Evaluation of Separate and Simultaneous Kinetic Parameters for Levulinic Acid and Furfural Production from Pretreated Palm Oil Empty Fruit Bunches

Abstract

Palm oil empty fruit bunches (POEFBs) can be converted into levulinic acid (LA) and furfural, which are among the top building-block chemicals. The purpose of this study was to investigate separate and simultaneous kinetic model parameters for LA and furfural production from POEFBs, which were pretreated by soaking in aqueous ammonia (SAA). The highest LA yield, which was obtained at a reaction temperature of 170°C after 90 min in an acidic solution with a concentration of 1 M, was 52.1 mol%. The highest furfural yield was 27.94 mol%, which was obtained at a reaction temperature of 170°C after 20 min in an acidic solution with a concentration of 0.5 M. SAA pretreatment affected activation energy in glucose degradation reactions and favoured direct conversion of hemicellulose to furfural. The activation energy of LA production (EakHMF) increases with higher acid catalyst concentration, and the activation energy of furfural production (EakXYN) decreases with higher acid concentration. These trends in the activation energy occurred in both separate and simultaneous kinetic models. Simultaneous kinetic model is better to calculate kinetic parameters of LA and furfural production than separate kinetic models because the simultaneous kinetic model had a lower sum of square error (SSE) when estimating kinetic parameters.

Simulasi Produksi Asam Levulinat dan Nitroselulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit

“…Proses produksi asam levulinat dan nitroselulosa terdiri atas proses hidrolisis biomassa untuk memproduksi asam levulinat yang dilanjutkan dengan proses nitrasi untuk memproduksi nitroselulosa. Data kinetika reaksi produksi asam levulinat diambil dari Gozan et al (2018) dan data kinetika reaksi produksi nitroselulosa diambil dari Ronggur et al (2012) sebagai data kinetika pada software simulasi SuperPro Designer 9.0. Proses pemisahan pada proses produksi asam levulinat dan nitroselulosa akan menggunakan berbagai metode seperti pencucian, klarifikasi, kondensasi dan destilasi dengan efisiensi pemisahan sebesar 80%.…”

“…Pada bagian awal proses produksi TKKS diperkecil ukurannya menggunakan grinder, lalu dicampur dengan katalis asam sulfat dan kemudian masuk ke dalam reaktor hidrolisis untuk memproduksi asam levulinat pada kondisi reaksi sesuai penelitian Gozan et al (2018) dengan berbagai suhu reaksi hidrolisis (150, 160 dan 170 o C). Produk dari proses hidrolisis masuk ke dalam tangki pemisahan 1 untuk memisahkan antara produk cair dan padatan.…”

“…Skema model dan data kinetika simultaneous produksi asam levulinat yang dipakai pada penelitian ini sesuai Gozan et al (2018) Konstanta reaksi pada suhu 170 o C sesuai persamaan (1) hingga (7) antara lain k GLN , k GLC1 , k GLC2 , k HMF , k XYN , k FUR adalah sebesar 0,06328, 0,07026, 0,30007, 0,54766, 0,00753, 0,33419. Berdasarkan persamaan (4) dapat diketahui bahwa produksi asam levulinat bergantung dari HMF yang dihasilkan, dan produksi HMF bergantung dari konversi glukosa.…”

“…sebesar 22,8%, kadar selulosa-α sebesar 39,3% dan kadar hemiselulosa sebesr 29,8% (Gozan et al, 2018). TKKS sudah mulai dimanfaatkan untuk mengurangi dampak pencemaran lingkungan dan meningkatkan nilai ekonomisnya seperti dimanfaatkan sebagai biobriket (Maitah et al, 2016) dan biocomposite films (Zailuddin dan Husseinsyah, 2016).…”

Optimization of Pretreatment Conditions for Microwave-assisted Alkaline Delignification of Empty Fruit Bunch by Response Surface Methodology

“…OPEFB has great potential to be utilized for the production of various biochemical products. OPEFB has been specifically used as feedstock for the production of levulinic acid and furfural; the highest yields were 52.1 mol% (C6 sugar basis) and 27.94 mol% (C5 sugar basis), respectively (Gozan, 2018). OPEFB can also be used as a carbon source for the growth medium of microorganisms like Saccharomyces cerevisiae to produce bioethanol with the highest yield: 24% (glucose basis) (Hermansyah, 2015).…”