Katalis

Katalis pertama kali ditemukan oleh J.J. Berzelius pada tahun 1836 sebagai komponen yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia. Katalis berfungsi menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi berjalan lebih cepat sehingga reaksi kimia dapat mencapai kesetimbangan, tanpa terlibat di dalam reaksi secara permanen. Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan campuran reaksi untuk menghasilkan produkKatalis berfungsi mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi, namun tidak mempengaruhi letak kesetimbangan. Katalisator yang biasa digunakan adalah asam, basa dan penukar ion.

Secara umum reaksi kimia yang terjadi dengan menggunakan katalis adalah:

 A   +   C  –>   AC*

AC*   +   B   –>   AB   +   AC

 A   +   B   +   C   –>   AB   +   C

dimana senyawa A dan bereaksi dengan dengan katalis (C) dan membentuk intermediet kemudian bereaksi kembali dengan senyawa B sehingga membentuk senyawa AB.

Sifat-sifat dari reaksi katalitis yaitu sebagai berikut:

1. Pada reaksi katalitis, katalis akan menurunkan energi aktivasi.
2. Katalis yang sedikit akan mempercepat reaksi dari zat reaktan dalam jumlah banyak.
3. Katalis tidak mengubah letak kesetimbangan untuk reaksi reversibel.

Berdasarkan tingkat kepentinganya, komponen inti katalis dapat dibedakan menjadi tiga bagian diataranya:

1. Selektifitas adalah kemampuan katalis untuk memberikan produk reaksi yang diinginkan (dalam jumlah tinggi) dari sejumlah produk yang mungkin dihasilkan.
2. Aktifitas adalah kemampuan katalis untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang diinginkan.
3. Stabilitas adalah sebuah katalis untuk menjaga aktifitas, produktifitas dan selektifitas dalam jangka waktu tertentu.

Secara umum katalis dapat dibedakan dalam beberapa menjadi 3 bagian yaitu katalis homogen, heterogen dan biokatalisis (katalis enzim).

1. Katalis homogen. Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fasa sama dengan reaktan dan produk. Penggunaan katalis homogen ini mempunyai kelemahan yaitu: mencemari lingkungan, dan tidak dapat digunakan kembali. Selain itu katalis homogen juga umumnya hanya digunakan pada skala laboratorium ataupun industri bahan kimia tertentu, sulit dilakukan secara komersil, oprasi pada fase cair dibatasi pada kondisi suhu dan tekanan, sehingga peralatan lebih kompleks dan diperlukan pemisahan antara produk dan katalis. Contoh dari katalis homogen yang biasanya banyak digunakan dalam produksi biodiesel, seperti basa (NaOH, KOH), asam (HCl, H₂SO₄).

2. Katalis Heterogen.  Katalis heterogen merupakan katalis yang fasanya tidak sama dengan reaktan dan produk. Katalis heterogen secara umum berbentuk padat dan banyak digunakan pada reaktan berwujud cair atau gas. Contoh-contoh dari katalis heterogen adalah zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion. Mekanisme katalis heterogen melalui lima langkah, yaitu: Transport reaktan ke katalis, interaksi reaktan-raktan dengan katalis (adsorpsi), reaksi dari spesi-spesi yang teradsorpsi menghasilkan prodduk-produk reaksi, deadsorpsi produk dari katalis, transport produk menjauhi katalis. Keuntungan dari katalis heterogen adalah ramah lingkungan, tidak bersifat korosif,      mudah dipisahkan dari produk dengan cara filtrasi, serta dapat digunakan berulangkali dalam jangka waktu yang lama. Selain itu, katalis heterogen meningkatkan kemurnian hasil karena reaksi samping dapat dieliminasi. Contoh-contoh dari katalis heterogen adalah zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion.3.

3. Biokatalis

Adalah katalis yang memiliki keunggulan sifat (aktivitas tinggi, selektivitas dan spesifitas) sehingga dapat dapat membantu proses–proses kimia kompleks pada kondisi lunak dan ramah lingkungan. Kelemahannya antara lain sangat mahal, sering tidak stabil, mudah terhambat, tidak dapat diperoleh kembali setelah dipakai. Salah satu Biokatalis yang telah dilaporkan penggunaanya adalah Enzim lipase (Triacylglycerol Acllydrolases). Enzim lipase atau enzim pemecah lemak dipakai dalam reaksi pembuatan biodiesel. Enzim itu dapat mengatalisis, menghidrolisis, serta mensintesis bentuk ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang seperti halnya minyak goreng dan jelantah.

Pemilihan katalis atau pengembangan katalis perlu dipertimbangkan untuk mendapatkan efektivitas dalam pemakaian. Dalam pengembanganya katalis cair dapat digantikan dengan katalis padat seperti asam padat seperti zeolit, clay, dan lain-lain. Keuntungannya adalah dapat di recovery, recicle, dan digantikan kembali. Selain itu, Zeolit juga dapat digunakan sebagai katalis heterogen untuk pembuatan biodiesel.