PERKEMBANGAN industri di Indonesia berlangsung sangat pesat seiring kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Salah satunya adalah dalam pengembangan katalis. Katalis adalah substansi yang dapat mempercepat suatu reaksi kimia tanpa ikut bereaksi. Untuk memaksimalkan efektivitas katalis berbagai teknologi telah dilakukan dalam rekayasa katalis, salah satunya adalah pembuatan nanokatalis.
Nanokatalis didefinisikan sebagai katalis yang memiliki ukuran partikel 1-100 nanometer. Nanokatalis pada prinsipnya sama dengan katalis biasa hanya saja ukuran diameternya yang jauh lebih kecil sehingga luas permukaannya jauh lebih besar untuk volume yang sama. Luas permukaan yang besar inilah membuat nanokatalis mampu mempercepat reaksi kimia lebih cepat dari pada katalis biasa karena bidang sentuh kontaknya dengan reaktan (zat yang bereaksi) jauh lebih besar sehingga dapat menghemat energi, waktu dan biaya produksi.
Pemerintah Indonesia juga telah menetapkan Undang-Undang Nomor 3 Tahun 2014 tentang pengembangan industri hijau yang difokuskan pada pengembangan dan pemanfaatan energi baru dan terbaharukan, dimana proses produksinya mengutamakan upaya efisiensi dan efektivitas penggunaan sumber daya secara berkelanjutan yang ramah lingkungan ( Wahyuningsih, 2018). Pemanfaatan limbah kulit kerang sebagai katalis alami merupakan salah satu upaya mendukung program pemerintah untuk industri hijau.
Cangkang kerang mengandung senyawa CaO (Kalsium Oksida) yang dapat dibuat menjadi katalis alami yang tidak beracun dan ramah lingkungan (Abdullah et al., 2017). Cangkang kerang diduga mengandung sejumlah mineral seperti tembaga (Cu), besi (Fe), Seng (Zn), dan selenium (Se) yang berfungsi sebagai antioksidan dalam sistem pertahanan tubuh terhadap reaksi oksidasi radikal bebas.
Cangkang kerang mutiara memiliki kandungan unsur-unsur kimia Ca (38,88%), O (50,42%), C (8,12%), Cu (2,02%), Na (0,54%) dan Si (0,02%). Dimana senyawa kimia yang terdeteksi dari hasil analisis XRD ( X-Ray Difraction) berupa CaCO3, CaO, SiO2, CuO dan Na2O (Wahyuningsih, dkk.,2018). Dengan pembakaran cangkang kerang pada suhu 6000C selain menghasilkan abu akan mengubah CaCO3 menjadi CaO. Pada Cangkang kerang darah terkandung CaO sebesar 69,02% setelah proses pembakaran (Ardiansah, 2019). Kandungan CaO yang melimpah dalam kulit kerang dapat dimanfaatkan untuk membuat katalis dengan teknologi nanopartikel sebagai pengganti katalis logam biasa.
Untuk membuat nanokatalis sejauh ini terdapat empat metode yang telah dikembangkan oleh para peneliti. Adapun metode yang dapat digunakan yaitu : 1). Metode Sintesis Koloid; 2). Metode Pemanasan Sederhana; 3). Metode Kopretisipasi; dan 4). Metode Sol Gel. Dari ke empat metode tersebut metode sol gel adalah metode yang paling sukses untuk membuat material oksida ukuran nano . Kelebihan motode sol gel ini adalah kehomogenan yang lebih baik, kemurnian tinggi, suhu proses relative rendah, tidak terjadi reaksi dengan senyawa sisa, kehilangan bahan akibat penguapan dapat diperkecil dan mengurangi pencemaran udara.
Wahyuningsih, dkk., (2018) melakukan penelitian uji aktivitas katalis CaO dari kulit kerang mutiara pada reaksi alkoholisis minyak sawit. Reaksi alkoholisis adalah reaksi suatu asam karboksilat dengan alkohol untuk menghasilkan suatu ester. Pada penelitian ini Wahyuningsih, dkk., membuat katalis CaO dari kulit kerang mutiara dengan ukuran partikel mikrometer dan ukuran nanometer (nanokatalis) lalu membandingkannya dengan katalis CaO buatan pabrik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa katalis CaO ukuran mikrometer menghasilkan yield ester sebesar 30,71%, nanokatalis CaO sebesar 81,61% sedangkan katalis CaO buatan pabrik menghasilkan 37,09%.
Dari hasil penelitian Wahyuningsih,dkk menunjukkan bahwa ukuran partikel katalis mempengaruhi jumlah ester yang dihasilkan. Nanokatalis CaO menghasilkan ester lebih banyak dibanding katalis lainnya, ini menunjukkan bahwa katalis dengan ukuran partikel nano aktivitasnya lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena katalis dalam ukuran nanopartikel memiliki diameter pori yang besar, area permukaan yang lebih spesifik serta situs aktifnya berjumlah banyak. Dengan demikian proses tumbukan atau mobilisasi antar partikel-partikel reaktan dalam reaksi berlangsung lebih aktif dan lebih cepat dengan adanya nanokatalis. Penelitian yang dilakukan Ardiansah, dkk (2019) memanfaatkan Kerang Darah sebagai nanokatalis dalam pembuatan biodiesel dari minyak jelantah, yield (perolehan) yang didapatkan cukup memuaskan yaitu sebesar 79%.
Pengembangan teknologi nanokatalis dari kulit kerang ini mulai banyak diminati para peneliti. Sejauh ini pemanfaatan CaO yang diperoleh dari limbah kerang telah banyak dipelajari seperti kerang tiram, kerang darah, kerang batik, cangkang kepiting lumpur, kerang mutiara, dan golden apple, snail shell telah digunakan sebagai sumber bahan baku CaO dan dievaluasi keefektifannya sebagai katalis pembuatan biodiesel (Hendra D, 2011).
Melalui pengembangan teknologi nanokatalis dengan memanfaatkan cangkang kerang sebagai sumber CaO memiliki kemampuan yang sangat baik untuk diaplikasikan pada industri khususnya industri minyak dengan konsep industri hijau. Nanokatalis ini bersifat heterogen sehingga proses pemisahan dan pemurniannya menjadi lebih mudah dan hemat biaya alkalinitasnya tinggi, tidak beracun, bersifat green, dan ramah lingkungan .
Berdasarkan keunggulannya yang dapat mengkatalisis suatu reaksi lebih cepat dari katalis biasa dan ramah lingkungan tujuan utama pengembangan nanokatalis dengan konsep industri hijau ini adalah untuk meningkatkan kinerja produksi katalis menggunakan sumber daya alam terbaharukan secara efisien dan aman, termasuk bahan baku, sumber energi dan air, sehingga hemat biaya. Dengan tercapainya tujuan ini akan dapat mewujudkan dan mendukung Undang-Undang Nomor 3 Tahun 2014 tentang industri hijau yang ramah lingkungan.
Penulis adalah mahasiswa Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara (USU), Afrina Nuratika Harahap