Optimasi Sintesis Ethyl Levulinate dari Levulinic Acid menggunakan POFA (Palm Oil Fuel Ash) Sebagai Support Katalis

Jasmine, Aisyah Putri Prameswari (2026) Optimasi Sintesis Ethyl Levulinate dari Levulinic Acid menggunakan POFA (Palm Oil Fuel Ash) Sebagai Support Katalis. Masters thesis, institut teknologi sepuluh nopember.

Text 6008232012-Master_Thesis .pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (17MB) | Request a copy

Abstract

Kebutuhan energi global yang meningkat serta isu lingkungan akibat emisi bahan bakar fosil menuntut pengembangan energi alternatif berbasis biomassa. Ethyl levulinate (EL), hasil esterifikasi asam levulinat dan etanol, merupakan kandidat aditif bahan bakar yang potensial. Penelitian ini mengembangkan katalis padat dari Palm Oil Fuel Ash (POFA) melalui pre-treatment asam sitrat dan sulfonasi dengan H₂SO₄. Katalis yang dihasilkan diaplikasikan pada reaksi esterifikasi asam levulinat dan etanol dalam sistem batch, dengan variasi suhu, waktu reaksi, dan jumlah katalis (wt%). Karakterisasi katalis dilakukan menggunakan XRF, XRD, FTIR dan BET untuk mengetahui perubahan struktur dan sifat fisikokimianya. Selanjutnya, optimasi kondisi reaksi menggunakan pendekatan Response Surface Methodology (RSM) dengan desain Box-Behnken untuk memperoleh kondisi operasi optimum. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa perlakuan kimia meningkatkan kemurnian silika pada POFA. Hasil menunjukkan peningkatan kemurnian silika POFA dari 36,5% menjadi 61%, disertai terbentuknya gugus asam –SO₃H yang terkonfirmasi oleh pita FTIR pada 1061 dan 670 cm⁻¹. Analisis BET menunjukkan pembentukan struktur mesopori dengan diameter pori rata-rata 60,49 nm, sedangkan XRD mengindikasikan kristalinitas silika berupa fase α-kuarsa dan kristobalit. Optimasi reaksi menggunakan Response Surface Methodology (RSM) dengan desain Box–Behnken menghasilkan kondisi optimum pada suhu 65 °C, beban katalis 3 wt%, dan waktu reaksi 3,5 jam dengan konversi asam levulinat mencapai 85%. Pembentukan ethyl levulinate dikonfirmasi melalui FTIR produk yang menampilkan pita khas ester serta hasil analisa GC-MS digunakan untuk menghitung yield etil levulinate mencapai 28%.
=====================================================================================================================================
The increasing global energy demand and environmental concerns associated with fossil fuel emissions have intensified the development of biomass-based alternative fuels. Ethyl levulinate (EL), produced via esterification of levulinic acid and ethanol, is a promising bio-based fuel additive. In this study, a solid acid catalyst was synthesized from Palm Oil Fuel Ash (POFA) through citric acid pre-treatment followed by sulfonation using H₂SO₄, and applied to the esterification reaction in a batch system. Catalyst characterization using XRF, XRD, FTIR, and BET revealed a significant increase in silica content from 36.5% to 61% and the successful incorporation of –SO₃H functional groups, indicated by FTIR bands at 1061 and 670 cm⁻¹. BET analysis showed the formation of mesoporous structures with an average pore diameter of 60.49 nm, while XRD confirmed partial silica crystallinity in the form of α-quartz and cristobalite, contributing to catalyst stability. Process optimization using Response Surface Methodology (RSM) with a Box–Behnken design identified optimal conditions at 65 °C, 3 wt% catalyst loading, and 3.5 h reaction time, achieving 85% levulinic acid conversion. The formation of ethyl levulinate was confirmed by FTIR analysis of the product, showing characteristic ester functional groups and results of GC-MS analysis were used to calculate the yield of ethyl levulinate reaching to 28%.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Palm Oil Fuel Ash (POFA), Etil Levulinat (EL), Asam Levulinat (AL), Esterifikasi,Palm Oil Fuel Ash (POFA), Ethyl Levulinate (EL), Levulinic Acid (LA), Esterification
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP155.7 Chemical processes. T Technology > TP Chemical technology > TP245.S5 Silica gel.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Aisyah Putri Prameswari Jasmine
Date Deposited:	02 Feb 2026 08:12
Last Modified:	02 Feb 2026 08:12
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/131697

Actions (login required)

View Item