Mochamad Zen
Widyaiswara Kimia; LPMP Jawa Barat
A. Â Pendahuluan
   Doping adalah zat pengotor yang ditambahkan ke dalam senyawa kimia untuk meningkatkan aktivasi senyawa(Wang et al., 2012), salah satu syarat doping adalah unsur yang dimasukkan ke dalam senyawa memiliki jari-jari atom relatif sama (Takahera, 2009).
   Reaksi transesterifikasi adalah suatu reaksi pertukaran gugus alkil dari suatu ester dengan gugus alkil dari alkohol seperti metanol, yang dikatalisis oleh katalis yang bersifat asam atau basa. Katalis yang bersifat asam, umumnya asam kuat dalam reaksi transesterifikasi bertindak sebagai donor proton pada gugus karbonil ester, sehingga karbonil menjadi lebih elektrofil. Penggunaan katalis bersifat basa dapat melepaskan proton dari alkohol sehingga menyebabkan metanol lebih nukleofil.
B.  Jenis Katalis hidrotalsit
   Katalis dapat berupa katalis homogen, yaitu katalis yang sefasa dengan reaktan, sebaliknya katalis heterogen yaitu katalis yang berbeda fasa dengan reaktan. Kedua katalis tersebut bisa bersifat basa maupun asam. Katalis homogen basa umumnya digunakan dalam transesterifikasi seperti NaOH, KOH dan CH3CONa. Penggunaan katalis homogen memberikan kerugian antara lain proses pemisahan produk dalam air, tidak dapat didaur ulang dan limbahnya dalam jumlah besar. Adapun katalis heterogen mengandung kation-kation dari logam Mg, Cu, Co. Ni. Mn, dan Zn. Contoh katalis heterogen yang bersifat asam adalah AlH3, WO3/ZrO2 dan ZrO2/SiO2,  dan yang bersifat basa adalah MgO, CaO, ZnO, zeolit, resin penukar ion dan hidrotalsit Mg6Al2(OH)16(CO3)·4(H2O). Pada umumnya, katalis heterogen yang bersifat basa banyak digunakan dalam reaksi transesterifikasi. Hal tersebut karena katalisnya dapat digunakan kembali, ramah lingkungan, tidak korosif, murah dan relatif tahan terhadap temperatur (Yan et al., 2010 dan Issyariyakul , 2011).
   Senyawa-senyawa hidrotalsit di alam terdapat dalam lempung, sebagian besar merupakan material anorganik, dan saat ini banyak dipelajari sebagai katalis penukar anionik, sorben dan zat aditif. Hidrotalsit dikenal pula dengan LDH (layer double hydroxides)   pada lapisannya bermuatan positif, senyawa Mg6Al2(OH)16(CO3)·4(H2O) merupakan turunan dari senyawa brucite (Mg(OH)2 sudah dikenal secara luas (Takahera, 2009).
   Senyawa tersebut terdiri dari penataan lapisan yang bersifat heksagonal dengan sisi oktahedral yang sepenuhnya di isi oleh kation magnesium untuk dua lapisan hidroksida. Lapisan struktur dibentuk dari perulangan unit OH-Mg-OH...OH-Mg-OH...OH-Mg-OH dengan interaksi OH....OH merupakan interaksi Van der walls.  Jika kation dengan muatan tinggi tetapi memiliki ukuran jari-jari kecil mengganti kation Mg2+, maka lapisan mirip brucite akan memiliki muatan positif. Kelebihan muatan ini diseimbangkan dengan penempatan anion pada lapisan yang tidak di isi dengan atom logam dan air. Pada senyawa hidrotalsit di alam untuk setiap satu set dari delapan kation Mg2+, dua diantaranya digantikan oleh ion almunium, misalkan Mg6Al2(OH)16(CO3)·4(H2O), dikenal dengan Mg/Al. Rumus umum hidrotalsit [M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An-x/n)·mH2O, dimana x memiliki kisaran 0,2-0,4, sedangkan M2+ dan M3+ merupakan logam divalen dan trivalen (Cavani, et al., 1991).Â
C. Doping Mg/Al/Fe/Co Hidrotalsit
   Aplikasi hidrotalsit sebagai katalis saat ini banyak digunakan dalam reaksi transesterifikasi, antara lain dalam pembuatan minyak diesel. Katalis hidrotalsit Mg6Al2(OH)16(CO3)·4(H2O) diketahui dapat meningkatkan laju reaksi transesterifikasi minyak nabati, lebih cepat dibandingkan dengan katalis heterogen lainnya (Obaidah et al., 2012). Nilai konversi pembuatan minyak diesel dari minyak rapa (Soybean oils) sekitar 14 % menggunakan katalis MgO yang bersifat basa (BAI Hai-xin et al., 2009), sedangkan jika menggunakan katalis hidrotalsit Mg/Al nilai konversinya adalah 90 % (Shumaker et al.,2009). Nilai konversi gliseril butirat menggunakan katalis non hidrotalsit antara lain nanotube C(((Vill et al.,2009), Mg-Zr & Mg-Ti (Kozlowski, 2009) dan Mg+Ti+Zr  (Kozlowski et al 2010), masing-masing adalah 71, 61 dan 70 %. Hasil penelitian Angelo et al.(2005), Zhong-BaoYong, et al.,(2008) dan Endalew et al., (2012) menunjukkan bahwa katalsis hidrotalsit  Mg6Al2(OH)2(CO3)16·4(H2O) mampu mengkonversi gliseril tributirat menjadi metil butirat dengan metanol dengan perbandingan 4 : 1 dengan tingkat konversinya masing-masing adalah 75, 79 dan 80%. Tingginya nilai konversi tersebut karena katalis hidrotalsit ini memiliki permukaan yang luas, struktur kristalnya oktahedral atau tetrahedral dan memiliki dua lapisan hidroksida (Zhao et al., 2010) dan (Wang Q., et al.,2012). Katalis hidrotalsit stabil terhadap panas, dan ukuran kristalnya kecil (Takahera, 2009) dan (Zhao, et al.,2010). Kelebihan lain dari katalis hidrotalsit ini adalah kemampuannya dalam merekonstruksi struktur lapisan hidroksida (efek memori) dan sifatnya tidak berubah pada pemanasan di atas 400oC (Olivier et al.,2003 dan Takahera, 2009).
   Katalis hidrotalsit sintetis dengan kinerja yang tinggi tergantung pada suhu kalsinasi dan pH dalam proses sintesisnya (Karnwal  et al., 2010, Wang  et al., 2012 dan Brei et al.,2012). Suhu kalsinasi optimal adalah suhu yang dapat mengoptimalkan jarak antar lapisan hidrotalsit, dan pH larutan optimal adalah yang dapat mengontrol struktur mikro dan morfologi hidrotalsit (Wang Q., 2012).
