Pengaruh Lantanum Dan Variasi Loading Fe Terhadap Performa Oxygen Carrier Fe2O3/Al2O3 Untuk Konversi CO2 Menjadi CO Dalam Proses Chemical Looping

Wardhani, Muhammad Rakha Reswara Putra and Susetya, Hengisa Taqeina (2026) Pengaruh Lantanum Dan Variasi Loading Fe Terhadap Performa Oxygen Carrier Fe2O3/Al2O3 Untuk Konversi CO2 Menjadi CO Dalam Proses Chemical Looping. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2041221087_2041221130_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Peningkatan emisi karbon dioksida (CO2) akibat aktivitas industri dan energi mendorong pengembangan teknologi carbon capture and utilization (CCU) yang berfokus pada pemanfaatan CO2 sebagai bahan baku bernilai tambah. Pendekatan chemical looping menjadi alternatif menjanjikan karena memanfaatkan oxygen carrier berbasis oksida logam untuk mentransfer oksigen tanpa kontak langsung antar reaktan gas. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh lantanum (La) dan loading Fe terhadap performa oxygen carrier Fe2O3/Al2O3 pada konversi CO2 menjadi CO. Material penyangga La–Al2O3 disintesis menggunakan metode wet impregnation, diikuti proses pengeringan dan kalsinasi. Selanjutnya, material tersebut diimpregnasi dengan Fe (NO3)4·6H2O untuk menghasilkan Fe2O3/La-Al2O3. Kemudian material dikarakterisasi menggunakan XRF, XRD, BET, TPR-TPO, TPD serta uji performa dengan TGA. Hasil XRF menunjukkan Fe dan La berhasil terdispersi pada matriks Al2O3, dengan kandungan Fe aktual 10, 17, dan 27 wt% pada F10La-Al, F20La-Al, dan F30La-Al. Penambahan La menekan pembentukan FeAl2O4 serta meningkatkan luas permukaan dari 42.91 m2/g pada F20-Al menjadi 56.65 m2/g pada F20La-Al. Secara redoks, La meningkatkan konsumsi H2 dari 0.0045 menjadi 0.0055 mmol/g dan konsumsi O2 dari 0.2533 menjadi 0.3028 mmol/g. Pemodelan kinetika menunjukkan mekanisme reduksi–oksidasi mengikuti nucleation growth dengan R2 mendekati 1, serta penurunan Ea reduksi dari 1506 menjadi 1202 kJ/mol. Penambahan La juga meningkatkan total desorpsi CO2 dari 0.949 menjadi 1.670 mmol/g dan CO dari 0.045 menjadi 0.049 mmol/g. Berdasarkan TGA/DTG, F20La-Al menunjukkan respons oksidasi lebih cepat, sedangkan F30La-Al memiliki kapasitas oksidasi tertinggi tetapi responsnya lebih lambat. Secara keseluruhan, F20La-Al merupakan komposisi paling seimbang untuk konversi CO2 menjadi CO.
====================================================================================================================================
The increasing emission of carbon dioxide (CO2) from industrial and energy-related activities has encouraged the development of carbon capture and utilization (CCU) technologies, which focus on converting CO2 into value-added products. Chemical looping has emerged as a promising approach because it utilizes metal oxide-based oxygen carriers to transfer oxygen without direct contact between gaseous reactants. This study aims to evaluate the effect of lanthanum (La) addition and Fe loading on the performance of Fe₂O₃/Al₂O₃ oxygen carriers for CO2 conversion into CO. The La–Al2O3 support was synthesized using the wet impregnation method, followed by drying and calcination. Subsequently, the material was impregnated with Fe(NO3)4·6H2O to produce Fe2O3/La–Al2O3. The synthesized materials were characterized using XRF, XRD, BET, TPR-TPO, and TPD, while their performance was evaluated using TGA. XRF results confirmed that Fe and La were successfully dispersed on the Al₂O₃ matrix, with actual Fe contents of 10, 17, and 27 wt% for F10La-Al, F20La-Al, and F30La-Al, respectively. The addition of La suppressed the formation of FeAl2O4 and increased the surface area from 42.91 m²/g for F20-Al to 56.65 m2/g for F20La-Al. In terms of redox behavior, La increased H₂ consumption from 0.0045 to 0.0055 mmol/g and O2 consumption from 0.2533 to 0.3028 mmol/g. Kinetic modeling showed that the reduction–oxidation mechanism followed a nucleation-growth model with an R2 value close to 1, accompanied by a decrease in reduction activation energy from 1506 to 1202 kJ/mol. The addition of La also increased the total CO2 desorption from 0.949 to 1.670 mmol/g and CO desorption from 0.045 to 0.049 mmol/g. Based on TGA/DTG analysis, F20La-Al exhibited a faster oxidation response, whereas F30La-Al showed the highest oxidation capacity but with a slower response. Overall, F20La-Al demonstrated the most balanced performance for CO2 conversion into CO.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Konversi CO2, Chemical Lopping, Oxygen carrier, Lantanum, CO2 conversion, Chemical Lopping, Oxygen carrier, Lantanum
Subjects:	Q Science Q Science > QD Chemistry Q Science > QD Chemistry > QD1 Oxidation-reduction reaction. Q Science > QD Chemistry > QD79.T38 Thermal analysis
Divisions:	Faculty of Vocational > 24305-Industrial Chemical Engineering Technology
Depositing User:	Muhammad Rakha Reswara P.W
Date Deposited:	31 Jul 2026 01:23
Last Modified:	31 Jul 2026 01:23
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/140199

Actions (login required)

View Item