thermal breakdown (iv) Chemical breakdown (v) Spontaneous chemisorption



Bottom-up technologies (i) Sol-gel (ii) Chemical reduction of salts (iii) Electrochemistry (iv) Solvothermal processing (v) Template-directed (vi) Precipitation (vii) Microemulsion (viii) Microwave irradiation



(Olveira, Forster & Seeger, 2014)



SINTESIS NANOKATALIS •



Dua pendekatan utama digunakan dalam nanoteknologi. Dalam pendekatan ‘bottom-up’, bahan dan perangkat dibangun dari komponen molekuler yang berkumpul secara kimiawi dengan prinsip-prinsip pengenalan molekul. Dalam pendekatan 'top-down’, struktur nano dibangun dari entitas yang lebih besar tanpa kontrol level atom.



•



Pendekatan bottom-up seperti itu dapat menghasilkan perangkat secara paralel dan jauh lebih murah daripada metode top-down, tetapi kekuranggannya terdapat pada ukuran dan kompleksitas perakitan yang diinginkan meningkat.



(Chaturvedi, Dave & Shah, 2011)



JENIS NANOKATALIS 02 CARBON



Carbon, carbon black, graphite, CNTs, Graphene, Fullerene, Inorganic nanotubes



METALS & OXIDES



Aluminium, Iron, Silver, Cobalt, Titanium oxide, Zinc oxide, Titanium oxide, Silicone dioxide



01 03



OTHERS



Clays, Quantum dots



APLIKASI NANOKATALIS Jenis Nanokatalis



Bentuk Morfologi



Uraian



Sumber Literatur



Metal Oxides (nanokatalis KF/CaO)



Nanokatalis padat KF/CaO digunakan untuk mengkonversi minyak biji Chinese tallow menjadi biodiesel dengan yield mencapai 96%. Nanopatikel berpori memiliki ukuran 30100 nm.



Wen wt al., 2010. Preparation of KF/CaO nanocatalyst and its application in biodiesel production from Chinese tallow seed oil. DOI:10.1016/j.fuel.2010.01.0 28



Carbon-based nanocatalyst (carbon nanocatalyst)



Sintesis nanokatalis karbon dapat menurunkan viskositas crude oil hingga 4% dalam industri petroleum pada suhu 1500C. Nanokatalis yang dihasilkan berukuran 21 nm.



Li et al., 2014. Application of Carbon Nanocatalysts in Upgrading Heavy Crude Oil Assisted with Microwave Heating. DOI: 10.1021/nl500484d



APLIKASI NANOKATALIS Jenis Nanokatalis Clay-based nanocatalyst (montmorillonite nanoclay catalyst)



Bentuk Morfologi



Uraian Montmorillonite nanoclay sebagai penukar kation disintesis untuk katalis pada reaksi esterifikasi asam fenil asetat dengan pcresol.



Sumber Literatur Bhaskar et al., 2018. Esterification of phenyl acetic acid with p-cresol using metal cation exchanged montmorillonite nanoclay catalysts. DOI: https://doi.org/10.1098/rso s.171378



03 PENDEKATAN JURNAL



PERKEMBANGAN NANOKATALIS



METAL OXIDE NANOCATALYST BIODIESEL PRODUCTION



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION Nanokatalis padat CaO dapat digunakan untuk konversi minyak kedelai menjadi biodiesel dengan yield 97.61%.



• • • •



Permintaan bahan bakar alternatif semakin meningkat di berbagai negara. Minyak kedelai digunakan sebagai sumber asam lemak dalam produksi biodiesel. Nanokatalis CaO digunakan karena memiliki aktivitas katalitik tinggi, murah, serta mudah didapat. Karakterisasi nanokatalis dilakukan menggunakan TEM, SEM, FTIR, dan XRD.



(Bharti et al., 2019)



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION Materials Minyak kedelai olahan bermutu tinggi (Merk: Fortune) yang dibeli dari pasar local, metanol (≥ 99%), kalsium nitrat tetrahidrat (≥ 98%), dan pellet natrium hidroksida (≥ 97%) dibeli dari Merck India, sementara etilen glikol (98%) dibeli dari Thermo Fisher. Sintesis Katalis (metode sol-gel) • • • • •



Sejumlah kalsium nitrat tetrahidrat dilarutkan dalam air suling, lalu ditambahkan 25 mL etilen glikol, aduk terus-menerus. Sejumlah kecil pellet natrium hidroksida dilarutkan dalam air suling, lalu ditambahkan kedalam larutan sebelum sedikit demi sedikit. Campuran diaduk selama dua jam. Gel kemudian dipanaskan pada suhu 1050C selama 2 jam kemudian didiamkan selama 1 jam, lalu disaring menggunakan kertas saring Whatman. Gel kemudian dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 1050C selama 4 jam. Gel kering lalu ditumbuk dengan mortar, kemudian dikalsinasi pada suhu 8500C selama 1 jam dalam desikator.



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION Karakterisasi katalis • • • • •



Analisa gugus fungsi dilakukan menggunakan spektrofotometri FT-IR IR-Prestige 21 (Shimadzu Corpn, Jepang) dengan range bilangan gelombang 500-4000 cm-1. Pola difraksi sinar-X dianalisa menggunakan Proto A-XRD dengan difraktometer antara 100-800 dengan ramping rate 100 per menit. Pengamatan morfologi dilakukan dengan Scanning Electron Microscope (SEM) LEO 435 VP. Pengamatan dimensi nanopartikel dilakukan menggunakan Transmission Electron Microscopy (TEM) FEI Technai G2 20 S-Twin. Karakterisasi luas permukaan nanokatalis CaO menggunakan Brunauer-Emmett-Teller (BET) Quantachrome/AUTOSORB-1.



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION Transesterifikasi Proses transesterifikasi dilakukan pada labu lengkap dengan condenser refluks pada hot-plate magnetic stirrer terkontrol. • Minyak kedelai dipanaskan pada 1050C untuk menghilangkan uap. • Metanol dan nano-CaO dicampurkan dalam labu pada suhu 650C dengan pengadukan konstan selama 15 menit. • Minyak kedelai dicampurkan pada campuran metanol-nano-CaO dan direaksikan selama dua jam. • Larutan dipindahkan ke corong pemisah untuk memisahkan lapisan biodiesel dan gliseol berdasarkan densitaa dan kelarutannya. • Crude biodiesl kemudian dipanaskan untuk menghilangkan metanol sisa. • Konversi biodiesel dihitung menggunakan proton NMR dan rumus C(%) = 100 X (2AME/3ACH) C= kandungan FAME AME= nilai integrase proton metoksi (3,6 ppm) ACH2 = nilai integrase proton metilen (2,3 ppm) •



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION



Puncak serapan pada: •



500 cm-1 adalah sinyal karakteristik vibrasi stretching Ca-O.



•



1438 cm-1 adalah gugus karbonat.



•



3641 cm-1 menunjukkan gugus serapan hidroksil (-OH).



Spektrum FTIR nanokatalis CaO



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION



•



Pola XRD menunjukkan puncak karakteristik nano-CaO.



•



Puncak pada 2θ = 310, 340, 370 dan 540 menunjukkan kemiripan terhadap standar ICDD (The International Center for Diffraction Data) untuk CaO. Pola XRD nanokatalis CaO



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION



Morfologi SEM nanokatalis CaO



•



Hasil pegamatan SEM menunjukkan bahwa nanopartikel berbentuk spheric yang teraglomerasi.



•



Struktur nanokatalis hasil sintesis terlihat kasar, terdapat struktur retakan dan memiliki porositas tinggi.



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION •



Hasil pegamatan TEM menunjukkan bahwa nanopartikel berukuran mesopore berbentuk spheric yang teraglomerasi.



•



Nanokatalis hasil sintesis menunjukkan ukuran partikel seragam dengan range 5.68 – 8.33 nm.



Morfologi TEM nanokatalis CaO



METAL OXIDE NANOCATALYST – BIODIESEL PRODUCTION



Persentase yield konversi terbesar (97.61%) tercapai pada jumlah katalis sebesar 3.675 wt% dengan rasio molar (minyak:air) sebesar 11:1 pada suhu 600C



04



KESIMPULAN



You could enter a subtitle here if you need it



KESIMPULAN •



Nanokatalis merupakan aplikasi bidang nanoteknologi yang dapat menggabungkan sifat-sifat katalis homogen dan heterogen.



•



Nanokatalis menjanjikan transformasi kimia yang selektif dan cepat, ditambah dengan keberulangan penggunaannya.



•



Dimensi performa katalisis suatu nanokatalis ialah pada selektivitas, aktivitas, durabilitas dan recoverability.



•



Faktor-faktor yang mempengaruhi dimensi performa katalisis diantaranyaukuran, bentuk dan komposisi permukaan nanokatalis.



•



Nanokatalis CaO berhasil mengkonversi minyak kedelai menjadi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi dengan yield sebesar 97.61%.



•



Kondisi optimum reaksi transesterifikasi dicapai pada jumlah katalis sebesar 3.675 wt% dengan perbandingan molar alkohol : minyak sebesar 11:1 dengan suhu 60o selama 2 jam.



RESOURCES ● ● ● ● ● ● ● ● ●



Bharti, P., Singh, B. and Dey, R., 2019. Process optimization of biodiesel production catalyzed by CaO nanocatalyst using response surface methodology. Journal of Nanostructure in Chemistry, 9(4), pp.269-280. Bhaskar, M., Surekha, M. and Suma, N., 2020. Esterification Of Phenyl Acetic Acid With P -Cresol Using Metal Cation Exchanged Montmorillonite Nanoclay Catalysts.. Chaudhary, A., 2017. Nano Catalysts: A Newfangled Gem in the Catalytic World. Recent Advances in Petrochemical Science, 3(5). Cheng, et al. 2017. Nanocatalysis. Encyclopedia of Physical Organic Chemistry, First Edition. John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-1-118-46858-6 Olveira, S., Forster, S. and Seeger, S., 2020. Nanocatalysis: Academic Discipline And Industrial Realities. P. Prinsen and R. Luque, Chapter 1:Introduction to Nanocatalysts , in Nanoparticle Design and Characterization for Catalytic Applications in Sustainable Chemistry, 2019, pp. 1-36 DOI: 10.1039/9781788016292-00001



Li, K., Hou, B., Wang, L. and Cui, Y., 2014. Application of Carbon Nanocatalysts in Upgrading Heavy Crude Oil Assisted with Microwave Heating. Nano Letters, 14(6), pp.3002-3008. Singh, SB., Tandon, PK. 2014. Catalysis: A Brief Review on Nano-Catalyst. Journal of Engery and Chemical Engineering, 2(3), pp 106-115. Wen, L., Wang, Y., Lu, D., Hu, S. and Han, H., 2010. Preparation of KF/CaO nanocatalyst and its application in biodiesel production from Chinese tallow seed oil. Fuel, 89(9), pp.2267-2271.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 1. Diah Lestari Hal apa yang menjadi kesulitan dalam sintesis katalis berukuran nano? Secara umum, terdapat dua masalah besar dalam sintesis dan pengaplikasian katalis berukuran nano. Pertama adalah kecenderungannya dalam beraglomerasi atau membentuk agregat karena ukurannya yang terlampau kecil. Untuk mengatasi hal ini, dapat dilakukan deposisi pada nanokatalis dengan berbagai support, seperti karbon, grafit maupun hidrogel. Kedua, ialah kesulitan dalam proses recovery katalis dari campuran reaksi. Hal ini dapat diatasi contohnya dengan penggunaan support magnetic pada sisi aktif katalitik nanopartikel. Sebagai contoh, sintesis material magnetic hybrid sebagai support katalis sehingga dapat dipisahkan kembali secara magnetic setelah proses reaksi berakhir. 2. Millati Hanifah Bagaimana peran nanokatalis dalam mengurangi global warming? Seberapa besar kontribusinya? Katalis berukuran nano secara tidak langsung berperan dalam mengurangi global warming. Nanokatalis dengan ukuran skala nano akan memperbesar luas permukaan dan memperbesar pula sisi katalitik dari katalis tersebut. Semakin banyaknya situs aktif katalitik akan membuat reaksi menjadi lebih cepat dan meminimalisir konsumsi energi serta penggunaan reagen. Kedua hal tersebut tentunya berkontribusi pada tereduksinya emisi gas buangan seperti CO2 yang memicu terjadinya global warming. Oleh karena itu, secara tidak langsung penggunaan nanokatalis ini dapat berkontribusi dalam mengurangi global warming.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 3. Neni Isnaeni Dapat dijelaskan kembali maksud dari perbedaan bentuk memiiki aktivitas katalitik yang berbeda? Fenomena apa yang menyebabkan hal tersebut? Permukaan kristalografi yang berbeda dari partikel nano menunjukkan struktur geometris dan elektronik yang berbeda pula. Hal itu juga akan menghasilkan aktivitas dan/atau selektivtias yang berbeda meskipun pada reaksi katalitik yang sama. Dengan kata lain, nanopartikel dengan bentuk yang berbeda biasanya menunjukkan perilaku katalitik yang berbeda pula. Sebagai contoh, meskipun dengan ukuran yang sama, bentuk partikel tetrahedral memiliki aktivitas katalitik yang lebih tinggi dibandingkan bentuk shpericnya. Hal tersebut karena pada bentuk tetrahedral, terdapat lebih banyak ujung-ujung dan pojok-pojok sisi aktif katalitik dibandingkan bentuk spherenya.. 6. Afiten Rahmin Sanjaya Nanopartikel yang seperti apa (karakteristiknya) yang cocok jika digunakan dalam penelitian elektrokimia degradasi suatu molekul organik, jika mekanisme elektrokimianya berjalan secara flow,dengan katalis sinar tampak (visible). Sejauh yang saya pahami, dalam aplikasi elektrokimia umumnya nanokatalis yang digunakan adalah logam atau oksida logam untuk meningkatkan arus atau produksi muatan, dimana nanokatalis tersebut berguna untuk modifikasi permukaan elektrodanya. Prekusor ion logam direduksi pada katoda menggunakan sacrificial anode sebagai sumber logam. Untuk penggunaan lebih detail seperti pada yang ditanyakan, sejauh ini saya belum menemukan literatur yang tepat.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 4. Rendi Mahardika Pinem Dimensi performasi katalisis dari nanokatalis terdapat 4 poin penting (durabilitas, recoverability, selektivitas dan aktivitas) untuk mengetahui performance dari katalis. bisa dijelaskan bagaimana cara mengkonfirmasi performance ke-4 poin penting tersebut ? terima kasih - Durabilitas -> Nilai umum yang digunakan dalam konteks ini adalah angka turnover (TON) yang menunjukkan jumlah total produk (dalam mol) yang dapat dibentuk oleh sejumlah tertentu (dalam mol) katalis. - Recoverability -> Untuk mengkonfirmasinya dapat dilakukan uji recoverability seperti %degradasi. Jika nilai %degradasi sudah menurun drastis, sebaiknya katalis tidak digunakan berulang lagi. - Selektivitas -> dapat dikonfirmasi dengan memberikan zat pengganggu seperti senyawa yang mirip dengan reagen reaksi dan selanjutnya dapat dievaluasi apakah akan bereaksi dengan seny. Pengganggu tersebut atau tidak. - Aktivitas -> dapat dikonfirmasi dengan melakukan pengecekan pada %degradasi atau %konversinya. Untuk biodiesel misalnya, nanokatalis dengan aktivitas yang baik akan memberikan %konversi FAME yang tinggi. 5. Ivan Halomoan apakah dimungkinkan adanya klasifikasi nanokatalis lain selain dari klasifikasi yang telah disebutkan tadi? Secara umum klasifikasinya sama namun ada juga klasifikasi lebih detail nanomaterial sebagai katalis, yaitu carbon nanotubes (CNTs), monometallic and oxide nanoparticles, bimetallic nanoparticles and nanoclusters, nanowires, nanocomposites dan nanoporous materials. (Chaudary & Singh, 2017. Nano Catalysts: A Newfangled Gem in the Catalytic World)



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 7. Azizil Hamid pada nanokatalis yang dgunakan untuk petroleum industry apakah ini berlaku untuk pada semua sumur minyak atau ada spesifikasi tertentu dan apakah ada dampak lingkungannya jika ada bagaimana penangannya? Setau saya penggunaan nanokatalis ini tidak ada spesifikasi terhadap sumur atau kilang minyaknya. Jika berbicara mengenai crude oil sendiri aplikasi nanokatalis ini lebih banyak digunakan dalam reaksi hydrocracking untuk mereduksi kandungan kontaminan dan mengkonversi minyak menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecilnya. Dampak lingkungannya tentunya akan dihasilkan limbah buangan yang berbahaya bagi lingkungan. Salah satu penanganan yang dapat dilakukan ialah dengan menggunakan katalis yang dapat direuse untuk mengurangi limbah buangan. 11. Sandi Mohammad Solihin Bagaimana bentuk optimum material nanokatalis pada ukuran nyata yang digunakan dalam skala industri? Apakah berbentuk bubuk, granula, butiran kasar atau berlubang? Sepengetahuan saya, secara umum bentuk yang paling baik digunakan ialah bentuk bubuk, begitupun pada skala industri, contohnya pada produksi komersil bubuk nanokatalis TiO2. Hal tersebut dikarenakan bentuk bubuk memiliki luas permukaan paling besar dibandingkan bentuk lainnya, sehingga semakin memperbesar rasio surface/volume dan memperbanyak situs katalitiknya.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 8. Aflah Chaesara Suwarno Salah satu performa katalis ada recoverability, Bagaimana cara agar mengetahui recoverability dari nanokatalis dan apa saja yang mempengaruhi katalis agar dapat bersifat recoverbility? Recoverbility dari nanokatalis baiknya berapa kali agar aktivitas katalisnya tetap sama ? Sifat recoverability dari suatu katalis dapat terihat jika ia merupakan suatu katalis heterogen, dimana fasenya berbeda dengan fase reaksinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi recoverability dari suatu katalis ialah material penyusunnya, dimana dipilih yang fasenya berbeda agar dapat dpisahkan dengan mudah serta memiliki kekuatan mekanik yang baik agar dapat digunakan berulang dalam jangka waktu panjang. Untuk mengetahui angka pasti berapa kali digunakan, menurut saya berbeda-beda tergantung jenis katalis dan proses reaksinya. Mungkin untuk evaluasinya dapat dilakukan pengulangan reaksi misal dengan katalis degradasi. Apabila seiring dengan dilakukannya pengulangan, %degradasi sudah turun drastis, maka sebaiknya katalis tidak digunakan berulang lagi. Pada jurnal dibahas mengenai reusability nya, dimana pada penelitian sebelumnya bahwa leaching dari nano-CaO selama sintesis biodiesel dengan reaksi ultrasound. Sebesar 0,313 mg katalis hilang setelah dekantasi. Penggunaan kembali nanoCaO menghilangkan efisiensi sebesar 30% setelah tiga kali berturut-turut pemakaian (Banković-Ilić et al)



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 9. Uwin Sofyani Mengapa perbedaan bentuk katalis dapat mempengaruhi aktivitas katalitik? Bagaimana pengaruhnya terhadap suatu reaksi? Terimakasih Permukaan kristalografi yang berbeda dari partikel nano menunjukkan struktur geometris dan elektronik yang berbeda pula. Hal itu juga akan menghasilkan aktivitas dan/atau selektivtias yang berbeda meskipun pada reaksi katalitik yang sama. Dengan kata lain, nanopartikel dengan bentuk yang berbeda biasanya menunjukkan perilaku katalitik yang berbeda pula. Sebagai contoh, meskipun dengan ukuran yang sama, bentuk partikel tetrahedral memiliki aktivitas katalitik yang lebih tinggi dibandingkan bentuk shpericnya. Hal tersebut karena pada bentuk tetrahedral, terdapat lebih banyak ujung-ujung dan pojok-pojok sisi aktif katalitik dibandingkan bentuk spherenya. Maka dapat disimpulkan nanokatalis dengan bentuk tetrahedral akan lebih cepat reaksinya dibandingkan yang berbentuk sphere. 12. Putri Hawa Syaifie pada literature review disintesis nanokatalis kalsium oksida, apa kelebihannya dibandingkan katalis CaO biasa? Kelebihannya tentu terletak pada dimensi ukuran nano dari nano-CaO itu sendiri. Dengan ukuran berskala nano, luas permukaan katalis akan semakin besar yang juga meningkatkan jumlah situs aktif katalitiknya jika dibandingkan dengan katalis CaO biasa, sehingga waktu reaksi akan menjadi lebih cepat, reagen yang digunakan juga semakin sedikit juga dapat meminimalisir emisi zat buangan yang berbahaya bagi lingkungan.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI



10. Anita Nur Ramadhani dalam skema produksi, umumnya bagaimana katalis ini direcovery dan apa yang harus diperhatikan secara umum untuk mensintesis nanokatalis yang reprodusibilitasnya tinggi? Proses recovery/pemulihan katalis merupakan pertimbangan penting khususnya pada katalis homogen. Pemulihan katalis tanpa proses penghancuran tentunya lebih disukai. Katalis bifasik (biphasic catalyst) adalah metode yang dikembangkan oleh industri untuk mengatasi permasalahan tersebut. Pada metode ini, sistem dirancang sedemikian rupa sehingga pada akhir reaksi aka nada dua fase cairan yang tidak bercampur, dimana salah satunya mengandung katalis dan yang lainnya berisi produk. Katalis akan terlarut pada fase aquos dan reagen berada pada fase organic. Reproduksibilitas katalis adalah masalah dasar dalam sintesis katalis. Salah satu parameter yang dapat dianalisa untuk mendapatkan katalis dengan reprokdusibilitas tinggi ialah dengan melakukan pendekatan presipitasi atau kopresipitasi pada saat proses sintesis katalis. Penelitian oleh Cukic et al. mengajukan skema berikut yang dapat diadaptasi dalam proses sintesis katalis untuk menghasilkan katalis yang reproduksibel.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI



13. Adistya Maulidya Dalam pembahasan kajian jurnal tadi digunakan katalis CaO yang memang pada umumnya digunakan dalam aplikasi biodiesel. Adakah fungsi aplikasi lain yang dapat menggunakan katalis CaO karena katalis CaO sendiri kan termasuk kedalam katalis basa yang heterogen. Lalu Apakah pada aplikasi biodiesel bisa digunakan dengan katalis logam heterogen yang lain seperti yang sering digunakan pada aplikasi katalitik lainnya? CaO yang merupakan katalis basa heterogen mayoritas memang digunakan dalam proses transesterifikasi biodiesel. Akan tetapi, pada penelitian oleh Kirby et. al pada tahun 2015, katalis CaO dapat pula berperan sebagai katalis dalam proses sintesis Poligliserol dengan judul penelitian “CaO as Drop-In Colloidal Catalysts for the Synthesis of Higher Polyglycerols”. Pada penelitian ini, katalis CaO berperan dalam proses eterifikasi gliserol menjadi poligliserol yang selanjutnya dimanfaatkan dalam industri kosmetik dan farmasi. Dalam aplikasi biodiesel, umunya digunakan katalis basa heterogen. Terdapat beberapa katalis basa heterogen lainnya, seperti MgO, SrO, KNO3/Al2O3 dan Fe3O4. 14. Aprizal Bagaimana hubungan antara ukuran, bentuk dan komposisi permukaan nanokatalis ? Apakah kerja nanokatalis yang baik dapat diperkirakan dari ketiga poin tersebut? Ketiga hal tersebut merupakan faktor penentu dimensi performa dari suatu nanokatalis dimana ketiga aspek tersebut harus diperhatikan untuk merancang katalis yang optimal. Untuk mendapatkan katalis yang optimal, perlu didesain sebuah nanokatalis dengan ukuran yang sesuai dimana menghasilkan rasio S/V yang besar, memperhatikan bentuk dari nanokatalis dimana semakin banyak sisi aktif katalitik yang terexpose akan meningkatkan aktivitas katalitik, serta komposisi permukaan nanokatalis dimana dapat digunakan capping agent untuk mencegah terjadinya aglomerasi pada katalis.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI



15. Auliyah Maulana Putra bagaimana cara kerja nanocatalyst mengurangi kerusakan lingkungan dalam dunia industri terutama di industri petrokimia dan petroleum yang sama sama kita ketahui adalah penghasil pencemaran lingkungan terbesar.makasih Peran nanokatalis dalam mengurangi kerusakan lingkungan dalam industri dalam meminimalisir limbah buangan. Digunakannya teknologi nano akan mempercepat reaksi dalam proses produksi dan mengoptimalkan konversi produk sehingga reaktan akan terkonversi seluruhnya menjadi produk petroleum. Hal tersebut akan meminimalisir penggunaan reagen yang dibutuhkan, serta limbah sampingan yang umumnya merupakan zat yang berbahaya. Selain itu, dari jurnal yang pernah saya baca nanokatalis dapat juga digunakan pada konversi gas buangan CO2 menjadi produk fine chemicals seperti metanol, metana dan asam format. 16. Rizky Aminarti Istiqomah aplikasi nanokatalis metal oxide digunakan untuk produksi biodisel. apakah produksi biodisel bisa menggunakan nanokatalis lain seperti penggunaan carbon atau lainnya? Bisa digunakan katalis lain dalam produksi biodiesel, seperti nanokatalis Fe4O4, MgO, dan SrO yag kebanyakan merupakan katalis logam atau oksida logam. Terdapat juga penelitian tentang produksi biodiesel menggunakan nanokatalis carbonbased seperti carbon nanotube.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 17. Diah Lestari Apa pengaruh dimensi nanomaterial terhadap kinerja nanokatalis? Dimensi nanomaterial yang berukuran > 100 nm memiliki luas permukaan yang besar serta rasio S/V yang besar pula. Hal tersebut menyebabkan situs aktif katalitik pada katalis berdimensi nano akan lebih banyak dibandingkan katalis berukuran bulk. Hal ini dapat mempercepat waktu reaksi serta dapat meminimalisir jumlah reagen yang digunakan maupun limbah buangan yang dihasilkan. 18. Firda Ainurrachma Pada jurnal, apa yang mengkonfirmasi sifat durabilitas katalisnya? Apakah ada pengaruh ukuran pori terhadap konversi minyak kedelai menjadi biodiesel? Pada jurnal yang dibahas, tidak dilakukan konfirmasi pada sifat durabilitasnya, namun dilakukan studi mengenai reusability nya, dimana pada penelitian sebelumnya bahwa leaching dari nano-CaO selama sintesis biodiesel dengan reaksi ultrasound. Sebesar 0,313 mg katalis hilang setelah dekantasi. Penggunaan kembali nano-CaO menghilangkan efisiensi sebesar 30% setelah tiga kali berturut-turut pemakaian (Banković-Ilić et al). Ukuran pori berpengaruh karena semakin bertambahnya ukuran pori maka luas permukaan akan bertambah pula. Dengan demikian akan memperbanyak situs aktif katalitik dan reaksi akan berjalan lebih cepat dan diharapkan akan mendapatkan persen konversi biodiesel yang besar pula.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 19. Shinta Novita Bagaimana cara memilih nanokatalis yang baik digunakan dalam mengkorversi biodiesel? Apa saja parameter dalam memilih nanokatalisnya? Beberapa parameter yang dapat dipertimbangkan dalam memilih nanokatalis ialah pada dimensi performa katalitik dari nanokatalis, yaitu; - Memiliki aktivitas katalitik yang tinggi, mampu mengkonversi asam lemak dan alkohol menjadi asam lemak metil ester dengan optimum dengan nilai TOF tinggi - Memiliki selektivitas yang tinggi, dapat secara selektif mengkonversi reagen asam lemak dan alkohol menjadi asam lemak metil ester tanpa adanya limbah buangan. - Memiliki durabilitas tinggi, dimana nanokatalis sebaiknya memiliki umur yang panjang yang dapat dievaluasi menggunakan TON. - Memiliki recoverability yang tinggi, dimana dapat dipisahkan dengan mudah dan dapat digunakan secara berulang.



JAWABAN PERTANYAAN PRESENTASI 20. Attin Rahmawati Apakah memungkinkan penggunaan campuran katalis (misal homogen dan heterogen) dalam satu aplikasi? bagaimana dengan risk dan benefitnya? Menurut saya, untuk menggunakan campuran homogen dan heterogen secara langsung akan sulit untuk dilakukan, yang dapat dilakukan ialah memodifikasi suatu katalis homogen agar dapat bersifat heterogen atau dikenal dengan “heterogenising homogenous catalysts” contohnya dengan mengikat suatu katalis homogen pada support material berpori seperti silika atau penggunaan alloy. Risk: ketika mengikat suatu katalis homogen pada suatu support, akan mengurangi performance katalis karena berkuranganya derajat kebebasan Benefit: katalis dapat bersifat selektif (sifat dasar katalis homogen) dan memiliki recoverability (sifat dasar katalis heterogen)



THANK YOU!