The Effects of Input Temperature and Sulfonation Time on Methyl Ester Sulfonic Acid (MESA) Production from Jatropha curcas Methyl Ester by using Single Tube Falling Film Reactor (STFR)

Abstract

Methyl ester sulphonate (MES) is an anionic surfactant that has been widely used in detergent and personal care products. Methyl ester sulphonic acid (MESA) is an intermediate product that synthesized during methyl ester sulfonates (MES) production by sulfonation of methyl ester (ME) by using SO3 as reactant in falling film reactor. There is a growing interest in MES hence its feedstock availability and appreciation for excellent surfactant and environment. MES has several outstanding surfactant properties: excellent resistance to water hardness and excellent detergency for carbon chains C14 to C18. Jatropha curcas is renewable, biodegradable and rich of C16 and C18 fatty acids which have good detergency and tolerant to Ca ion. The study was aimed to obtain information on the effect of input temperature during sulfonation of jatropha curcas ME to the physicochemical properties of MESA produced and to determine steady state condition during continous sulfonation of jatropha curcas ME on the best input temperature. The result of the study showed the MESA produced by input temperature of 80 0C by 4 hours of sulfonation time exhibited properties better than other treatments. MESA’s physicochemical properties obtained were active matter content of 13,04 %, density of 1,03 gr/cm3, viscosity of 116,25 cp, colour of 1,23 A, pH of 0,81, iod value of 39,01 mg iod/g MESA, and acid value of 15,10 mg KOH/g. The steady state condition was obtained after 4 hours of sulfonation time that showed by its stability on active matter content.

Methyl ester sulfonic acid (MESA) merupakan produk antara yang dihasilkan selama proses produksi methyl ester sulfonates (MES) melalui sulfonasi metil ester secara sinambung pada reaktor falling-film. Surfaktan adalah senyawa aktif penurun tegangan permukaan yang memiliki gugus polar dan non-polar pada molekul yang sama dan membentuk konfigurasi kepala-ekor sehingga memiliki kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan dan antarmuka, serta meningkatkan kestabilan sistem emulsi. Penggunaan surfaktan antara lain pada industri pencucian dan pembersihan, industri pangan, farmasi, cat, kertas, tekstil, pertambangan dan industri perminyakan. Surfaktan MES berbasis minyak nabati memiliki potensi untuk dikembangkan karena adanya kebutuhan akan surfaktan yang ramah lingkungan dan adanya ketersedian bahan baku. MES memiliki sifat-sifat yang sangat baik terutama dalam hal ketahanan pada air sadah dan tingkat detergensi yang baik karena mengandung asam lemak C14 sampai C18. Proses produksi surfaktan MES dapat dilakukan dengan menggunakan agen pensulfonasi. Penggunaan SO3 sebagai agen sulfonasi lebih banyak mendapat perhatian dibandingkan H2SO4, NaHSO3 dan oleum karena tidak menghasilkan limbah (zero waste), memiliki reaktivitas tinggi sehingga reaksi berlangsung cepat dan dapat dilakukan secara sinambung pada reaktor single tube falling-film. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi pengaruh suhu input dan lama proses sulfonasi ME jarak pagar terhadap sifat fisikokimia methyl ester sulfonic acid (MESA) yang dihasilkan dan menghasilkan MESA dari kondisi tunak proses sulfonasi ME jarak pagar pada suhu input terbaik. Pada penelitian ini proses sulfonasi dilakukan selama 6 jam dan peningkatan suhu input dari 80 sampai 100 oC. Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan bertambahnya lama proses sulfonasi maka densitas dan viskositas MESA akan meningkat, nilai adsorbansi warna meningkat, pH MESA yang dihasilkan semakin turun dan bilangan asam terukur meningkat, bilangan iod menurun, serta meningkatkan kadar bahan aktif. Sedangkan peningkatan suhu input dari 80-100 oC tidak mempengaruhi sifat fisiko kimia MESA jarak pagar. MESA dengan sifat fisikokimia dan kinerja terbaik diperoleh dari suhu input 80 oC dengan lama sulfonasi 6 jam. MESA yang dihasilkan memilliki rata-rata MESA dengan sifat fisiko kimia terbaik diperoleh dari suhu input 80 oC dengan lama sulfonasi 6 jam. MESA yang dihasilkan memiliki rata-rata kadar bahan aktif 15,01 %, densitas 1,03 gr/cm3, pH 0,63, viskositas 466,50 cp, warna 1,16 A, bilangan iod 34,24 mg iod/g MESA, bilangan asam 21,07 mg KOH/g. Proses sulfonasi dengan suhu input 80 oC selama 6 jam mencapai kondisi tunak pada jam ke-4. Setelah mencapai kondisi tunak, nilai rata-rata kandungan bahan aktif tidak berubah.