Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia Official Website: https://jurnal.
id/alchemy Pirolisis Kilat Spirulina platensis dengan Katalis Ni/Al-SBA-151 (Flash Pyrolysis of Spirulina platensis with Ni/Al-SBA-15 Catalys.
Ade Putri Wahyunia.
RR Dirgarini Julia Nurlianti Subagyonoa*.
Rahmat Gunawana.
Veliyana Londong Alloa.
Maykel Manawanb,c Laboratorium Kimia Fisik.
Jurusan Kimia.
FMIPA.
Universitas Mulawarman Jalan Barong Tongkok No.
Kampus Gunung Kelua.
Samarinda.
Kalimantan Timur, 75123.
Indonesia Fakultas Sains dan Teknologi Pertahanan.
Universitas Pertahanan Indonesia Kawasan IPSC Sentul.
Sukahati.
Kecamatan Citeureup.
Kabupaten Bogor.
Jawa Barat 16810.
Indonesia Pusat Riset Material Maju.
Badan Riset dan Inovasi Nasional.
Jalan Raya Puspiptek 60.
Serpong.
Tangerang Selatan.
Banten, 15314.
Indonesia Corresponding author: dirgarini@fmipa.
DOI: 10.
20961/alchemy.
Received 10 September 2024.
Revised 13 December 2024.
Accepted 11 February 2025.
Published 30 September 2025 Kata kunci:
Ni/Al-SBA-15.
Spirulina platensis.
ultrasonic-assisted sol-gel.
Keywords:
Ni/Al-SBA-15.
Spirulina platensis.
ultrasonic-assisted sol-gel.
ABSTRAK.
Studi ini mempelajari aktivitas katalis Ni/Al-SBA-15 dalam pirolisis kilat mikroalga Spirulina platensis dan perannya pada komposisi kimia produk yang dihasilkan.
Katalis Ni/Al-SBA-15 yang disintesis dengan metode ultrasonic-assisted sol-gel memiliki luas permukaan 522,54 mA/g, diameter pori 6,6 nm, dan volume pori 0,86 cmA/g.
Analisis Fourier transform infrared (FTIR) katalis mengidentifikasi gugus siloksan, silanol, dan hidroksil, sementara analisis low-angle dan wide-angle X-ray diffraction (XRD) menunjukkan puncak difraksi khas Al-SBA-15 dan NiO.
Pirolisis tanpa katalis Ni/Al-SBA-15 menghasilkan produk turunan karbohidrat .
,7%), lipid .
,8%), protein .
,3%), dan klorofil .
,2%).
Setelah inkorporasi katalis Ni/Al-SBA-15, produk turunan karbohidrat meningkat menjadi 35,2%, protein menjadi 10,9%, klorofil menjadi 10,7%, namun produk turunan lipid menurun menjadi 15,5%.
Hasil ini menunjukan aktivitas katalis dalam meningkatkan konversi senyawa penyusun utama mikroalga, khususnya memecah lipid menjadi senyawa dengan berat molekul lebih kecil.
Hal ini mengindikasikan bahwa metode sintesis katalis yang digunakan dapat menghasilkan material yang memiliki distribusi situs aktif yang relatif homogen dan aktivitas katalitik pada pirolisis mikroalga Spirulina platensis.
ABSTRACT.
This study investigates the activity of Ni/Al-SBA-15 catalyst in flash pyrolysis of microalgae Spirulina platensis and its role in the chemical composition of the resulting products.
The Ni/Al-SBA-15 catalyst synthesized by the ultrasonic-assisted sol-gel method had a surface area of 522.
54 mA/g, pore diameter of 6.
6 nm, and pore volume of 0.
86 cmA/g.
Fourier transform infrared (FTIR) analysis of the catalyst identified siloxane, silanol, and hydroxyl groups.
meanwhile, low and wide-angle X-ray diffraction (XRD) analysis showed typical diffraction peaks of Al-SBA-15 and NiO.
Pyrolysis without Ni/Al-SBA-15 catalyst produced carbohydrate-derived products .
7%), lipids .
8%), proteins .
3%), and chlorophyll .
2%).
After incorporating Ni/Al-SBA-15 catalyst, carbohydrate-derived products increased to 35.
2%, protein to 9%, and chlorophyll to 10.
7%, but lipid-derived products decreased to 15.
These results showed the activity of the catalyst in increasing the conversion of the main constituent compounds of microalgae, especially breaking down lipids into smaller molecular weight compounds.
This finding indicated that the catalyst synthesis method produced materials with a relatively homogeneous distribution of active sites and catalytic activity in the pyrolysis of microalgae Spirulina platensis.
PENDAHULUAN
Biomassa merupakan material hayati berupa tumbuh-tumbuhan, hewan serta produk turunannya maupun berbagai macam limbah, seperti limbah kayu, limbah pertanian, perkebunan, hasil hutan, komponen organik dari industri dan juga rumah tangga.
Biomassa bersifat dapat diperbarui secara terus menerus dalam jangka panjang dan juga lebih ramah terhadap lingkungan.
Salah satu pemanfaatan biomassa adalah sebagai bahan baku proses konversi temokimia untuk menghasilkan bahan bakar atau produk bernilai tambah lainnya.
Studi ini mempelajari konversi termokimia salah satu spesies mikroalga, yaitu Spirulina platensis.
Spirulina platensis memiliki Cite this as: Wahyuni.
Subagyono.
Gunawan.
Allo.
, and Manawan M.
Pirolisis Kilat Spirulina Katalis Ni/Al-SBA-15.
ALCHEMY
Jurnal Penelitian Kimia, 21.
, http://dx.
org/10.
20961/alchemy.
Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
kandungan protein yang sangat tinggi, sehingga mikroalga ini juga dikenal sebagai single cell protein.
Salah satu metode konversi termokimia biomassa yang sering digunakan adalah pirolisis (Subagyono et al.
, 2.
Pirolisis merupakan salah satu metode konversi termokimia yang melibatkan proses penguraian zat pada suhu yang tinggi dan dalam atmosfer minim atau tanpa oksigen.
Pada proses pirolisis ini, terjadi pemutusan ikatan pada material umpan membentuk molekul-molekul berukuran dan berstruktur lebih kecil.
Secara umum pirolisis biomassa menghasilkan bahan padat yaitu berupa arang aktif, gas, bio-oil serta aerosol.
Uap yang dihasilkan pada proses pirolisis akan terkondensasi sebagai bahan cair dan stabil pada suhu kamar yang umumnya disebut bio-oil (Febriyanti et al.
, 2.
Bio-oil yang berasal dari mikroalga umumnya memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan biomassa lainnya (Anam et al.
, 2.
Sebagai contoh, bio-oil dari mikroalga memiliki high heating value dan proporsi senyawa alifatik yang lebih tinggi dibandingkan dengan bio-oil dari kayu dan residu pengolahan anggur (Subagyono et al.
, 2.
Bio-oil hasil pirolisis umumnya masih mengandung senyawa oksigenat, seperti asam organik, alkohol, dan aldehida, yang dapat menyebabkan korosi pada mesin, karena keasaman dan reaktivitasnya.
Oleh sebab itu, untuk mengurangi kandungan oksigenat pada bio-oil, ditambahkan katalis dalam proses pirolisis (Jamilatun et al.
, 2.
Katalis berbasis Nikel, seperti Ni/Al-SBA-15 pada penelitian ini, memiliki stabilitas, aktivitas, dan ketahanan terhadap pembentukan kokas selama proses pirolisis berlangsung (Trisunaryanti et al.
, 2.
, serta kemampuan dalam mengurangi kandungan oksigen dan nitrogen bio-oil dari mikroalga melalui reaksi deoksigenasi dan denitrogenasi (Li et al.
, 2.
Pada proses pirolisis mikroalga, selain meningkatkan kualitas bio-oil yang dihasilkan, penambahan katalis dilakukan untuk meningkatkan laju reaksi dan yield produk.
Penelitian ini menggunakan pengemban katalis Santa Barbara Acid-15 (SBA-.
, suatu material silika mesopori yang mempunyai luas permukaan yang besar dan stabil pada suhu tinggi dan dapat digunakan sebagai adsorben dan pengemban katalis (Subagyono et al.
, 2011.
Subagyono et al.
, 2.
Penambahan Ni pada SBA-15 telah digunakan pada pirolisis kilat serbuk kayu meranti (Fitriah, 2.
dan dapat menurunkan energi aktivasi proses pirolisis biomassa (Rachmawanti, 2022.
Adha, 2.
Salah satu metode untuk meningkatkan keasaman SBA-15 adalah dengan substitusi Si dengan Al dalam kerangka Santa Barbara Acid-15 (SBA-.
Penambahan Al pada kerangka silika dapat meningkatkan keasaman, khususnya situs asam Lewis dan Bronsted, untuk aplikasi reaksi katalitik seperti pirolisis dan hidrogenasi.
Sifat asam dari Al-SBA-15 sendiri dapat diatur dengan mengubah rasio Si/Al, kondisi sintesis, dan prekursor Pemilihan sumber silikon dan aluminium sangat berpengaruh terhadap pembentukan kerangka silika karena keduanya memiliki perbedaan pada reaktivitas dan kelarutan (Rakngam et al.
, 2.
Pada penelitian ini, pembuatan material silika mesopori teraluminasi (Al-SBA-.
sebagai pengemban katalis dilakukan dengan dengan metode ultrasonic-assisted sol gel pada proses pencampuran template dengan sumber silika Tetraetil ortosilikat (TEOS) dan sumber aluminum.
Teknik ultrasonik atau metode sonikasi telah terbukti menghasilkan silika mesopori SBA-15 dengan susunan pori heksagonal yang sangat teratur dan luas permukaan yang tinggi dalam jangka waktu jauh lebih pendek .
dibandingkan dengan metode sol-gel konvensional .
(Chareonpanich et al.
, 2007.
Sarah et al.
, 2.
Penggunaan ultrasonic-assisted sol gel pada pembuatan pengemban katalis Al-SBA-15 merupakan salah satu unsur kebaruan pada penelitian ini.
Selain itu, katalis Ni/AlSBA-15 yang dihasilkan belum banyak dipelajari pada pirolisis kilat Spirulina platensis.
Pada studi ini.
Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectroscopy (Py/GC-MS) digunakan untuk melakukan pirolisis kilat mikroalga Spirulina platensis.
Instrumen ini merupakan GC-MS yang dilengkapi dengan piroliser, di mana hasil pirolisis akan secara langsung dianalisis dengan GC-MS.
Pirolisis kilat merupakan salah satu jenis pirolisis dengan laju pemanasan >1000 AeC, waktu tinggal <0,5 detik dan menghasilkan produk utama berupa biooil.
Pirolisis jenis ini juga memerlukan sampel dengan ukuran partikel yang sangat kecil .
ekitar 105 Ae 250 .
(Li et al.
, 2.
Perangkat ini berhasil mengatasi kelemahan analisis GC-MS tradisional.
Instrumen tersebut sangat cocok untuk pengujian biomassa karena memiliki sejumlah keunggulan, termasuk sensitivitas yang tinggi, analisis cepat tanpa perlakuan awal, membutuhkan jumlah sampel yang relatif kecil, dan ramah lingkungan (Ismayati et al.
, 2.
Pirolisis dengan instrumen Py/GC-MS ini termasuk jenis pirolisis kilat, di mana proses pirolisis terjadi hanya dalam hitungan detik.
Dalam penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Subagyono et al.
, pirolisis mikroalga Botryococus braunii menggunakan instrumen Py-GC/MS.
Hasil penelitian tersebut mengungkap bahwa komposisi kimia produk pirolisis mikroalga terdiri dari senyawa-senyawa yang merupakan hasil dekomposisi termal lipid, protein, karbohidrat, dan klorofil.
Mikroalga Botryococus braunii memiliki kandungan lipid yang lebih besar dibandingkan dengan Spirulina platensis, sehingga pada produk pirolisis, persentase produk turunan lipid akan lebih tinggi pada pirolisis Botryococus braunii.
Produk pirolisis Botryococus Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
braunii berpotensi diaplikasikan sebagai bahan bakar, sedangkan produk pirolisis Spirulina platensis berpotensi sebagai senyawa aditif maupun prekursor bahan kimia.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, maka penelitian ini bertujuan untuk menganalisis komposisi kimia produk pirolisis kilat mikroalga Spirulina platensis sebelum dan sesudah penambahan katalis.
Pengemban katalis pada studi ini adalah silika mesopori Al-SBA-15 yang disintesis dengan metode ultrasonic-assisted sol gel dengan waktu reaksi hidrolisis selama 5 jam, sedangkan katalis yang digunakan pada proses pirolisis kilat adalah Ni/AlSBA-15.
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini bahan yang digunakan yaitu Pluronic 123 .
thylene glyco.
-block-poly .
ropylene glyco.
block-poly .
ropylene glyco.
) (Sigma-Aldric.
HCl 32% (Mallinckrod.
TEOS .
for synthesis merck KGaA, aquadest, aluminium foil, kertas saring.
Ni(NO.
6H2O (Nickel (II) nitrate hexahydrat.
for analysis merck KGaA.
Al (NO.
9H2O for analysis merck KGaA, dan mikroalga hijau serbuk (Spirulina platensi.
dengan nomor batch SP2192-FG diperoleh dari Fuqing King Dnarmsa Spirulina Co.
Ltd.
Provinsi Fujian.
Cina.
Alat yang digunakan yaitu seperangkat alat gelas, cawan porselen, corong Buchner, magnetic stirrer, mikropipet, pH meter, pompa vakum, spatula, neraca digital, termometer, oven (Memmert.
Jerma.
Electric Furnace IP-EF01.
Krisbow Ultrasonic Cleaner 1400 mL dengan Ultrasonic Frequency 42 kHz.
Vortex V-1 plus, dan multi-shot pyrolyzer (EGA/PY-3030D) yang ditandem dengan GC/MS QP-2020 NX.
Karakterisasi Spirulina platensis Analisis kadar air dan kadar abu sampel Spirulina platensis dilakukan oleh Laboratorium Tanah.
Tanaman.
Pupuk.
Air Badan Standardisasi Instrumen Pertanian.
Laboratorium Pengujian BPSIP Kalimantan Timur.
Metode IKM TN (Juknis Analisis Kimia Tanah.
Tanaman.
Air, dan Pupu.
02 digunakan untuk analisis kadar air dan metode IKM TN (Juknis Analisis Kimia Tanah.
Tanaman.
Air, dan Pupu.
09 digunakan untuk analisis kadar abu.
Analisis klorofil sampel Spirulina platensis dilakukan oleh Laboratorium Mikrobiologi dan Genetika Molekular.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Mulawarman dengan metode spektrofometer.
Analisis protein sampel Spirulina platensis dilakukan oleh Laboratorium UPTD.
Balai Pengujian Sertifikasi Mutu dan Barang.
Kalimantan Timur dengan metode destruksi.
Analisis C-Organik sampel Spirulina platensis dilakukan oleh Laboratorium Tanah.
Tanaman.
Pupuk.
Air Badan Standardisasi Instrumen Pertanian.
Laboratorium Pengujian.
Kalimantan Timur dengan metode SNI 7763:2018, butir 6.
Analisis N-Total Kjeldahl sampel Spirulina platensis dilakukan oleh Laboratorium Tanah.
Tanaman.
Pupuk.
Air Badan Standardisasi Instrumen Pertanian.
Laboratorium Pengujian BPSIP Kalimantan Timur dengan metode IKM TN 03.
Sintesis dan Karakterisasi Ni/Al-SBA-15 Tahapan pertama yaitu, sebanyak 16 g Pluronic 123 yang ditimbang dengan neraca digital dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer kemudian dilarutkan 640 mL HCl 2 M dengan menggunakan magnetic stirrer hingga larut Sebanyak 6,91 g Al(NO.
9H2O yang telah dilarutkan dengan sedikit aquades ditambahkan ke dalam Sebanyak 38,4 mL TEOS dimasukan ke dalam campuran, lalu campuran disonikasi pada suhu 40 Ae 50 EE selama 5 jam.
Kemudian campuran dipanaskan dalam oven pada suhu 100 EE selama 24 jam, setelah itu didinginkan pada suhu ruang lalu disaring.
Padatan yang dihasilkan dicuci dengan aquades hingga pH filtrat sama dengan pH dengan aquades.
Padatan yang dihasilkan dikalsinasi di suhu 500 EE selama 16 jam.
Hasil yang diperoleh diberi nama Al-SBA-15 (Gambar 1.
, di mana padatan ini berfungsi sebagai pengemban katalis.
Selanjutnya 6,60 g padatan Al-SBA-15 dicampur dengan 3,27 g Ni(NO.
6H2O yang telah dilarutkan dengan sedikit aquades.
Kemudian campuran diaduk dengan magnetic stirrer selama 12 jam pada suhu kamar dan dipanaskan dalam oven dengan suhu 100 AC selama 5 jam.
Kemudian campuran dikalsinasi dengan furnace pada suhu 500 EE selama 5 jam.
Hasil yang diperoleh berupa serbuk berwarna abu-abu yang diberi nama Ni/Al-SBA15 (Gambar 1.
Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
Gambar 1.
Al-SBA-15 dan .
Ni/Al-SBA-15.
Karakterisasi pengemban katalis Al-SBA-15 dan katalis Ni/Al-SBA-15 dilakukan menggunakan: Surface Area Analyzer Nova Touch LX-4 untuk mengetahui luas permukaan, diameter pori dan volume pori.
Fourier Transform Infrared (FTIR) Bruker Alpha II untuk mengetahui gugus fungsi material yang dihasilkan.
small angle XRD menggunakan instrumen Bruker Phaser XRD analyzer dengan kondisi analisis 20kV/5mA, divergence slit 0,1, soller slit 2.
5A, dengan detektor LYNXEYE-XET .
pening 5,8A).
dan wide angle X-Ray Diffraction (XRD) dengan instrumen D-8 Advance Bruker AXS dengan detektor LYNXEYE XE-T pada 2-90A 2 dengan step size 0,05.
Pirolisis Kilat Mikroalga Sampel serbuk Spirulina platensis tanpa katalis dan dengan katalis Ni/Al-SBA-15 .
,5 m.
dimasukkan ke dalam eco-cup SF PY1-EC50F dan ditutup dengan glass wool.
Pirolisis dilakukan menggunakan multi-shot pyrolyzer (EGA/PY-3030D, suhu interface 280 EE) pada suhu 450 EE selama 6 detik.
Analisis produk pirolisis menggunakan GC/MS QP-2020 NX (Shidmadzu.
Japa.
, dengan kolom MS SH-Rxi-5Sil .
kuran 30 m y 0,25 m.
, dengan electron impact sebesar 70 eV.
Gas helium sebagai gas pembawa memiliki laju alir 15,9 mL/min, laju alir kolom sebesar 0,61 mL/min, dan tekanan sistem sebesar 20 kPa.
Analisis dilakukan dengan suhu awal sistem 50 EE selama 10 menit, dilanjutkan dengan suhu 280 AC dengan kecepatan pemanasan 5 AC/menit.
Penentuan produk pirolisis dilakukan melalui perbandingan data waktu retensi dan massa spektrum dengan database dari NIST Library 2017.
Penentuan senyawa yang terdeteksi pada pirogram juga didasarkan pada nilai similarity index (SI), yaitu >80%.
Penentuan jenis senyawa juga dikombinasikan dengan justifikasi berdasarkan rangkuman literatur tentang kemungkinan senyawa yang terbentuk selama pirolisis mikroalga pada penelitian sebelumnya (Subagyono et al.
, 2.
Pendekatan ini memberikan validasi tambahan untuk memastikan keakuratan karakterisasi senyawa.
Senyawa yang teridentifikasi pada pirogram selanjutnya dikelompokan berdasarkan prekursornya dan kelompok senyawa untuk menganalisis perbedaan komposisi kimia produk sebelum dan sesudah penambahan katalis.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Mikroalga Spirulina platensis Hasil karakterisasi mikroalga Spirulina platensis sebagai informasi pendukung terkait proses pirolisis ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1.
Hasil karakterisasi mikroalga hijau Spirulina platensis.
Parameter Kadar Air (%) Kadar Abu (%) Klorofil Total .
g/L) Klorofil a .
g/L) Klorofil b .
g/L) Kadar Protein (%) C-Organik (%) N-Total Kjeldahl (%) Kandungan 8,34 7,18 61,96 19,65 A 0,00015 42,60 A 0,00015 69,50 70,31 9,13 Kadar air dari Spirulina platensis sebesar 8,34%.
Nilai kadar air sampel ini sesuai dengan SNI 8468-2018 mengenai syarat mutu dan pengolahan Spirulina platensis kering yaitu maksimal 10% (Sinulingga et al, 2.
Kadar air sampel merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi jumlah, kualitas dan homogenitas bio-oil yang akan dihasilkan.
Kadar air pada sampel berpengaruh pada proporsi fase organik dan fase aqueous yang dihasilkan (Subagyono et al.
,2.
Selain itu semakin tinggi kadar air sampel, maka energi yang diperlukan untuk menguapkan air yang terkandung dalam sampel akan semakin besar.
Kadar abu mikroalga hijau Spirulina platensis diperoleh sebesar 7,18%.
Nilai kadar abu sampel sesuai dengan FAO .
mengenai kadar abu Spirulina Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
platensis dengan rentang antara 3 Ae 11%.
Kadar abu mengindikasikan jumlah mineral pada sampel biomassa.
Biomassa yang bermutu baik berdasarkan sifat proksimatnya yaitu mempunyai kandungan kadar abu yang rendah (Nawawi et al.
, 2.
Semakin tinggi kadar abu sampel yang digunakan, maka yield pirolisis total akan berkurang.
Klorofil total dalam Spirulina platensis sebesar 61,96 .
g/L) dengan klorofil a sebesar 19,65 A 0,00015 .
g/L) dan klorofil b sebesar 42,60 A 0,00015 .
g/L).
Klorofil tersusun atas berbagai unsur yaitu karbon, nitrogen, hidrogen dan oksigen (Permadi et al.
, 2.
Klorofil berperan penting pada proses fotosintesis dalam metabolisme pembentukan energi dan oksigen yang dihasilkan pada biomassa, dimana semakin banyak klorofil maka semakin besar pula energi yang dihasilkan (Aryono et al.
, 2.
Klorofil merupakan prekursor produk turunan phytol dan senyawa nitrogen pada produk pirolisis mikroalga (Subagyono et al.
, 2.
Kadar protein Spirulina platensis tergolong cukup tinggi .
,50%), di mana protein mengandung unsur nitrogen (N).
Selanjutnya untuk mengetahui kandungan nitrogen total yang terdapat di dalam protein dilakukan analisis N-Total Kjeldahl.
Apabila kandungan senyawa nitrogen yang berasal dari degradasi termal klorofil dan protein bernilai tinggi dalam produk pirolisis, khususnya bio-oil, maka diperlukan proses upgrading .
isal: denitrogenas.
untuk menurunkan kadar nitrogen pada bio-oil.
Kadar C-Organik Spirulina platensis sebesar 70,31%.
Biomassa yang bermutu baik berdasarkan sifat proksimatnya yaitu mempunyai kandungan kadar C-organik yang tinggi.
Apabila kandungan karbon dalam suatu sampel tinggi maka dapat menghasilkan kualitas produk bio-oil yang baik (Imam and Caparedda, 2.
, seperti meningkatkan konsentrasi senyawa alifatik, kandungan karbon pada produk, dan nilai high heating value.
Karakterisasi Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 Material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan surface area analyzer (SAA), fourier transform infrared (FTIR), dan small and wide angle x-ray diffraction.
Surface Area Analyzer (SAA) digunakan untuk mengetahui luas permukaan, distribusi pori, diameter pori dan volume pori material didasarkan pada siklus adsorpsi dan desorpsi isotermis gas N 2 oleh sampel serbuk pada suhu N2 cair dan perhitungan luas permukaan dilakukan dengan metode BET (Putri and Ratnawulan, 2.
Kurva isoterm adsorpsi/desorpsi N2 material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 ditampilkan pada Gambar 2.
Al-SBA15 dV.
c/nm/.
Volume N2 Teradsorpsi .
Al-SBA-15 Ni/Al-SBA-15 Tekanan Relatif (P/P.
Gambar 2.
Kurva isoterm adsorpsi/desorpsi N2 material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Radius .
Gambar 3.
Kurva distribusi pori material Al/SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Gambar 2 menunjukkan bahwa isoterm adsorpsi/desorpsi N2 material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15, grafik isoterm material tersebut tergolong jenis isoterm adsorpsi tipe IV yang mengindikasikan material mesopori (Winanti et al.
, 2.
Pada isoterm ini terdapat loop histeresis akibat adanya perbedaan jumlah gas nitrogen pada proses adsorpsi dan desorpsi.
Loop histeresis ini terbentuk pada saat proses kondensasi dan besar kecilnya kisaran tekanan relatif daerah histeresis bergantung dengan jumlah gas nitrogen yang teradsorpsi .
embentuk multilayer atau monolaye.
di permukaan material (Prestianggi et al.
, 2.
Tabel 2 menunjukkan kisaran tekanan relatif AlSBA-15 sebesar 0,50 Ae 0,90 P/Po dengan jumlah N2 teradsorpsi sebesar 258,30 Ae 563,22 cm3/g, sedangkan untuk Ni/Al-SBA-15 diperoleh tekanan relatif sebesar 0,59 Ae 0,89 P/Po dengan jumlah N2 teradsorpsi sebesar 230,86 Ae 525,90 cm3/g.
Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
Tabel 2.
Kisaran tekanan relatif material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Material Tekanan Relatif (P/P.
Volume N2 Teradsorpsi .
Al-SBA-15 0,50 Ae 0,90 258,30 Ae 563,22 Ni/Al-SBA-15 0,59 Ae 0,89 230,86 Ae 525,90 Berdasarkan nilai diameter pori material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 yang ditunjukkan pada Tabel 3, kedua material yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dikategorikan sebagai material mesopori karena memiliki diameter pori berkisar 2 Ae 50 nm.
Setelah inkorporasi nikel pada kerangka Al-SBA-15, luas permukaan dan volume pori pada Ni/Al-SBA-15 mengalami penurunan dibandingkan dengan Al-SBA-15, hal ini dimungkinkan terjadi karena sebagian logam Ni tidak hanya terdiposisi di permukaan Al-SBA-15, namun juga menutup sebagian pori pengemban katalis (Iftitah et al.
, 2.
Secara umum, apabila luas permukaan material menurun, hal ini mengakibatkan berkurangnya area aktif katalis.
Namun, perlu diperhatikan bahwa Al-SBA-15 memiliki aktivitas katalitik yang rendah, sehingga penambahan Ni akan meningkatkan aktivitas katalitik dari material yang Tabel 3.
Luas permukaan, diameter pori, dan volume pori material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Material Luas Permukaan .
Diameter Pori .
Volume Pori .
Al-SBA-15
656,75
0,93
Ni/Al-SBA-15 522,54 0,86 .
Relatif Intensitas Intensitas Transmitansi (%) Gambar 3 menunjukkan grafik distribusi pori dari material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Munculnya satu puncak pada grafik distribusi pori merupakan salah satu indikator bahwa sampel yang dihasilkan cukup homogen.
Berdasarkan grafik distribusi pori ini, material yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki rentang ukuran pori 2 Ae 7 nm.
Jika dibandingkan dengan material silika mesopori lain dari limbah yang berkisar 3 Ae 14 nm (Winanti et , 2.
, maka material Al-SBA-15 yang dihasilkan memiliki tingkat homogenitas pori yang lebih tinggi.
Hasil analisis FTIR Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 ditampilkan pada Gambar 4 dan Tabel 4.
Pada spektrum Al-SBA-15, adanya gugus fungsi siloksan ditunjukkan dari pita serapan pada panjang gelombang 795 cm-1 dan 967 cm-1.
Serapan pada panjang gelombang 1073 cm -1 mengindikasikan adanya gugus silanol ulur simetris.
Selanjutnya, terdapat serapan lemah pada panjang gelombang 3393 cm -1 yang menunjukkan gugus AeOH dari SiOH .
Lebih lanjut, untuk Ni/Al-SBA-15, gugus fungsi siloksan dengan vibrasi ulur simetris dan anti simetris muncul pada panjang gelombang 804 cm-1 dan 967 cm-1.
Gugus silanol ulur simetris muncul pada panjang gelombang 1076 cm-1.
Indikasi adanya gugus AeOH dari SiAeOH .
ditunjukkan dari serapan lemah pada panjang gelombang 3260 cm-1.
Serapan-serapan yang muncul pada kedua material ini juga diamati pada material Ni/SBA-15 dari penelitian sebelumnya (Fitriah, 2.
Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa inkorporasi Ni pada kerangka Al-SBA-15 tidak menghasilkan perbedaan berarti pada spektra FTIR material AlSBA-15 dan Ni/Al-SBA-15, kecuali pada intensitas serapan gugus silanol, yang dimungkinkan karena interaksi Ni dengan permukaan kerangka silika.
Kedua material mempunyai gugus fungsi silanol, siloksan, serta AeOH dari gugus silanol dan adsorpsi air.
Al-SBA-15 Ni/Al-SBA-15 3800 3400 3000 2600 2200 1800 1400 1000 Bilangan gelombang .
Gambar 4.
Spektra FTIR Al-SBA-15 dan Ni/AlSBA-15 Al-SBA-15 Ni/Al-SBA-15 .
(A.
Gambar 5.
Pola difraksi small angle XRD AlSBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang telah dilakukan Sarah et al.
, spektrum FTIR material SBA-15 yang disintesis dengan metode sonikasi tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
Hal ini mengindikasikan bahwa inkorporasi Al pada kerangka silika melalui proses sonikasi tidak mengubah pola vibrasi atau sifat struktural dari kedua material tersebut.
Tabel 4.
Gugus fungsi material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA 15.
Material Gugus Fungsi Al-SBA-15 SiAeOAeSi .
SiAeOH .
ilanol ulur simetri.
SiAeOAeSi .
nti simetri.
AeOH .
Bilangan Gelombang .
Ni/Al-SBA 15 SiAeOAeSi .
SiAeOH .
ilanol ulur simetri.
SiAeOAeSi .
nti simetri.
AeOH .
dsorpsi ai.
AeOH .
SBA-15 (Sarah et al.
, 2.
SiAeOAeSi .
SiAeOH .
ilanol ulur simetri.
SiAeOAeSi .
nti simetri.
AeOH .
dsorpsi ai.
Small Angle X-Ray Diffraction adalah analisis yang digunakan untuk mengetahui struktur material yang puncak refleksinya muncul pada sudut 2 antara 1 Ae 5o.
Material Al-SBA-15 menunjukkan tiga puncak khas dari SBA-15 dengan nilai indeks Miller yaitu .
, .
, yang mengindikasikan bentuk heksagonal dua dimensi dan group ruang p6mm dari SBA-15 (Subagyono, 2.
(Gambar 5 dan Tabel .
Setelah modifikasi Ni pada Al-SBA-15, puncak dengan indeks miller .
, .
mengalami pergeseran ke kiri yang mengindikasikan menurunnya jarak kisi .
material setelah modifikasi.
Berdasarkan penelitian mengenai nanostruktur logam oleh Leyo et al.
, jarak kisi yang merupakan perubahan dalam jarak antar atom dalam kristal logam, dapat secara langsung mempengaruhi luas permukaan spesifik material.
Hal ini mengindikasikan bahwa jarak kisi tidak hanya memengaruhi struktur internal material, tetapi juga memiliki dampak terhadap sifat Munculnya dua puncak dengan indeks Miller .
setelah inkorporasi nikel megindikasikan bahwa tidak terjadi perubahan signifikan pada struktur heksagonal dari Al-SBA-15.
Tabel 5.
Sudut 2 puncak khas Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA 15.
Material Al-SBA-15 Ni/Al-SBA 15 0,94o 0,90o .
1,55o 1,51o .
1,79o 1,75o Difraktogram Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 yang menunjukkan pola difraksi pada rentang sudut 2 10 Ae 90 ditunjukkan pada Gambar 6.
Material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15 menunjukkan puncak lebar yang berkisar dari 20 Ae 30o 2 yang merupakan puncak dari silika.
Difraktogram Ni/Al-SBA-15 menunjukkan lima puncak dengan sudut yaitu 36,95o, 43,30o, 62,89o, 75,51o, dan 80,03o dengan nilai indeks miller secara berurutan yaitu .
, .
, .
, .
, dan .
Kelima puncak ini menandakan adanya NiO pada Al-SBA-15 (Subagyono et al.
, 2.
Pirolisis Kilat Mikroalga Spirulina Platensis Dengan dan Tanpa Katalis Hasil analisis pirolisis kilat Spirulina platensis dengan dan tanpa katalis Ni/Al-SBA-15 menggunakan instrumen Py-GC/MS berupa pirolisis-kromatogram .
Pada pirogram tersebut sumbu X menunjukkan waktu retensi sedangkan sumbu Y menunjukkan intensitas relatif.
Hasil pirolisis Spirulina platensis sebelum dan setelah penambahan katalis dapat dilihat pada Gambar 7.
Pirogram hasil pirolisis Spirulina platensis sebelum dan setelah penambahan katalis Ni/Al-SBA-15 memiliki pola yang serupa pada waktu retensi 1 Ae 2 menit yang menunjukkan puncak dari gas CO2, sedangkan pada menit ke 35 Ae 45 kedua pirogram memiliki pola yang berbeda .
etail pada Tabel .
Puncak-puncak yang muncul setelah melalui proses pirolisis ini merupakan puncak dari senyawa-senyawa yang dihasilkan dari dekomposisi termal Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
karbohidrat, lipid, protein dan klorofil pada mikroalga.
Adapun senyawa-senyawa yang dapat diidentifikasi pada pirogram Spirulina platensis sebelum dan setelah penambahan katalis dapat dilihat pada Tabel 6 dan Gambar 8.
Ni/Al-SBA-15 .
Intensitas Relatif Intenstias Relatif .
Al-SBA-15 Dengan katalis Tanpa katalis 2 .
Gambar 7.
Pirogram hasil pirolisis Spirulina Tabel 6.
Hasil pirolisis Spirulina platensis berdasarkan analisis pirogram.
Katalis Tanpa Katalis Waktu Waktu Nama Senyawa Prekursor Retensi Area Retensi Area .
Karbon dioksida 1,976 17,16 1,969 21,03 Kombinasi Waktu Retensi (Meni.
Gambar 6.
Difraktogram material Al-SBA-15 dan Ni/Al-SBA-15.
Asetaldehida 2-metil-propanal Isobutana 2-Vinil etil asetat Asetil sianida Asam asetat Siklobutanon 3-metil-butanal 1-Hidroksi-2-propanon 1-Etenil-aziridin 2-Oksepanon 3-Metil-butanenitril Pirol Toluen Asam propanoat 2-okso-, metil 1,2-Epoksi-3-propil asetat 4,4-dimetil-1,2-pentadiena 2-Bromo-butana.
Isoamil sianida
2-Furan metanol 1,2- Siklopentanedion
Fenol
3-Metil-1,2- siklopentanedion
p-Kresol
Nitril benzil
2-Metil-1-heptana
2,031
2,412
2,216
17,73
1,87
5,17
2,524
2,641
2,749
2,982
3,052
3,231
3,645
3,794
4,136
4,403
1,87
2,14
1,45
1,17
2,72
0,81
0,45
0,48
0,55
4,658
5,755
5,807
6,162
0,56
0,58
9,86
11,067
14,551
2,56
0,68
1,58
2,198
3,91
2,509
0,57
2,645
1,01
2,968
3,036
0,33
1,37
3,777
4,103
4,384
4,631
0,18
0,36
0,34
5,725
0,22
5,781
6,113
8,022
9,787
11,047
12,732
14,516
17,025
0,37
0,17
1,77
0,31
0,69
0,16
0,22
Karbohidrat
Karbohidrat
Lipid
Karbohidrat
Lipid
Karbohidrat
Karbohidrat
Karbohidrat
Karbohidrat
Protein
Karbohidrat
Lipid
Protein
Protein
Lipid
43,05
43,05
91,05
Karbohidrat
Lipid
Lipid
Lipid
Karbohidrat
Karbohidrat
Karbohidrat
Karbohidrat
Karbohidrat
Protein
Lipid
57,05
57,05
55,05
98,05
98,05
94,05
112,05
107,05
117,05
Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
Nama Senyawa Indol 1,3- Siklopentanedion 2-metil-1,3- siklopentanedion 3-Metil-indol 2- Asam tiofenasetat, ester 4tetradekil Heptadekana Asam tetradekanoat Heksahidro-pirol.
,2.
pirazin-1,4-dion 3,7,11,15-Tetrametil-2heksadekena Neofitadiena 3,7,11,15-Tetrametilheksadek2-ena Heptadekananitril Heksahidro-3-.
-metilpropi.
,2-.
pirazin-1,4-dion.
Asam heksadekanoat Tetrakosana Asam oktadekanoat,ester 2propenil Heneikosana Fitol Tetrahidro-6-nonil-2H-piran2-on Asam oleat Asam oktadekanoat Heksadekanamida Palmitoil klorida 2-Metilen sikloheptanol Nonadekanamida Asam oktadekanoat, 3-oks-, etil ester 1-Iodo- tetrakosana.
Oleoil klorida 2-Oktil-1-dekanol .
-Stigmasta-5,22-dien3-ol, asetat
Keterangan: SI= Similarity Index
Katalis Waktu Retensi Area
19,453 19,621 21,458 0,72 22,013 0,74 24,882 0,77 Tanpa Katalis Waktu Retensi
Area
19,408 22,07 0,34 29,853 2,57 29,827 31,41 1,00 1,00 31,796
Protein
Karbohidrat
Karbohidrat
Protein
Lipid
117,05
98,05
112,05
130,05
1,45
Lipid
Lipid
Protein
57,05
83,05
32,813
0,53
Klorofil
70,05
32,958
33,076
9,28
0,51
32,934
33,054
5,39
0,35
Klorofil
Klorofil
68,05
70,05
34,342
35,303
0,81
1,45
34,311
0,46
Lipid
Protein
43,05
154,05
36,123
36,367
37,887
31,05
1,95
0,64
Lipid
Lipid
Lipid
57,05
43,05
38,354
38,607
39,155
1,13
0,46
0,26
Lipid
Klorofil
Protein
57,05
71,05
99,05
39,495
39,86
40,16
41,179
42,913
43,731
45,117
6,06
3,68
3,03
1,95
0,28
0,29
Lipid
Lipid
Lipid
Protein
Karbohidrat
Lipid
Lipid
55,05
43,05
59,05
43,05
83,05
59,05
130,05
45,485
48,338
48,776
58,403
0,72
0,63
0,57
0,59
Lipid
Lipid
Lipid
Sterol
57,05
55,05
57,05
38,611
40,035
0,38
2,93
Prekursor Tabel 6 menunjukkan bahwa jumlah senyawa yang berhasil diidentifikasi dari pirolisis Spirulina platensis sebelum dan sesudah penambahan katalis.
Senyawa golongan aldehid, furan, aromatik, alkil asetat dan keton yang teridentifikasi pada pirogram merupakan produk dekomposisi termal dari karbohidrat.
Senyawa pyrrole, alkil nitril, dan senyawa mengandung nitrogen lainnya merupakan hasil dekomposisi termal dari protein, sedangkan alkana, alkil nitril, asam lemak, asam lemak alkil ester dan amida adalah hasil dekomposisi termal dari lipid.
Senyawa phytol merupakan dekomposisi termal dari klorofil (Subagyono et al.
, 2.
Kemudian, analisis komposisi produk pirolisis Spirulina platensis sebelum dan setelah penambahan katalis dilanjutkan dengan pengelompokkan jenis prekursor dan dihitung persen area senyawa produk pirolisis yang diperoleh.
Hasil Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
komposisi produk pirolisis Spirulina platensis sebelum dan setelah penambahan katalis dapat dilihat pada Gambar Tanpa Katalis % Area Katalis Gambar 8.
Produk pirolisis Spirulina platensis berdasarkan penggolongan kelompok senyawa.
Gambar 9 menunjukkan komposisi produk pirolisis Spirulina platensis sebelum penambahan katalis terdiri dari produk turunan dekomposisi termal karbohidrat .
,7%), produk turunan dekomposisi termal lipid .
,8%), produk turunan dekomposisi termal protein .
,3%), dan produk turunan dekomposisi termal klorofil .
,2%).
Komposisi produk pirolisis Spirulina platensis setelah penambahan katalis adalah produk turunan dekomposisi termal karbohidrat sebesar 35,2%, produk turunan dekomposisi termal lipid sebesar 15,5%, produk turunan dekomposisi termal protein sebesar 10,9%, dan produk turunan dekomposisi termal klorofil sebesar 10,7%.
Setelah penambahan katalis terjadi peningkatan persen area senyawa turunan dekomposisi termal dari karbohidrat seperti aldehid, furan, aromatik, alkil asetat dan keton, produk turunan protein seperti alkil nitril, dan produk turunan klorofil seperti phytol.
Hal tersebut dimungkinkan terjadi karena penambahan katalis memfasilitasi tumbukan efektif antar molekul reaktan sehingga meningkatkan probabilitas pembentukan produk.
Pada reaksi tanpa katalis, mekanisme reaksi yang terjadi adalah melalui pemutusan ikatan secara termal .
hermal crackin.
, tetapi dengan adanya katalis, reaksi yang terjadi adalah kombinasi thermal cracking dan catalytic cracking (Subagyono et al.
% Area Katalis Non Katalis Karbohidrat Lipid Protein Klorofil Gambar 9.
Komposisi produk pirolisis Spirulina platensis berdasarkan prekursor.
Selain itu, terjadi penurunan persen area senyawa turunan dekomposisi termal dari lipid .
hususnya asam heksadekanoa.
yang dapat mengindikasikan peningkatan kualitas produk pirolisis .
enurunan keasamaan dan kandungan oksigen produk pirolisi.
Pada reaksi terkatalisis, reaksi hidrodeoksigenasi yang mengubah senyawa yang mengandung oksigen menjadi senyawa hidroksil atau hidrokarbon dimungkinkan terjadi.
Akan tetapi, hasil analisis menunjukkan bahwa penambahan katalis meningkatkan konsentrasi senyawa yang mengandung nitrogen.
Copyright A 2025.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wahyuni et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2025, 251-263
seperti alkil nitril, yang berpotensi untuk menghambat kerja katalis dalam proses upgrading.
Senyawa yang mengandung nitrogen tersebut berasal dari hasil dekomposisi turunan protein.
Oleh karena itu, diperlukan studi lebih lanjut untuk mencari kondisi pirolisis optimum, termasuk konsentrasi katalis, suhu pirolisis, desain reaktor, dll, agar dihasilkan produk pirolisis dengan kualitas terbaik yang dapat digunakan pada berbagai aplikasi.
KESIMPULAN
Sintesis pengemban katalis Al-SBA-15 dengan teknik ultrasonic-assisted sol gel menghasilkan material mesopori yang memiliki luas permukaan yang cukup tinggi.
Setelah modifikasi dengan Ni, material yang dihasilkan memiliki karakteristik dasar untuk digunakan sebagai katalis pada proses pirolisis Spirulina platensis.
Produk pirolisis kilat Spirulina platensis sebelum dan setelah penambahan katalis Ni/Al-SBA-15, dengan menggunakan instrumen Py-GC/MS yaitu senyawa hasil dekomposisi termal karbohidrat, lipid, protein, dan Katalis Ni/Al-SBA-15 menunjukkan aktivitas dalam meningkatkan produk turunan karbohidrat, protein dan klorofil, dan dapat meningkatkan aktivitas pemutusan ikatan pada lipid menjadi senyawa dengan berat molekul yang lebih kecil.
Akan tetapi, penggunaan katalis meningkatkan pembentukan senyawa mengandung nitrogen yang perlu mendapat perhatian jika produk yang dihasilkan akan digunakan untuk aplikasi lebih lanjut.
KONFLIK KEPENTINGAN
Tidak ada konflik kepentingan dalam artikel ini.
KONTRIBUSI PENULIS
APW: Analisis Data.
Penyelidikan.
Visualisasi.
Penulisan Draf Manuskrip.
RRDJN: Konseptualisasi.
Akuisisi Pendanaan.
Metodologi.
Administrasi Proyek.
Visualisasi.
Supervisi.
Telaah dan Penyuntingan Manuskrip.
RG: Akuisisi Pendanaan.
Supervisi.
Telaah dan Penyuntingan Manuskrip.
VLA: Supervisi.
Telaah dan Penyuntingan Manuskrip.
MM: Analisis Data.
Penyelidikan.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kementerian Pendidikan.
Kebudayaan.
Riset dan Teknologi atas bantuan dana dalam pelaksanaan penelitian penulis melalui hibah World Class Profesor dengan nomor kontrak 031/E5/PG/02.
PL/2023.
DAFTAR PUSTAKA