Dalam lanskap energi global yang sedang mengalami tekanan besar akibat krisis iklim, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil menjadi isu yang semakin mendesak. Emisi gas rumah kaca, pemanasan global, pencemaran lingkungan, hingga penipisan cadangan minyak bumi, telah memaksa para ilmuwan untuk berpikir ulang: bagaimana dunia bisa bertransisi menuju masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan?

Salah satu jawaban menjanjikan muncul dari biodiesel—bahan bakar terbarukan yang dapat diproduksi dari berbagai sumber alami, seperti minyak nabati, lemak hewani, dan bahkan limbah dapur. Namun, proses produksi biodiesel sendiri bukan tanpa tantangan. Keefektifan proses transesterifikasi—reaksi kimia utama dalam sintesis biodiesel—sangat ditentukan oleh jenis katalis yang digunakan. Di sinilah letak kunci inovasi yang dibahas secara komprehensif dalam artikel ilmiah berjudul “A comprehensive insight into the role of synthesis methods on the properties and performance of bio-derived heterogeneous catalysts for biodiesel production” yang baru saja dipublikasikan di Molecular Catalysis (Volume 579, 115057) yang merupakan jurnal internasional bereputasi tinggi.

Katalis tradisional yang bersifat homogen, seperti asam dan basa kuat, memang mampu mempercepat reaksi. Namun, sifatnya yang bercampur dengan produk reaksi menyulitkan proses pemisahan dan pemurnian biodiesel, serta menimbulkan masalah lingkungan seperti korosi dan limbah beracun. Oleh karena itu, perhatian ilmiah mulai bergeser ke arah katalis heterogen—katalis padat yang mudah dipisahkan dan dapat digunakan kembali.

Lebih menarik lagi, fokus kini beralih ke katalis heterogen yang berasal dari limbah hayati atau bio-derived waste, seperti cangkang telur, tulang, abu biomassa, hingga limbah industri makanan. Limbah-limbah ini tidak hanya murah dan melimpah, tetapi juga menjadi bagian dari solusi sirkularitas—mengubah masalah menjadi potensi. Namun pertanyaan besar pun muncul: Bagaimana cara terbaik untuk menyintesis katalis ini agar memiliki performa optimal?

Melalui ulasan literatur yang sangat mendalam, tim peneliti mengurai bagaimana metode sintesis berpengaruh langsung terhadap sifat fisikokimia katalis—seperti luas permukaan, ukuran pori, struktur kristal, kestabilan termal, dan penyebaran logam aktif. Semua parameter ini akhirnya menentukan seberapa baik katalis tersebut bekerja dalam menghasilkan biodiesel.

Beberapa metode sintesis yang dibahas antara lain:

1. Pencampuran Fisik (Solid Mixing): Teknik sederhana yang efektif, tetapi memiliki keterbatasan dalam penyebaran logam aktif
2. Kalsinasi Langsung: Pemanasan bahan mentah pada suhu tinggi untuk meningkatkan kestabilan dan aktivitas katalitik
3. Kalsinasi–Hidrasi–Dehidrasi: Prosedur berurutan yang mampu meningkatkan keaktifan situs basa pada katalis
4. Impregnasi Basah, Ko-presipitasi, dan Sol-Gel: Metode yang lebih kompleks namun menghasilkan katalis dengan struktur dan kinerja yang unggul

Studi ini juga menampilkan data yang menunjukkan bagaimana kombinasi metode sintesis dengan pemilihan bahan limbah tertentu menghasilkan variasi performa yang signifikan. Misalnya, katalis berbasis kalsium oksida (CaO) dari cangkang telur menunjukkan aktivitas tinggi, terutama setelah melalui proses kalsinasi berulang. Kombinasi CaO dengan logam lain seperti Fe₂O₃ atau TiO₂ dapat menghasilkan katalis bifungsional yang mampu melakukan esterifikasi dan transesterifikasi sekaligus—dua reaksi kunci dalam konversi minyak berkadar asam lemak bebas (FFA) tinggi menjadi biodiesel.

Katalis bifungsional memiliki situs asam dan basa secara bersamaan, memungkinkan konversi biodiesel dari minyak yang memiliki kadar asam lemak bebas tinggi. Inovasi ini membuka peluang besar untuk memanfaatkan feedstock murah seperti minyak jelantah atau minyak nabati bekas, yang sebelumnya dianggap tidak ekonomis.

Beberapa contoh inovatif yang dibahas dalam studi ini mencakup penggunaan limbah gabungan dari plantain peels dan cangkang kepiting yang diproses hingga menghasilkan katalis dengan aktivitas tinggi dan stabil dalam beberapa siklus pemakaian. Peneliti bahkan menyoroti keberhasilan penggunaan limbah tulang unta, limbah keramik, hingga abu hasil pembakaran limbah gula sebagai sumber katalis yang berdaya saing.

Artikel ilmiah tersebut tidak hanya menyoroti potensi ilmiah, tetapi juga relevansi praktisnya dalam konteks industrialisasi biodiesel. Stabilitas katalis dalam siklus reaksi berulang, kemampuan untuk beroperasi pada suhu moderat, serta potensi integrasi ke dalam reaktor aliran tetap (fixed-bed reactor) menjadikan bio-derived heterogeneous catalyst sebagai solusi nyata untuk produksi biodiesel skala besar yang ekonomis dan berkelanjutan.

Lebih jauh, pemanfaatan limbah hayati sebagai bahan baku sintesis katalis tidak hanya menurunkan biaya produksi, tetapi juga menjadi bagian dari strategi pengelolaan limbah dan pengurangan jejak karbon. Di tengah dorongan global untuk mencapai target net-zero emission, inovasi semacam ini menjadi semakin strategis.

Publikasi artikel ilmiah ini merupakan sumbangsih penting terhadap ilmu pengetahuan dan praktik di bidang energi terbarukan, khususnya dalam mengembangkan sistem katalitik yang efisien dan ramah lingkungan. Dengan menyajikan kerangka kerja baru untuk memahami hubungan antara metode sintesis, sifat katalis, dan performa katalitik, studi ini memberi arah baru bagi riset lanjutan dan industrialisasi proses biodiesel di masa depan. Kolaborasi lintas negara yang tergambar dalam publikasi artikel ilmiah ini juga mencerminkan pentingnya sinergi global untuk menjawab tantangan energi secara kolektif.

Penulis : Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA

Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

Jurnal dapat diakses pada link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468823125002433