Buka menu utama

Perubahan

4.946 bita ditambahkan, 3 tahun yang lalu
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. Pada saat itu, Jerman memproduksi 10.000 [[ton]] asam asetat glasial, sekitar 30% dari yang digunakan untuk produksi [[Zat Warna Indigo|zat warna indigo]].<ref name=":0" /><ref>{{Cite|last = Schweppe|first = Helmut|year = 1979|title = Identification of dyes on old textiles|journal = Journal of the American Institute for Conservation|volume = 19|issue = 1/3|pages = 14–23|doi = 10.2307/3179569|jstor = 3179569}}</ref>
 
Oleh karena baik [[metanol]] dan [[karbon monoksida]] merupakan bahan baku komoditas umum, karbonilasi metanol merupakan daya tarik tersendiri sebagai prekursor asam asetat. [[Henri Dreyfus]] di [[Celanese|British Celanese]] mengembangkan pabrikcikal pilotbakal pabrik karbonilasi metanol di awal tahun 1925.<ref>{{Cite|last = Wagner|first = Frank S.|year = 1978|title = Acetic acid|journal = Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology|edition = 3rd|location = New York|publisher = [[John Wiley & Sons]]|editor = Grayson, Martin}}</ref> Namun, kurangnya bahan praktis yang diperlukan dapat menampung campuran reaksi korosif pada [[tekanan]] tinggi (200 [[Atmosfer (satuan)|atm]] atau lebih) mematahkan komersialisasi proses ini. Proses karbonilasi metanol komersial pertama, menggunakan [[kobalt]] sebagai katalis, dikembangkan oleh perusahaan kimia Jerman [[BASF]] pada tahun 1963. Pada tahun 1968, katalis berbasis [[rodium]] (''cis''−[Rh(CO)<sub>2</sub>I<sub>2</sub>]<sup>−</sup>) ditemukan yang dapat beroperasi secara efisien pada tekanan rendah dengan hampir tanpa produk sampingan. Perusahaan kimia Amerika Serikat [[Monsanto Company]] membangun pabrik pertamanya menggunakan katalis ini pada tahun 1970, dan karbonilasi metanol dengan katalis rodium menjadi metode dominan pada produksi asam asetat (lihat [[proses Monsanto]]). Pada akhir 1990an, perusahaan kimia [[BP Chemicals]] mengkomersialkan katalis [[Proses Cativa|Cativa]] ([Ir(CO)<sub>2</sub>I<sub>2</sub>]<sup>−</sup>), dengan prekursor [[iridium]]<ref>{{Cite|author1 = Harold A. Wittcoff|author2 = Bryan G. Reuben|author3 = Jeffery S. Plotkin|title = Industrial Organic Chemicals|url = https://books.google.com.br/books?id=4KHzc-nYPNsC&dq=Cativa+BP&source=gbs_navlinks_s|edition = 2nd|publisher = John Wiley & Sons|year = 2004|isbn = 9780471443858}}</ref> untuk efisiensi yang lebih besar. Proses Cativa berkatalis [[iridium]] lebih [[Kimia hijau|ramah lingkungan]] dan lebih efisien<ref name=":1">Lancaster, Mike (2002) ''Green Chemistry, an Introductory Text'', Cambridge: Royal Society of Chemistry, pp. 262–266. ISBN 0-85404-620-8.</ref> dan telah menggantikan proses Monsanto.
 
== Sifat-sifat kimia ==
[[Berkas:Acetic acid 1884 plant.jpg|thumb|200px|Pabrik pemurnian asam asetat pada tahun 1884]]
 
Asam asetat diproduksi secara [[sintetis]] maupun secara [[alam]]i melalui [[fermentasi]] bakteri.  Sekitar 75% asam asetat yang dibuat untuk digunakan dalam industri kimia diproduksi melalui [[karbonilasi]] [[metanol]], yang dijelaskan di bawah.<ref name=":2" /> Sisanya dihasilkan melalui metode-metode alternatif. 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 [[biologi]]s.<ref name=":4">Yoneda, Noriyki; Kusano, Satoru; Yasui, Makoto; Pujado, Peter; Wilcher, Steve (2001). ''Appl. Catal. A: Gen.'' '''221''', 253–265.</ref> Sepanjang tahun 2003–2005, produksi total asam asetat dunia diperkirakan 5&nbsp;Mt/a (juta ton per tahun), setengahnya diproduksi di [[Amerika Serikat]]. [[Eropa]] memproduksi sekitar 1&nbsp;Mt/a dan terus menurun, sedangkan [[Jepang]] memproduksi sekitar 0,7&nbsp;Mt/a. Sebanyak 1,51&nbsp;Mt/a dihasilkan melalui [[daur ulang]], sehingga total pasar asam asetat mencapai 6,51&nbsp;Mt/a.<ref>"Production report". ''Chem. Eng. News'' (July 11, 2005), 67–76.</ref><ref name=":3">Suresh, Bala (2003). [http://www.sriconsulting.com/CEH/Public/Reports/602.5000/ "Acetic Acid"]. CEH Report 602.5000, SRI International.</ref> Sejak saat itu produksi global telah meningkat menjadi 10,7 Mt/a (in 2010), namun selanjutnya, diperkirakan terdapat perlambatan kenaikan produksi.<ref>Acetic Acid :: Petrochemicals :: World Petrochemicals :: SRI Consulting. http://chemical.ihs.com/WP/Public/Reports/acetic_acid/</ref> Dua perusahan produsen asam asetat terbesar adalah [[Celanese]] dan [[BP|BP Chemicals]]. Produsen besar lainnya adalah [[Millenium Chemicals]], [[Sterling Chemicals]], [[Samsung]], [[Eastman (perusahaan kimia)|Eastman]], dan [[Svensk Etanolkemi]].<ref>"[http://marketreportfinder.com/report/industry/http://www.reuters.com/article/2009/03/12/idUS101446+12-Mar-2009+BW20090312l Reportlinker Adds Global Acetic Acid Market Analysis and Forecasts]". ''Market Research Database''. March 2009. p. contents.</ref>
Asam asetat diproduksi secara [[sintetis]] maupun secara [[alam]]i 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 [[biologi]]s. Dari asam asetat yang diproduksi oleh industri kimia, 75% diantaranya diproduksi melalui karbonilasi [[metanol]]. Sisanya dihasilkan melalui metode-metode alternatif.<ref>Yoneda, Noriyki; Kusano, Satoru; Yasui, Makoto; Pujado, Peter; Wilcher, Steve (2001). ''Appl. Catal. A: Gen.'' '''221''', 253–265.</ref>
 
Produksi total asam asetat dunia diperkirakan 5&nbsp;Mt/a (juta ton per tahun), setengahnya diproduksi di [[Amerika Serikat]]. [[Eropa]] memproduksi sekitar 1&nbsp;Mt/a dan terus menurun, sedangkan [[Jepang]] memproduksi sekitar 0.7&nbsp;Mt/a. 1.51&nbsp;Mt/a dihasilkan melalui [[daur ulang]], sehingga total pasar asam asetat mencapai 6.51&nbsp;Mt/a.<ref>"Production report". ''Chem. Eng. News'' (July 11, 2005), 67–76.</ref><ref name=":3">Suresh, Bala (2003). [http://www.sriconsulting.com/CEH/Public/Reports/602.5000/ "Acetic Acid"]. CEH Report 602.5000, SRI International.</ref> Perusahan produser asam asetat terbesar adalah [[Celanese]] dan [[BP|BP Chemicals]]. Produsen lainnya adalah [[Millenium Chemicals]], [[Sterling Chemicals]], [[Samsung]], [[Eastman (perusahaan kimia)|Eastman]], dan [[Svensk Etanolkemi]].
 
=== Karbonilasi metanol ===
Kebanyakan asam asetat murni dihasilkan melalui [[karbonilasi]]. Dalam reaksi ini, [[metanol]] dan [[karbon monoksida]] bereaksi menghasilkan asam asetat sesuai persamaan:
 
: [[Berkas:Methanol formylation.png|250x250px]]
: [[metanol|CH<sub>3</sub>OH]] + [[karbon monoksida|CO]] → CH<sub>3</sub>COOH
 
Proses ini melibatkan [[iodometana]] sebagai [[zat antara]], di mana reaksi itu sendiri terjadi dalam tiga tahap. Diperlukan dengansuatu [[katalis]] logam [[Komplekskarbonil (kimia)|komplekslogam]] padauntuk karbonilasi (tahap kedua2).<ref name=":4" />
 
: (1) CH<sub>3</sub>OH + [[Hidrogen iodida|HI]] → [[Iodometana|CH<sub>3</sub>I]] + H<sub>2</sub>O
 
: (2) CH<sub>3</sub>I + [[karbon monoksida|CO]] → CH<sub>3</sub>COI
 
: (3) CH<sub>3</sub>COI + H<sub>2</sub>O → CH<sub>3</sub>COOH + HI
 
Dua proses terkait dengan karbonilasi metanol adalah: [[proses Monsanto]] dengan katalis rodium, dan [[proses Cativa]] dengan katalis iridium. Proses Cativa lebih [[Kimia hijau|ramah lingkungan]] dan lebih efisien<ref name=":1" /> dan telah banyak menggantikan proses sebelumnya. Jumlah katalisis air yang digunakan dalam kedua proses cukup banyak, tetapi proses Cativa memerlukan lebih sedikit air, sehingga [[reaksi pergeseran air-gas]] dapat ditekan dan produk sampingan yang dihasilkan juga lebih sedikit.
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]] pada tahun 1925.<ref>Wagner, Frank S. (1978) "Acetic acid." In: Grayson, Martin (Ed.) ''Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology'', 3rd edition, New York: John Wiley & Sons.</ref> Namun, kurangnya bahan-bahan praktis yang dapat diisi bahan-bahan [[korosi]]f 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)<sub>2</sub>I<sub>2</sub>]<sup>−</sup> yang dapat beroperasi dengan optimal pada tekanan rendah tanpa produk sampingan. Pabrik pertama yang menggunakan katalis tersebut adalah perusahan kimia [[Amerika Serikat|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 [[BP|British Petroleum]] mengkomersialisasi katalis Cativa ([Ir(CO)<sub>2</sub>I<sub>2</sub>]<sup>−</sup>) yang didukung oleh [[ruthenium]]. Proses berbasis [[iridium]] ini lebih efisien dan lebih "hijau" dari metode sebelumnya<ref name=":1">Lancaster, Mike (2002) ''Green Chemistry, an Introductory Text'', Cambridge: Royal Society of Chemistry, pp. 262–266. ISBN 0-85404-620-8.</ref>, sehingga menggantikan proses Monsanto.
 
Dengan mengubah kondisi reaksi, [[anhidrida asetat]] dapat juga diproduksi pada kilang yang sama menggunakan katalis [[rodium]].<ref>{{Cite|author1 = Zoeller, J.R.|author2 = Agreda, V.H.|author3 = Cook, S.L.|author4 = Lafferty, N.L.|author5 = Polichnowski, S.W.|author6 = Pond, D.M.|year = 1992|title = Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process|journal = Catalysis Today|volume = 13|issue = 1|pages = 73–91|doi = 10.1016/0920-5861(92)80188-S.}}</ref>
 
=== Oksidasi asetaldehida ===
Sebelum komersialisasi proses Monsanto, kebanyakan asam asetat diproduksi melalui [[oksidasi]] [[asetaldehida]]. Sekarang oksidasi asetaldehida merupakan metodametode produksi asam asetat kedua terpenting kedua, sekalipun tidak kompetitif bila dibandingkan dengan metode karbonilasi metanol. Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui oksidasi [[butana]] atau [[nafta]] ringan, atau hidrasi dari [[etena|etilena]]. Saat butena atau nafta ringan dipanaskan bersama udara disertai dengan beberapa [[ion]] logam, termasuk ion [[mangan]], [[kobalt]] dan [[kromium]], terbentuk [[peroksida]] yang selanjutnya terurai menjadi asam asetat sesuai dengan [[persamaan reaksi]] dibawah ini.
 
Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui oksidasi [[butana]] atau [[nafta]] ringan, atau hidrasi dari [[etena|etilena]]. Saat butena atau nafta ringan dipanaskan bersama udara disertai dengan beberapa [[ion]] logam, termasuk ion [[mangan]], [[kobalt]] dan [[kromium]], terbentuk [[peroksida]] yang selanjutnya terurai menjadi asam asetat sesuai dengan [[persamaan reaksi]] di bawah ini.
 
: 2 [[butana|C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>]] + 5 [[oksigen|O<sub>2</sub>]] → 4 CH<sub>3</sub>COOH + 2 [[air|H<sub>2</sub>O]]
 
Umumnya reaksi ini dijalankan pada [[temperatur]] dan [[tekanan]] sedemikian rupa sehingga tercapai suhu setinggi mungkin namutnamun butana masih berwujud cair. Kondisi reaksi pada umumnya sekitar 65&nbsp;°{{Convert|150|C|F}} anddan 555&nbsp;atm. Produk sampingan seperti metanol[[butanon]], m[[metyl asetat|etil asetat]], karbondioksida[[asam format]] dan air[[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.<ref name=":5">{{Cite|author1 = Sano, Ken‐ichi|author2 = Hiroshi Uchida|author3 = Syoichirou Wakabayashi|year = 1999|title = A new process for acetic acid production by direct oxidation of ethylene|journal = Catalysis Surveys from Japan|volume = 3|issue = 1|pages = 55–60|doi = 10.1023/A:1019003230537|issn = 1384-6574}}</ref>
 
Melalui kondisi dan [[katalis]] yang sama asetaldehidaseperti dapatyang dioksidasidigunakan olehdalam oksidasi butana, [[oksigen]] [[atmosfer|di udara]] yang menghasilkan asam asetat dapat mengoksidasi asetaldehida.<ref name=":5" />
 
: 2 [[asetaldehida|CH<sub>3</sub>CHO]] + [[oxygen|O<sub>2</sub>]] → 2 CH<sub>3</sub>COOH
: Di mana reaksi sampingnya :
: CH<sub>3</sub>CHO + O[[oksigen|<sub>2</sub>]] → CH<sub>3</sub>OH + CO[[oksigen|<sub>2</sub>]]
: CH<sub>3</sub>OH + CH<sub>3</sub>COOH → CH<sub>3</sub>COOCH<sub>3</sub> + [[air|H<sub>2</sub>O]]</sub>
 
Dengan menggunakan katalis modern, reaksi ini dapat memiliki rasio hasilrendemen (''yield'') lebih besar dari 9095%. Produk samping utamanya adalah metil[[etil asetat]], [[asam format]], dan [[formaldehida]] yang memiliki [[titik didih]] lebih rendah daripada asam asetat sehingga dapat dipisahkan dengan mudah melalui [[distilasi]].<ref name=":5" />
 
=== Oksidasi etilena ===
Asetaldehida dapat dibuat dari [[etilena]] melalui [[proses Wacker]], dan kemudian dioksidasi seperti di atas. Beberapa waktu terakhir, perusahaan kimia [[Showa Denko]], yang membuka kilang oksidasi etilena di [[Oita|Ōita]], [[Jepang]], pada tahun 1997, mengkomersialkan konversi etilena menjadi asam asetat tahap-tunggal yang lebih murah.<ref name=":5" /> Proses ini menggunakan katalis logam [[paladium]] yang didukung dengan [[asam heteropoli]] seperti [[asam tungstosilikat]]. Sulit untuk lebih kompetitif daripada karbonilasi metanol untuk kilang yang lebih kecil (100–250 kt/a), bergantung pada harga etilena lokal. Pendekatannya akan berbasis penggunaan teknologi oksidasi fotokatalitik untuk oksidasi selektif etilena dan etana menjadi asam asetat. Tidak seperti katalis oksidasi tradisional, proses oksidasi selektif akan menggunakan radiasi ultraviolet untuk memproduksi asam asetat pada temperatur dan tekanan kamar.
 
=== Fermentasi oksidatif ===
Dalam sejarah manusia, bakteri asam asetat dari genus [[Acetobacter|''Acetobacter'']] telah membuat asam asetat dalam bentuk cuka. Dengan adanya oksigen yang cukup, bakteri ini dapat memproduksi cuka dari berbagai bahan makanan beralkohol. Bahan baku yang umum digunakan antara lain [[sari apel]], [[Anggur (minuman)|anggur]], dan [[Serealia|biji-bijian]] terfermentasi, [[malt]], [[beras]], atau tepung [[kentang]]. Reaksi kimia keseluruhan yang difasilitasi oleh bakteri ini adalah:<blockquote>C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH + O<sub>2</sub> → CH<sub>3</sub>COOH + H<sub>2</sub>O</blockquote>Larutan alkohol encer diinokulasi dengan ''Acetobacter'' dan disimpan di tempat yang hangat dan cukup udara akan menjadi cuka setelah beberapa bulan. Metode pembuatan cuka industri mempercepat proses ini dengan meningkatkan pasokan [[oksigen]] kepada bakteri.<ref>{{Cite|author1 = Chotani, Gopal K.|author2 = Gaertner, Alfred L.|author3 = Arbige, Michael V.|author4 = Timothy C. Dodge|year = 2007|title = Industrial Biotechnology: Discovery to Delivery|journal = Kent and Riegel's Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology|publisher = Springer|pages = 32–34|isbn = 978-0-387-27842-1}}</ref>
 
Batch pertama dari cuka yang dihasilkan oleh fermentasi mungkin mengandung kesalahan dalam proses pembuatan anggur. Jika cendawan difermentasi pada suhu terlalu tinggi, acetobacter akan merusak [[ragi]] alami pada buah [[anggur]]. Karena permintaan cuka untuk keperluan memasak, kesehatan, dan sanitasi meningkat, pengrajin anggur cepat belajar untuk menggunakan bahan-bahan organik lain untuk menghasilkan cuka pada bulan-bulan musim panas sebelum tersedia buah anggur matang dan siap untuk diproses menjadi anggur. Metode ini lambat, namun, dan tidak selalu berhasil, sebagian pengrajin anggur tidak memahami proses.<ref name=":6">{{Cite|author1 = Otto Hromatka|author2 = Heinrich Ebner|year = 1959|title = Vinegar by Submerged Oxidative Fermentation|journal = Industrial & Engineering Chemistry|volume = 51|issue = 10|pages = 1279–1280|doi = 10.1021/ie50598a033}}</ref>
 
Salah satu proses komersial modern pertama adalah "metode cepat" atau "metode Jerman", pertama kali dipraktekkan di Jerman pada tahun 1823. Dalam proses ini, fermentasi berlangsung dalam suatu menara yang dikemas dengan serutan kayu atau [[arang]]. Umpan yang mengandung alkohol diteteskan di atas menara, dan [[Atmosfer Bumi|udara]] segar dipasok dari bawah baik secara alami atau [[konveksi]]. Peningkatan pasokan udara dalam proses ini mempersingkat waktu produksi cuka dari bulan ke minggu.<ref>{{Cite|author1 = Everett P. Partridge|year = 1931|title = Acetic Acid and Cellulose Acetate in the United States A General Survey of Economic and Technical Developments|journal = Industrial & Engineering Chemistry|volume = 23|issue = 5|pages = 482–498|doi = 10.1021/ie50257a005}}</ref>
 
Saat ini, sebagian besar cuka dibuat dalam tangki budidaya terendam, pertama kali dijelaskan pada 1949 oleh Otto Hromatka dan Heinrich Ebner.<ref>{{Cite|author1 = O Hromatka|author2 = H Ebner|year = 1949|title = Investigations on vinegar fermentation: Generator for vinegar fermentation and aeration procedures|journal = Enzymologia|volume = 13|page = 369}}</ref> Dalam metode ini, alkohol difermentasi menjadi cuka dalam tangki sambil terus diaduk, dan oksigen disuplai dengan menggelegakkan udara melalui larutan. Dengan menggunakan aplikasi modern dari metode ini, cuka dengan 15% asam asetat dapat dibuat hanya dalam waktu 24 jam dalam proses batch, bahkan 20% dalam 60 jam proses kontinu.<ref name=":6" />
Dengan menggunakan katalis modern, reaksi ini dapat memiliki rasio hasil (''yield'') lebih besar dari 90%. Produk samping utamanya adalah metil asetat,yang memiliki [[titik didih]] lebih rendah daripada asam asetat sehingga dapat dipisahkan dengan mudah melalui [[distilasi]].
 
== Penggunaan ==