Deep Eutectic Solvents from Palm Empty Fruit Bunch and Waste Cooking Oil: Synthesis, Characterization, and Catalytic Activity

Abstract

Abstrak

Deep Eutectic Solvents (DES) merupakan pelarut alternatif ramah lingkungan yang disintesis dari campuran komponen Akseptor Ikatan Hidrogen (AIH) dan Donor Ikatan Hidrogen (DIH). Pada riset ini, DES disintesis dari AIH yang diekstraksi dari abu limbah tandang kosong kelapa sawit (TKKS) dan DIH yang berasal dari poliol dalam minyak jelantah. Tujuan riset ini adalah untuk menentukan karakterisasi DES dengan variasi mol poliol dan K₂CO₃, dan untuk menguji aktivitas katalitiknya pada proses produksi biodiesel. Poliol diperoleh dari proses hidroksilasi minyak jelantah pada suhu 40^oC selama 1,5 jam, sedangkan K₂CO₃ diperoleh dari hasil ekstraksi abu TKKS pada suhu 100^oC selama 4 jam. DES dibentuk dari poliol dan K₂CO₃ melalui pengadukan selama 180 menit pada suhu 80^oC dengan kecepatan pengadukan 300 rpm dengan variasi rasio mol AIH dan DIH yaitu 1:2, 1:3, 1:5, 1:7, dan 1:9. Pengujian aktivitas katalitik DES dilakukan dengan proses metanolisis Minyak Sawit Mentah (MSM) dengan rasio molar MSM terhadap metanol 1:20 selama 2,5 jam pada suhu 120^oC dan dengan DES sebanyak 4% (berbasis MSM). DES berwujud cair tanpa endapan dan tidak berwarna dengan densitas melebihi 1 gr∙mL^-1, viskositas pada rentang 1,18-1,76 cSt dan pH 1,1-1,45. Analisis FTIR dan NMR menunjukkan adanya ikatan hidrogen antara kalium karbonat dan poliol. DES menunjukkan aktivitas katalitik yang baik dalam produksi biodiesel, dengan menghasilkan rendemen sebesar 96,4% serta memenuhi standar mutu biodiesel (densitas dan viskositas).

Abstract

A Deep Eutectic Solvent (DES) is synthesized from a mixture of hydrogen bond acceptor (HBA) and hydrogen bond donor (HBD) components. In this study, DES was synthesized from HBA extracted from PEFB (Palm Empty Fruit Bunches) ash and HBD derived from polyol in waste cooking oil. The purpose of this study was to determine the characterization of DES with variations in the mol ratio of polyol to K₂CO₃, as well as to determine its catalytic activity in the biodiesel production. Polyol was obtained by hydroxylating waste cooking oil at 40°C for 1.5 hours. K₂CO₃ was extracted from PEFB ash. DES was formed from polyol and K₂CO₃ through stirring for 180 minutes at a temperature of 80°C with a agitation speed of 300 rpm with variations in the mol ratio of HBA:HBD, namely 1:2, 1:3, 1:5, 1:7, and 1:9. DES was tested for its catalytic activity on the methanolysis of CPO (Crude Palm Oil) with a molar ratio of CPO to methanol of 1:20 for 2.5 hours at a temperature of 120°C, with DES of 4% (based on weight of CPO). DES is a liquid without sediment and colorless, with a density exceeding 1 g∙mL^-1, a viscosity in the range of 1.18–1.76 cSt, and a pH of 1.1–1.45. FTIR and NMR analysis indicate the presence of hydrogen bonds between potassium carbonate and polyol. DES shows good catalytic activity in biodiesel production, achieving a yield of 96.4% and meeting the quality standards (density and viscosity) for biodiesel.