Review Model dan Parameter Interaksi pada Korelasi Kesetimbangan Uap-Cair dan Cair-Cair Sistem Etanol (1) + Air (2) + Ionic Liquids (3) dalam Pemurnian Bioetanol

Abstract

Bioetanol merupakan sumber energi terbarukan yang menjanjikan sebagai pengganti sumber energi tidak terbarukan seperti minyak bumi. Pada kondisi tekanan atmosferik, etanol memiliki azeotrop dengan air sehingga pemisahan dengan menggunakan distilasi biasa tidak dapat dilakukan. Beberapa proses pemurnian etanol adalah melalui distilasi ekstraktif dan ekstraksi cair-cair dengan menggunakan entrainer berupa senyawa baru yang ramah lingkungan dan dapat digunakan kembali (reuse) yaitu ionic liquids. Penelitian intensif sistem etanol (1) + air (2) + ionic liquids (3) telah dilakukan oleh beberapa peneliti mengenai kesetimbangan uap-cair (VLE), kesetimbangan cair-cair (LLE) yang menghasilkan data kesetimbangan. Penelitian tersebut juga menghasilkan parameter-parameter interaksi yang diperoleh berdasarkan hasil korelasi data kesetimbangan tersebut dengan model Nonrandom two-liquid (NRTL), Electrolyte-nonrandom two-liquid (e-NRTL), Universal quasi-chemical (UNIQUAC), dan persamaan Antoine serta hasil prediksi dengan menggunakan model UNIQUAC Functional-group activity coefficients (UNIFAQ). Model-model dan parameter-parameter interaksi biner termodinamika tersebut dapat digunakan untuk keperluan desain, optimasi, serta kontrol kolom distilasi ekstraktif dan ekstraksi cair-cair dalam proses pemurnian bioetanol. Artikel ini menyajikan review tentang model-model dan parameter-parameter interaksi biner untuk 43 sistem etanol (1) + air (2) + ionic liquids (3) sehingga dapat diketahui model dan parameter termodinamika yang sesuai untuk digunakan. NRTL merupakan model yang paling banyak digunakan untuk mengkorelasi data kesetimbangan pada 40 sistem dan dapat mengkorelasi kesetimbangan uap-cair dan cair-cair dengan baik sesuai dengan karakteristik NRTL yang sesuai untuk sistem polar tekanan rendah. Hal tersebut ditunjukkan dengan nilai root mean square deviation (RMSD) untuk ∆y dan ∆T dan average relative deviation (ARD) yang kecil serta dapat mem-fitting grafik data kesetimbangan tersebut dengan baik.

Kata kunci: bioetanol, ionic liquids, parameter interaksi biner, NRTL


Bioethanol is a promising renewable energy resource which can substitute non-renewable energy such as fossil-fuel. Ethanol and water produce azeotropic point in atmospheric pressure condition which can not be separated by ordinary distillation. New class of eco-friendly compounds to be used as entrainer are known as ionic liquids. These ionic liquids are used experimentally in extractive distillation and liquid-liquid extraction. Many researches have been conducted in ethanol (1) + water (2) + ionic liquids (3) systems including vapor-liquid equilibrium (VLE) and liquid-liquid equilibrium (LLE). These researches also produce binary interaction paramaters obtained from equilibrium data correlation using Nonrandom two-liquid (NRTL), Electrolyte-nonrandom two-liquid (e-NRTL), Universal quasi-chemical (UNIQUAC), and Antoine equation. UNIQUAC Functional-group activity coefficients (UNIFAQ) was also used to predict the equilibrium data. Models and binary interaction parameters were used for design, optimization, and control of extractive distillation column and liquid-liquid extraction in bioethanol purification. This paper provides a critical review of models and binary interaction parameters for 43 ethanol (1) + water (2) + ionic liquids (3) systems to obtain appropriate models and binary interaction parameters. Generally, NRTL is the most frequent used model, it is used in 40 systems. NRTL provides satisfactory results in vapor-liquid equilibrium and liquid-liquid equilibrium data correlation due to its characteristics which can correlate well in low pressure polar system. It is shown by small number of root mean square deviation (RMSD) for ∆y and ∆T and average relative deviation (ARD). It can also fit equilibrium data behavior with a good agreement.

Keywords: bioethanol, ionic liquids, binary interaction parameters, NRTL