Sumber utama produksi energi global telah ada sejak lama adalah sumber daya berbasis fosil, yang sebagian besar pasokannya dipasok untuk konsumsi dunia. Namun, dalam beberapa dekade terakhir, tantangan mendesak seperti degradasi lingkungan, perubahan iklim, dan menipisnya cadangan bahan bakar fosil telah mengintensifkan pencarian alternatif berkelanjutan. Dalam konteks ini, produksi bahan bakar hijau, seperti solar hijau, telah muncul sebagai solusi yang menjanjikan untuk mengurangi dampak buruk bahan bakar berbasis minyak bumi.

Green diesel, atau diesel terbarukan, memiliki struktur molekul seperti diesel minyak bumi dan dapat diproduksi dari trigliserida, asam lemak bebas (FFA), dan turunannya dengan menghilangkan atom oksigen dari molekul teroksigenasi untuk memperoleh hidrokarbon alkana. Penghilangan oksigen, yang dikenal sebagai deoksigenasi, merupakan langkah krusial dalam produksi diesel hijau, karena kandungan oksigen yang tinggi mengurangi kualitas bahan bakar. Proses ini melibatkan hidrodeoksigenasi (HDO), dekarbonilasi (DCO), dan dekarboksilasi (DCO₂). Secara umum, pengurangan kandungan oksigen (deoksigenasi atau DO) dalam FFA dapat dicapai melalui tiga jalur utama, yaitu HDO, DCO, dan DCO₂.

Pendekatan strategis dalam produksi bahan bakar cair terbarukan adalah konversi WCO (waste cooking oil, minyak goreng bekas) menjadi solar hijau melalui deoksigenasi. WCO biasanya mengandung asam lemak bebas tingkat tinggi, seperti asam oleat, dengan gugus karboksil yang kaya oksigen. Kandungan oksigen yang tinggi ini menyebabkan nilai kalor rendah, ketidakstabilan termal, dan sifat korosif, sehingga membatasi kompatibilitas dengan mesin diesel konvensional. Untuk mengoptimalkan proses deoksigenasi, perlu diperiksa pengaruh variabel proses terhadap respons, khususnya konversi WCO.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi pengaruh tiga variabel operasional—waktu reaksi, suhu reaksi, dan berat katalis—terhadap proses deoksigenasi. Penelitian ini juga berupaya mengidentifikasi variabel yang paling signifikan dan menentukan kondisi operasi yang optimal.

Garis besar penelitian

Sintesis katalis dilakukan dengan metode impregnasi kebasahan menggunakan Ni(NO₃)₂·6H₂O sebagai prekursor logam. Garam ditimbang sesuai kebutuhan dan dilarutkan dalam 10 mL air suling, kemudian diaduk selama 15 menit. Padatan pendukung (limbah marmer) ditimbang dan ditambahkan ke dalam larutan, kemudian diaduk pada suhu 80 °C hingga terbentuk bubur. Bubur dikeringkan pada suhu 60 °C selama 12 jam, diikuti dengan kalsinasi pada suhu 550 °C selama 5 jam dalam atmosfer udara dengan laju pemanasan 2 °C/menit. Deoksigenasi WCO dilakukan dalam labu leher tiga 100 mL, dengan menaambahkan 1–6% b/b katalis dan  10 g WCO. Reaksi dilakukan pada suhu 360–380 °C, dan dipertahankan selama 2–4 ​​jam,  dengan laju alir N₂ konstan 20 cc/menit.

Distribusi produk hasil deoksigenasi minyak goreng bekas diilustrasikan pada Gambar 1, yang mengklasifikasikan produk hidrokarbon menjadi parafin, olefin, dan aromatik. Di seluruh proses, parafin mendominasi, mengonfirmasi bahwa deoksigenasi secara efektif mengubah trigliserida dan FFA menjadi hidrokarbon jenuh yang sesuai untuk solar hijau. Hasil ini konsisten dengan jalur dekarboksilasi, dekarbonilasi, dan hidrodeoksigenasi, yang sebagian besar menghasilkan alkana linear dan bercabang dalam rentang C15–C18

Kelayakan ekonomi dinilai lebih lanjut dengan mengevaluasi biaya operasi variable. Total biaya variabel adalah $0,1710 per batch, yang didominasi oleh listrik. Dengan konsumsi sebesar 0,9533 kWh pada $0,0953 per kWh, listrik mewakili porsi biaya terbesar. Hal ini menekankan pentingnya efisiensi energy dalam mengoptimalkan aspek ekonomi. Katalis mencapai 91,3% konversi WCO menjadi hidrokarbon. Pada suhu 373,64 °C dan 4,35 jam, penggunaan energi secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan perengkahan suhu tinggi, sehingga mengurangi biaya per unit melalui deoksigenasi hidrogen bebas.

Kesimpulan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu reaksi dan berat katalis secara signifikan memengaruhi deoksigenasi WCO (p < 0,05). Kondisi optimum untuk konversi maksimum adalah suhu reaksi 373,64 °C, berat katalis 3,45% b/b, dan waktu reaksi 4,35 jam. Dalam kondisi ini, selektivitas hidrokarbon mencapai 92,26%. Parafin merupakan fraksi dominan, yang menegaskan bahwa katalis Ni/marmer secara efisien mendorong deoksigenasi dengan selektivitas tinggi terhadap hidrokarbon C15–C18. Temuan ini sejalan dengan mekanisme reaksi yang diusulkan, yang melibatkan jalur dekarboksilasi, dekarbonilasi, dan hidrodeoksigenasi. Evaluasi ekonomi dalam kondisi optimal memperkirakan keuntungan sebesar $1,0469 per batch, menunjukkan bahwa konversi minyak goreng bekas menjadi solar hijau layak secara teknis dan menarik secara ekonomi. Secara keseluruhan, mengintegrasikan katalis yang berasal dari limbah dengan teknologi deoksigenasi yang dioptimalkan memberikan solusi yang berkelanjutan dan menguntungkan.

Informasi detail terkait penelitian ini dapat dilihat pada:

Didi Dwi Anggoro, Didik Prasetyoko, Hartati, Zaki Yamani Zakaria, Brilliant Umara Le Monde, Maulida Nurdiani, 2025, Free hydrogen-deoxygenation of waste cooking oil into green diesel over Ni-Marble waste catalyst: Optimization and economic analysis, International Journal of Renewable Energy Development, 14(6),1171-1180.