Katalis “Merah Putih” Murnikan Minyak Diesel Hijau

Katalis adalah jantung bagi industri kimia. Meski kecil, fungsinya sangat menentukan keberhasilan proses produksi. Di Indonesia rintisan pengembangannya dilakukan ITB dan Pertamina untuk pengolahan minyak dan gas, antara lain minyak diesel hijau.

Saat ini, hampir semua industri kimia menggunakan katalis dalam proses pengolahan produknya. Katalis, dibuat dari senyawa zat mineral yang dicetak dalam beragam bentuk dan warna berupa butiran yang sangat keras menyerupai beras, pelet, atau bulatan seperti mutiara.

Fungsi katalis untuk mengarahkan hingga mempercepat reaksi bahan baku olahan di industri hingga mencapai keseimbangan menjadi senyawa yang stabil. Dengan katalis, reaksi bahan proses dapat lebih efisien dari segi alokasi waktu, bahan baku, dan energi, serta ramah lingkungan.

KOMPAS/YUNI IKAWATI–General Manager Refinery Unit II Dumai Nandang Kusnaedi memberikan penjelasan kepada Menteri Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi M Nasir mengenai kualitas green diesel (botol paling kiri) yang dihasilkan dari katalis merah putih pada co-processing pencampuran minyak sawit (RBDPO) dan minyak fosil

Penggunaan katalis untuk memicu sebuah reaksi kimia antar-zat yang dicampur telah diperkenalkan oleh John Roebuck di Inggris pada tahun 1746 dalam proses pembuatan asam sulfat.

Di tangan Friedrich Wilhelm Ostwald – ahli kimia asal Jerman – teknologi katalis berkembang. Ia menemukan proses katalisis pada pembuatan asam nitrat (HNO3) menggunakan bahan katalis dari paduan platinum dan rodium serta silika dan tembaga.

Sistem proses Ostward ini dipatenkan pada 1902 dan menjadi andalan industri kimia hingga kini. Ia kemudian menerima Hadiah Nobel bidang Kimia pada tahun 1909 untuk karyanya tentang katalisis, keseimbangan kimia dan kecepatan reaksi.

Katalis terus dikembangkan hingga dapat mempercepat reaksi hingga miliaran bahkan triliunan kali lipat. Katalis dapat mendukung reaksi pada kondisi temperatur dan tekanan rendah namun dengan laju dan selektifitas yang tinggi. Kemampuannya ini menjadi kunci pengembangan industri kimia, perminyakan, polimer, oleokimia, dan pelestarian lingkungan.

Kebutuhan dunia akan katalis diperkirakan mencapai 21 miliar dollar AS atau sekitar Rp 294 triliun. Adapun nilai ekonomi yang dihasilkan dari produk olahannya mencapai 11 triliun-15 triliun dollar AS atau Rp 210.000 triliun (Rp 210 kuadriliun).

Katalis di Indonesia
Di Indonesia, penggunaan katalis juga tergolong besar, yaitu sekitar 500 juta dollar AS atau Rp 7 triliun. Sayangnya untuk memenuhi kebutuhan katalis, hampir 100 persen industri mengandalkan produk impor.

Upaya mengurangi ketergantungan katalis impor, dirintis Subagjo pakar katalis dari Fakultas Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung (ITB) sejak tahun 1983. Inovasi pertama yang dihasilkan bersama timnya di Laboratorium Teknik Reaksi Kimia dan Katalisis ITB adalah perengkahan stearin menggunakan katalis zeolit. Temuan ini dapat diterapkan perengkahan minyak nabari menghasilkan “bensin hijau”.

Riset yang ditekuni Subagjo hingga kini atau selama 36 tahun telah menghasilkan total enam jenis katalis yang terbukti berfungsi baik. Katalis pertama yang dibuat berbasis besi oksida sebagai absorben gas H2S dinamai PIMIT-B1. Penggunaannya untuk desulfurisasi gas alam.

Pada tahun 2004, Subagjo bersama rekannya, Makertihartha dan Melia Laniwati, menemukan formula katalis – dinamai PK100 HS – untuk hidrotriting (hydrotreating) nafta (NHT) yang proses mendekomposisi sulfur, nitrogen, oksigen dan senyawa logam serta menghidrogenasi senyawa olefin dalam nafta. Uji coba skala pilot di Pusat Riset dan Teknologi Pertamina menggunakan 100 gram katalis menunjukkan hasil lebih baik daripada katalis komersial. Dari sinilah katalis itu dijuluki “katalis Merah Putih” pertama.

Selanjutnya uji coba dilakukan pada skala industri komersial pertama kali di Kilang Dumai Pertamina pada 2012. Hasilnya lebih baik dari produk impor yang digunakan selama ini di kilang tersebut. Keberhasilan ini menjadi dasar penggunaan katalis merah putih ini di kilang lain milik Pertamina untuk pembuatan minyak nafta, kerosin dan diesel.

Sementara itu pengembangan katalis terus dilakukan hingga tercipta katalis baru PTD 120 yang berpori lebih lebar daripada katalis Merah Putih pertama atau PK 100 HS. Katalis tipe PTD 120 telah digunakan di kilang Dumai untuk mengolah beberapa jenis bahan baku solar sejak tahun 2014 termasuk dalam mengolah campuran minyak sawit dengan minyak fosil dalam reaktor diesel hidrotriting. Dengan menggunakan katalis PTD 120, proses hidrogenasi minyak sawit menghasilkan fraksi “diesel hijau” dengan bilangan setana (cetane number) sekitar 80.

Modifikasi kemudian dilakukan terhadap PTD 120 dengan menambah bahan protomer menghasilkan katalis baru yang diberi nama PDO 120-1,3T, yaitu katalis untuk proses Deoksigenasi minyak nabati menghasilkan hidrokarbon parafinik. Ketika bahan yang diolah berupa minyak sawit, maka akan menghasilkan diesel hijau. Jika yang diproses minyak inti sawit atau minyak kelapa, maka produknya adalah kerosin parafinik, yang merupakan bahan baku bio-avtur.

Riset lanjutan
Penerapan katalis PDO 120 – 1,3T ini terus dikembangkan. Sejak tiga tahun terakhir, fokus riset Subagjo dan timnya di Laboratorium TRKK ITB pada proses pembuatan Bahan Bakar Nabati (BBN) dari campuran minyak fosil dan minyak sawit, hingga penerapan katalis untuk pengolahan minyak sawit 100 persen menjadi bahan bakar hijau.

Pengembangan inovasi katalis merah-putih ini mendapat dukungan dana insentif sebesar Rp 25 miliar dari Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi melalui program Inovasi Perguruan Tinggi di Industri (IPTI) sejak 2017 hingga 2019.

Bahan katalis merah putih berasal dari batuan mineral yang berbasis sulfida dari nikel, kobal, molibdenum dengan penyangga alumina. “Katalis yang dihasilkan harus bisa mengolah minyak fosil dan atau minyak nabati saja,” ujarnya.

Dalam hal ini katalis harus dapat mengurai zat pengotor atau impuritis dalam minyak fosil terutama sulfida dan senyawa nitrogen. Sedangkan minyak nabati hetero atom pengotor utamanya adalah oksigen. Katalis untuk minyak nabati harus tahan terhadap oksidasi dan terhadap air.

Salah satu hasilnya adalah diesel hijau yang dihasilkan dari Unit DHDT (Distillate Hydrotreating) 220 di kilang Pertamina Refinery Unit II Dumai. “Di unit tersebut dilakukan Co-Processing yaitu pencampuran RBDPO dan LCGO (dengan komposisi 20 : 80) untuk menghasilkan minyak solar ‘hijau’,” jelas Nandang Kurnaedi General Manager RU II Dumai.

Minyak RBDPO (Refined Bleached Deodorized Palm Oil) merupakan hasil olahan minyak mentah sawit (CPO) di pengilangan untuk memutihkan atau mencerahkan warna dan menghilangkan bau. Adapun LCGO (Light Coker Gas Oil) adalah minyak gas yang dihasilkan dari pengolahan minyak residu. Minyak gas ini dapat diproses lebih lanjut menjadi produk minyak ringan seperti bensin, avtur, dan diesel.

Campuran minyak ini menjalani reaksi hidrotriting di reaktor DHDT untuk mengurangi kandungan sulfur, oksigen dan unsur pengotor lainnya hingga keluar menjadi diesel hijau dengan kemurnian tinggi. Berdasarkan hasil analisa dari Laboratorium RU II Dumai yang telah terakreditasi berdasarkan ISO 17025, green diesel memiliki kelebihan dibandingkan green diesel lainnya

Kandungan oksigen green diesel ini nol persen, kandungan sulfur di bawah 2 ppm dan warna lebih jernih serta bilangan setananya berkisar 75-90. Sedangkan diesel biasa kandungan oksigen 11 persen dan angka setananya berkisar 40-65. Kecerahan green diesel meningkat seiring kenaikan komposisi minyak Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RBDPO) produk olahan CPO,” kataGM RU II Dumai.

Uji komersial katalis Merah-Putih menggunakan co-processing di Kilang RU II Dumai telah digelar pada 8-22 Maret 2019 dengan menggunakan katalis hingga 14 ton untuk menghasilkan 12,5 ribu barel per hari diesel. Program uji komersial katalis Merah-Putih ini antara lain bertujuan untuk mengevaluasi kinerja katalis pada skala operasi komersial.

Tahap selanjutnya adalah penerapan katalis ini untuk mengolah minyak nabati atau minyak sawit hingga 100 persen tanpa perlu dicampur dengan minyak residu fosil. Pada skala laboratorium katalis terbukti mampu menghasilkan green diesel dengan kemurnian tinggi.

“Namun mengolah minyak nabati memerlukan hidrogen yang sangat tinggi untuk mengikat oksigen dalam rantai karbonnya,” urai Joko Pranoto, Senior Manager Operation and Manufacturing RU II Pertamina Dumai

Saat meninjau Uji Aplikasi Katalis “Merah-Putih” di Kilang Pertamina Unit DHDT Kilang RU (Refinery Unit) II Dumai, Riau pada Kamis (16/5/2019,) Menristekdikti M Nasir mengatakan inovasi katalis harus dikembangkan lebih lanjut untuk mengurangi ketergantungan pada katalis impor dan untuk menghasilkan Bahan Bakar Nabati (BBN) berbasis minyak sawit yang melimpah di Indonesia – sebagai produsen utama dunia- dan sekaligus untuk mengurangi ketergantungan Indonesia pada impor BBM.

Oleh YUNI IKAWATI

Sumber: Kompad, 20 Mei 2019