oleh : G Rionugroho H
(L2C008050)
Asam asetat, asam
etanoat atau asam cuka
adalah senyawa
kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2.
Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH,
atau CH3CO2H. Asam asetat murni (asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna,
dan memiliki titik beku 16.7°C,titik didih 117,90C.
Asam asetat merupakan
salah satu asam karboksilat paling sederhana. Larutan asam
asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-.
Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi
polimer seperti polietilena
tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri
makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman.
Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air.
Dalam setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta
ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang,
sisanya diperoleh dari industri petrokimia
maupun dari sumber hayati
Asam asetat merupakan nama
trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan nama yang
paling dianjurkan oleh IUPAC.
Nama ini berasal dari kata Latin acetum, yang berarti cuka. Nama sistematisnya
asam etanoat. Asam asetat glasial merupakan nama trivial yang merujuk
pada asam asetat yang tidak bercampur air. Disebut demikian karena asam asetat
bebas-air membentuk kristal mirip es
pada 16.7 °C.
Singkatan yang paling sering digunakan, dan merupakat singkatan resmi bagi asam
asetat adalah AcOH atau HOAc dimana Ac berarti gugus
asetil, CH3−C(=O)−. Pada konteks asam-basa, asam asetat juga sering
disingkat HAc, meskipun banyak yang menganggap singkatan ini tidak benar. Ac
juga tidak boleh disalahartikan dengan lambang unsur Aktinium
(Ac).
SEJARAH
Cuka telah dikenal manusia sejak dahulu kala.
Cuka dihasilkan oleh berbagai bakteria penghasil asam asetat, dan asam asetat merupakan
hasil samping dari pembuatan bir
atau anggur.
Penggunaan asam asetat
sebagai pereaksi kimia juga sudah dimulai sejak lama. Pada abat ke-3 Sebelum
Masehi, Filsuf Yunani kuno Theophrastos menjelaskan bahwa cuka bereaksi dengan logam-logam membentuk
berbagai zat warna,
misalnya timbal putih (timbal karbonat), dan verdigris,
yaitu suatu zat hijau campuran dari garam-garam
tembaga dan mengandung tembaga (II) asetat. Bangsa Romawi menghasilkan sapa,
sebuah sirup yang amat manis, dengan mendidihkan anggur yang sudah asam. Sapa
mengandung timbal asetat, suatu zat manis yang disebut juga gula timbal
dan gula Saturnus.
Akhirnya hal ini berlanjut kepada peracunan dengan timbal yang
dilakukan oleh para pejabat Romawi.
Pada abad ke-8, ilmuwan Persia Jabir
ibn Hayyan menghasilkan asam asetat pekat dari cuka melalui distilasi.
Pada masa renaisans,
asam asetat glasial dihasilkan dari distilasi kering
logam asetat. Pada abad ke-16 ahli alkimia
Jerman Andreas
Libavius menjelaskan prosedur tersebut, dan membandingkan asam
asetat glasial yang dihasilkan terhadap cuka. Ternyata asam asetat glasial
memiliki banyak perbedaan sifat dengan larutan
asam asetat dalam air, sehingga banyak ahli kimia yang mempercayai bahwa
keduanya sebenarnya adalah dua zat yang berbeda. Ahli kimia Prancis Pierre Adet akhirnya membuktikan bahwa kedua zat ini sebenarnya sama.
Pada 1847 kimiawan Jerman Hermann Kolbe
mensintesis asam asetat dari zat anorganik
untuk pertama kalinya. Reaksi kimia yang dilakukan adalah klorinasi
karbon
disulfida menjadi karbon
tetraklorida, diikuti dengan pirolisis
menjadi tetrakloroetilena dan klorinasi dalam air
menjadi asam trikloroasetat, dan akhirnya reduksi
melalui elektrolisis menjadi asam asetat.
Sejak 1910 kebanyakan asam asetat dihasilkan dari cairan
piroligneous yang diperoleh dari distilasi kayu. Cairan ini
direaksikan dengan kalsium hidroksida menghasilkan kalsium asetat yang kemudian diasamkan
dengan asam sulfat
menghasilkan asam asetat.
KEGUNAAN
Produk asam asetat telah banyak digunakan oleh berbagai
industri antara lain :
1.
Industri PTA merupakan pengkonsumsi asam asetat
terbesar yang digunakan sebagai media pelarut katalis. Industri PTA cenderung
memilih menggunakan asam asetat yang berbahan baku methanol dengan tingkat
kemurnian lebih tinggi yang hingga kini belum diproduksi di dalam negeri.
2.
Industri Ethyl Asetat sebagai bahan baku utama, dimana
untuk memproduksi 1 ton ethyl asetat diperlukan 680 kg asam asetat.
3.
Industri tekstil, terutama industri pencelupan kain
dimana asam asetat berfungsi sebagai pengatur pH.
4.
Industri asam cuka, asam asetat sebagai bahan baku
utama.
5.
Industri benang karet, sebagai bahan penggumpal (
co-agulant ) ketika latex dikeluarkan dari extruder.
Disamping itu, asam asetat juga digunaka sebagai bahan
setengah jadi untuk membuat bahan-bahan kimia seperti vinyl asetat, selulosa
asetat, asam asetat anhydrid, maupun chloro asetat.
PROSES PRODUKSI
Asam asetat diproduksi secara sintetis
maupun secara alami
melalui fermentasi
bakteri. Sekarang hanya 10% dari produksi asam asetat dihasilkan melalui jalur
alami, namun kebanyakan hukum yang mengatur bahwa asam asetat yang terdapat
dalam cuka haruslah berasal dari proses biologis. Dari asam asetat yang diproduksi oleh industri kimia, 75%
diantaranya diproduksi melalui karbonilasi metanol.
Sisanya dihasilkan melalui metode-metode alternatif.
Produksi total asam
asetat dunia diperkirakan 5 Mt/a (juta ton per tahun), 2,5 Mt/a diproduksi
di AS. Eropa sekitar 1 Mt/a, sedangkan Jepang sekitar
0.7 Mt/a. 1.51 Mt/a dihasilkan melalui daur ulang, sehingga total pasar asam asetat mencapai 6.51 Mt/a. Perusahan
produser asam asetat terbesar adalah Celanese
dan BP Chemicals. Produsen
lainnya adalah Millenium
Chemicals, Sterling
Chemicals, Samsung, Eastman, dan Svensk Etanolkemi.
Berikut ini akan dijabarkan proses
pembuatan Cuka secara Sintetis :
1.
Karbonilasi
metanol
Kebanyakan asam asetat murni
dihasilkan melalui karbonilasi. Dalam reaksi ini, metanol
dan karbon monoksida bereaksi menghasilkan asam
asetat CH3OH + CO → CH3COOH. Proses
ini melibatkan iodometana sebagai zat antara,
dimana reaksi itu sendiri terjadi dalam tiga tahap dengan katalis
logam kompleks pada tahap kedua.
(2) CH3I + CO → CH3COI
(3) CH3COI + H2O → CH3COOH
+ HI
Jika kondisi reaksi diatas diatur sedemikian rupa, proses tersebut juga
dapat menghasilkan anhidrida asetat sebagai hasil tambahan.
Karbonilasi metanol sejak lama merupakan metode paling menjanjikan dalam
produksi asam asetat karena baik metanol maupun karbon monoksida merupakan bahan mentah
komoditi. Henry
Dreyfus mengembangkan cikal bakal pabrik karbonilasi metanol
pada perusahaan Celanese
di tahun 1925.[9]
Namun, kurangnya bahan-bahan praktis yang dapat diisi bahan-bahan korosif dari reaksi
ini pada tekanan
yang dibutuhkan yaitu 200 atm menyebabkan metoda ini ditinggalkan untuk tujuan
komersial. Baru pada 1963 pabrik komersial pertama yang menggunakan karbonilasi
metanol didirikan oleh perusahaan kimia Jerman, BASF dengan
katalis kobalt (Co). Pada 1968, ditemukan katalis kompleks Rhodium,
cis−[Rh(CO)2I2]− yang dapat beroperasi
dengan optimal pada tekanan rendah tanpa produk sampingan. Pabrik pertama yang
menggunakan katalis tersebut adalah perusahan kimia AS Monsanto
pada 1970, dan metode karbonilasi metanol berkatalis Rhodium dinamakan proses Monsanto dan menjadi metode produksi asam asetat paling dominan. Pada akhir
1990'an, perusahan petrokimia British
Petroleum mengkomersialisasi katalis Cativa ([Ir(CO)2I2]−)
yang didukung oleh ruthenium. Proses berbasis iridium
ini lebih efisien dan lebih "hijau" dari metode sebelumnya, sehingga
menggantikan proses Monsanto.
|
No.
|
Pertimbangan
|
BASF
|
Monsanto
|
|
1
|
Bahan Baku
|
Metanol dan CO
|
Metanol dan CO
|
|
2
|
Yield
|
90 %
|
90 – 99 %
|
|
3
|
Kondisi Operasi
|
500 bar, 455-515 K
|
30-60 bar, 425-475 K
|
|
4
|
Katalis
|
Co / HI tidak efektif
|
Rh / HI efektif
|
|
5
|
Alat Pemurnian
|
3 kolom destilasi
|
4 kolom destilasi
|
|
6
|
Biaya Investasi
|
Tingggi
|
Tinggi
|
|
7
|
Biaya Operasi
|
rendah
|
Rendah
|
2.
Oksidasi n –
butana dan Oksidasi asetaldehid
Sebelum komersialisasi proses Monsanto, kebanyakan
asam asetat diproduksi melalui oksidasi asetaldehida. Sekarang oksidasi asetaldehida merupakan metoda produksi asam asetat
kedua terpenting, sekalipun tidak kompetitif bila dibandingkan dengan metode
karbonilasi metanol. Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui oksidasi butana atau nafta ringan, atau hidrasi
dari etilena. Saat butena atau nafta ringan
dipanaskan pada kondisi 45 – 55 bar, dan suhu 395 – 475 K bersama udara
disertai dengan beberapa ion
logam yang berfungsi sebagai katalis, termasuk ion mangan, kobalt dan kromium, terbentuk peroksida yang selanjutnya terurai menjadi asam asetat sesuai
dengan persamaan reaksi dibawah ini.
Untuk pemisahan asam asetat dilakukan dengan proses destilasi pada 4 kolom.
Reaksi ini menghasilkan yield sebesar 70 – 80%.
Produk sampingan seperti butanon, etil asetat, asam format dan asam propionat juga mungkin terbentuk.
Produk sampingan ini juga bernilai komersial dan jika diinginkan kondisi reaksi
dapat diubah untuk menghasilkan lebih banyak produk samping, namun pemisahannya
dari asam asetat menjadi kendala karena membutuhkan biaya lebih banyak lagi.
Melalui kondisi dan katalis yang sama asetaldehida dapat dioksidasi oleh oksigen
udara menghasilkan asam asetat.
Dengan menggunakan katalis modern (Co /
Mn) pada kondisi operasi 3 -10 bar dan suhu 335 - 355 K, reaksi ini dapat
memiliki rasio hasil (yield) lebih besar dari 95%. Produk samping
utamanya adalah etil asetat, asam format dan formaldehida, semuanya memiliki titik didih yang lebih rendah daripada asam asetat sehingga
dapat dipisahkan dengan mudah melalui porses destilasi dengan 3 kolom.
Berikut ini pula, akan dipaparkan proses pembuatan asam cuka dengan proses
fermentasi alami :
1.
Fermentasi Aerob
Acetobacter aceti
C6H12O6 + 2C2H5OH --> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal
Glukosa etanol
cuka asam
Proses fermentasi aerob terbagi menjadi tiga metode yaitu slow methods,
quick methods dan submerged methods.
2.
Fermentasi Anaerob
Clostridium thermoaceticum
C6H12O6 --> 3 CH3COOH
glukosa asam asetat
Proses fermentasi ini dilakukan pada temperatur 45-65oC dan pH
sekitar 2-5. Proses ini juga memerlukan nutrisi yang mengandung karbon,
nitrogen dan senyawa anorganik. Namun, apabila dibandingkan dengan proses
aerob, hasil asam asetat yang dihasilkan lebih sedikit dan biaya yang
dibutuhkan lebih mahal.
NB : Salah satu tugas Kuliah Mikrobiologi Industri kuliah S1 Teknik Kimia Undip yang disadur dari berbagai referensi..
