Produksi Metil Ester Sulfonat untuk Surfaktan

A micelle. The lipophilic ends of the surfactant molecules dissolve in the oil, while the hydrophilic charged ends remain outside, shielding the rest of the hydrophobic micelle

Teman-teman pasti mengenal berbagai macam produk personal care, shampoo, maupun deterjen. Lalu, bagaimana produk-produk tersebut dibuat? Semuanya itu tidak terlepas dari kandungan aktif bernama surfaktan yang terdapat didalamnya. Bahkan, surfaktan juga digunakan sebagai bahan aktif pada lumpur pengeboran minyak.

Apa itu surfaktan?

Surfaktan (surface acting agent) merupakan senyawa organik yang dalam molekulnya memiliki sedikitnya satu gugus hidrofilik dan satu gugus hidrofobik. Apabila ditambahkan ke suatu cairan pada konsentrasi rendah, maka dapat mengubah karakteristik tegangan permukaan dan antarmuka cairan tersebut. Antarmuka adalah bagian dimana dua fasa saling bertemu/kontak. Permukaan yaitu antarmuka dimana satu fasa kontak dengan gas, biasanya udara.

Ekor : Hidrofobik (grup nonpolar)	Kepala : Hidrofilik (grup polar)
Bersifat hidrofobik dalam media air	Bersifat hidrofilik dalam media air
Bersifat hidrofilik dalam media hidrokarbon	Bersifat hidrofobik dalam media hidrokarbon

Surfactant. Polarised Light Microscopy imaging of a liquid-crystalline phase formed during the melting process of a surfactant.

Saat ini surfaktan deterjen masih didominasi oleh produk turunan petrokimia yang bernama Linier Alkyl Benzene Sulfonat (LABS). Semakin tingginya harga minyak bumi dunia membuat beberapa pabrikan deterjen di Amerika dan Jepang sudah mulai menggunakan metil ester sulfonat (MES) berbasis minyak nabati. Beberapa produsen oleochemical bahkan pabrik biodiesel (metil ester) sudah memasang unit sulfonasi untuk bisa paralel membuat metil ester atau terus ke MES untuk bahan deterjen.
MES memiliki beberapa kelebihan dibandingkan surfaktan lainnya, yaitu antara lain kemampuan penyabunan yang baik; terutama yang berasal dari C16 dan C18 (dari minyak kelapa), toleransi yang baik terhadap kesadahan air, bersinergi baik dengan sabun (sebagai zat aditif sabun), daya larut dalam air yang baik, lembut dan tidak iritasi pada kulit, dan memiliki karakteristik biodegradasi yang baik.

Produksi Metil Ester Sulfonat

Produksi metil ester sulfonat dalam skala industri terdiri dari 4 (empat) tahap yaitu tahap sulfonasi, tahap pemucatan, tahap netralisasi, dan tahap pengeringan.

1. Tahap Sulfonasi
   MES diproduksi melalui proses sulfonasi metil ester dengan campuran SO3/udara. Reaksi pengontakkan SO3 dan bahan organik terjadi di dalam suatu falling film reactor. Gas dan organik mengalir di dalam tube secara co-current dari bagian atas reaktor pada temperatur 45^oC dan keluar reaktor pada temperatur sekitar 30^oC. Proses pendinginan dilakukan dengan air pendingin yang berasal dari cooling tower. Air pendingin ini mengalir pada bagian shell dari reaktor. Hal ini bertujuan untuk menjaga kestabilan temperatur reaksi akibat reaksi eksoterm yang berlangsung di dalam reaktor.
   Agar campuran MESA mencapai waktu yang tepat dalam reaksi sulfonasi yang sempurna, MESA harus dilewatkan kedalam digester yang memilki temperature konstan (~80^oC) selama kurang lebih satu jam. Efek samping dari MESA digestion adalah penggelapan warna campuran asam sulfonat secara signifikan. Sementara itu, gas-gas yang meninggalkan reaktor menuju sistem pembersihan gas buangan (waste gas cleaning system).
2. Tahap Pemucatan (Bleaching)
   Untuk mengurangi warna sampai sesuai dengan spesifikasi, digested MESA harus diukur didalam sistem kontinu acid bleaching, dimana dicampurkan dengan laju alir metanol yang terkontrol dan hidrogen peroksida sesudahnya. Reaksi bleaching lalu dilanjutkan dengan metanol reflux dan pengontrolan temperatur yang presisi.
3. Tahap Netralisasi
   Acid ester yang terbentuk dalam proses sulfonasi bersifat tidak stabil dan mudah terhidrolisis. Oleh karena itu, pencampuran yang sempurna antara asam sulfonat dan aliran basa dibutuhkan dalam proses netralisasi untuk mencegah lokalisasi kenaikan pH dan temperatur yang dapat mengakibatkan reaksi hidrolisis yang berlebih. Neutralizer beroperasi secara kontinu, mempertahankan komposisi dan pH dari pasta secara otomatis.
   
4. Tahap Pengeringan
   Selanjutnya, pasta netral MES dilewatkan ke dalam sistem TurboTube^TM Dryer dimana metanol dan air proses yang berlebih dipisahkan untuk menghasilkan pasta terkonsentrasi atau produk granula kering MES, dimana produk ini tergantung pada berat molekul MES dan target aplikasi produk. Langkah akhir adalah merumuskan dan menyiapkan produk MES dalam komposisi akhir, baik itu dalam bentuk cair, batangan semi-padat atau granula padat, dengan menggunakan teknologi yang tepat.
   

Referensi: Chemithon Corporation, US Patent 5587500; Wikipedia
sumber klik sini