SIMULASI DAN OPTIMASI PROSES KATALITIK TERMAL UNTUK HIDROGENASI CO2 KE ETANOL

Abstract

Jesika Martina Risty Br Ginting, 102321054, Simulasi dan Optimasi Proses Katalitik Termal Untuk Hidrogenasi CO2 Ke Etanol. Peningkatan suhu global dan perubahan iklim yang diakibatkan oleh emisi karbon dioksida (CO₂) telah menjadi tantangan lingkungan yang signifikan. Salah satu solusi inovatif adalah pemanfaatan CO₂ melalui hidrogenasi termo-katalitik untuk menghasilkan etanol, yang berfungsi sebagai bahan bakar terbarukan dan bahan baku penting dalam berbagai industri. Proses ini menawarkan peluang untuk mengurangi emisi CO₂ sekaligus menyediakan alternatif yang berkelanjutan bagi energi dan bahan kimia. Penelitian ini bertujuan untuk mensimulasikan dan mengoptimalkan proses hidrogenasi CO₂ menjadi etanol menggunakan perangkat lunak UniSim dan MATLAB. Studi ini mengevaluasi pengaruh parameter proses seperti suhu, tekanan, dan rasio H₂/CO₂ terhadap konversi CO₂, selektivitas etanol, dan efisiensi energi. Simulasi ini melibatkan tiga reaksi utama yang terjadi di reaktor fixed bed untuk pembentukan etanol dengan katalis berbasis logam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rasio H₂/CO₂ sebesar 3:1 dengan suhu operasi 300°C dan tekanan 30 atm merupakan kondisi optimal, menghasilkan konversi CO₂ hampir 100%, selektivitas tinggi terhadap etanol, dan stabilitas katalis yang terjaga. Proses pemurnian menggunakan teknik Pressure Swing Distillation (PSD) berhasil meningkatkan kemurnian etanol hingga 98%. Total produksi etanol mencapai 131.234,4 ton per tahun dengan biaya investasi sebesar 487,3399 juta USD dan biaya operasional sebesar 0,037 USD per gallon, menjadikan proses ini kompetitif di pasar global. Penelitian ini memberikan wawasan penting untuk desain dan pengoperasian reaktor pada skala industri serta mendukung transisi menuju ekonomi karbon sirkular. Selain itu, proses ini mampu mendaur ulang 50 ton CO₂ per tahun, berkontribusi pada target pengurangan emisi gas rumah kaca sebesar 29% pada tahun 2030 sesuai dengan Paris Agreement.